Торпеда парогазовая несамонаводящаяся 53-39 образца 1939 года. СССР

Широкомасштабные работы по совершенствованию отечественного торпедного оружия начали проводиться в Советском Союзе в середины 1920-х годов. Торпеды представляли собой самодвижущиеся и самоуправляемые подводные снаряды сигарообразной формы, с расположенными в головной части зарядами взрывчатого вещества. Они предназначались для поражения надводных кораблей (судов) и подводных лодок противника, разрушения причалов, доков и других объектов, расположенных у уреза воды. Первая советская торпеда 53-27 поступила на вооружение Военно-Морского Флота в 1927 году. Она относилась к типу парогазовых, с энергосиловой установкой, работавшей на смеси продуктов сгорания химического топлива и паров воды, развивала скорость 45 узлов (83,3 км/ч) и несла боевой заряд в 265 кг. Ее появление означало начало перехода ВМФ с торпед калибра 450 мм на калибр 533,4 мм, что полностью соответствовало основному направлению развития торпедного оружия во флотах других стран мира. Это объяснялось тем, что за рубежом основу могущества военно-морских флотов составляли крупные надводные корабли, и развитие торпедного оружия шло с учетом задачи уничтожения именно таких сил противника. Общее техническое руководство созданием торпед в 1930-х годах осуществлял Минно-торпедный институт ВМФ (НИМТИ). За основу при создании новой советской торпеды была взята итальянская торпеда 53-F, выпускавшаяся заводом Уайтхеда в Фиуме. В отличие от четырехрежимного прототипа советская торпеда имела три режима хода, а сжатые сроки ее разработки обусловили наличие ряда недостатков, которые, в основном, в течение 1939–1941 годов были устранены. К началу Великой Отечественной  войны торпеда 53-38 была полностью освоена флотом и находилась на вооружении всех надводных кораблей и подводных лодок, имеющих торпедные аппараты калибра 533 мм. Эти торпеды вместе с торпедами 45-36 явились основными массовыми образцами, которые широко применялись советским Военно-Морским Флотом в ходе Великой Отечественной войны.

Однако уже в 1939 году конструкторы НИМТИ на базе штатной торпеды 53-38 приступили к разработке новой торпеды с повышенной скоростью хода. В результате ряда технических усовершенствований и проведенных испытаний ее конструкция была существенно доработана. Советским конструкторам торпедного оружия удалось поднять мощность двигателя торпеды более чем в 1,5 раза, увеличив скорость до 51 узла (94,4 км/ч) на дальности стрельбы 4–8 км, создав, таким образом, самую быстроходную торпеду в мире. Новая скоростная 533-мм торпеда была принята в июле 1941 года на вооружение ВМФ СССР под индексом «53-39». Она также была парогазовой, несамонаводящейся, массой – 1800 кг, и оснащалась боевой частью с массой взрывчатого вещества (ВВ) около 300 кг и контактным взрывателем. Торпеда 53-39 отличалась от торпеды 53-38 повышенной мощностью главной машины, увеличенными запасами воздуха, керосина и масла и при той же дальности хода имела скорость на 6 узлов больше, чем у прототипа. На торпедах 53-38 и 53-39 устанавливался электромагнитный взрыватель НВС пассивного типа, который срабатывал на расстоянии до 2–3 м под днищем неразмагниченного корабля водоизмещением не менее 3000 тонн. Производство торпед 53-39 было организовано заводом № 175 «Красный прогресс» (г. Токмак Запорожской области УССР). Однако в начале Великой Отечественной войны завод № 175, как имеющий стратегически важное значение, был эвакуирован на Восток. Эшелоны с людьми и оборудованием прибыли в Махачкалу и были размещены в пос. Двигательстрой (ныне     г. Каспийск), где Токмакский завод полностью влился в завод № 182 «Дагдизель», также до войны производивший торпеды. Однако через год и Махачкала оказалась в прифронтовой полосе и теперь уже завод № 182 был вынужден эвакуироваться, на этот раз в Казахстан, в г. Алма-Ату, где был основан новый Алма-атинский машиностроительный завод им. С.М. Кирова. Строительство этого завода пришлось начинать с нуля, поэтому станки и оборудование монтировали одновременно с возведением стен. К изготовлению торпед приступили задолго до установки перекрытий и крыш. К 1943 году производство было запущено, и завод приступил к выпуску торпед 53-38У и 53-39. Всего за годы Великой Отечественной войны было изготовлено более 4000 торпед 53-39, применявшихся для поражения боевых кораблей и транспортов противника, разрушения портовых и гидротехнических сооружений. Примером эффективности действия торпед 53-39 является атака германского транспортного судна подводной лодкой С-13 под командованием капитана 3-го ранга А.И. Маринеско. 30 января 1945 года в 23.30 на выходе из Данцигской бухты советская подводная лодка достигла рубежа атаки. Произведя залп тремя торпедами, лодка С-13 поразила цель – новейший германский лайнер «Вильгельм Густлов» водоизмещением 24484 тонны, построенный в 1938 году. В Балтийском море погибли 5000 немецких подводников, из которых можно было сформировать около 100 экипажей подводных лодок, и столько же офицеров вермахта и нацистских чиновников. Это была катастрофа национального масштаба. В Германии был объявлен день траура, как после гибели 6-й армии под Сталинградом. Гитлер приказал расстрелять начальника конвоя, а командира советской подводной лодки А.И. Маринеско объявил «врагом рейха номер один». 10 февраля 1945 года подводная лодка С-13 потопила еще одно немецкое транспортное судно «Генерал фон Штойбен» водоизмещением 14660 тонн, вместе с которым погибли свыше 3000 тысяч солдат и офицеров вермахта, эвакуировавшихся из Прибалтики. По количеству потопленного тоннажа экипаж А.И. Маринеско вышел на первое место, подводная лодка С-13 стала Краснознаменной, а ее командиру присвоено звание Героя Советского Союза. Всего в годы войны корабли и самолеты советского ВМФ потопили с использованием 3749 торпед более 1000 надводных кораблей, судов и подводных лодок противника.

После окончания Великой Отечественной войны торпеда 53-39 была существенно усовершенствована. Ее модификацию – торпеду 53-39ПМ приняли на вооружение ВМФ в 1949 году. Она, в отличие от базового образца, получила прибор маневрирования, спроектированный Е.Г. Янкелевичем, который обеспечивал движение торпеды по сложным программным траекториям – длинному или короткому зигзагу. При такой траектории торпеда могла неоднократно пересекать курс цели, в связи, с чем повышалась вероятность ее встречи с целью. Торпеды 53-39 несли свою службу в ВМФ СССР вплоть до конца 1950-х годов, до появления принципиально новых образцов военно-морского оружия.

как устроена опаснейшая торпеда современности

В массовом сознании подводные лодки воспринимаются прежде всего как носители ракетного оружия. Ну а что же торпеды? Не остались ли они в прошлом? А если остались, тогда зачем на российский флот пошли серийные поставки торпед нового поколения «Физик»? Давайте разберемся в этом, исходя из самых общих соображений, диктуемых элементарной физикой.

Теги:

Нетленка

Сделано в России

Изобретения

Физика

Авиация

Оружием, сделавшим подводную лодку полноценным боевым кораблем, была торпеда. Именно торпеды позволили крошечной пятисоттонной субмарине U-9 с архаичными керосиновыми моторами (эдакими керогазами, только газифицированное топливо шло не в горелки, а в газовый двигатель Отто) отправить 22 сентября 1914 года на дно сразу три британских броненосных крейсера водоизмещением в 36 000 тонн – HMS Aboukir, Cressy, Hogue. Потери Королевского флота – 1459 человек – почти сравнялись с потерями у Трафальгара.

Цена плотной среды

И подводная лодка, и торпеды работают в среде с плотностью в тысячу раз выше, чем воздух, – в воде. Именно вода сделала крохотный подводный кораблик невидимым, что и позволило подойти на дистанцию выстрела, не опасаясь огня многочисленных пушек британских бронированных гигантов.

А еще именно вода с ее высокой плотностью обеспечила впечатляющую поражающую способность, которую 123-килограммовые боеголовки 45-сантиметровых торпед продемонстрировали на весьма прочных корпусах британских крейсеров. Взрыв в воде гораздо разрушительней взрыва в воздухе. Да и подводная пробоина, в которую вливается вода, много страшнее надводных, овеваемых воздухом разрушений.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Но за все – в том числе и за скрытность, обеспечиваемую плотностью среды, – необходимо платить. Прежде всего затратами энергии, расходуемой на преодоление сопротивления воды. Это обуславливало крайне низкую, по сравнению со снарядами артиллерийских орудий, скорость торпед. У тех C45/06, которыми была вооружена U-9, ход был 26 узлов при дальности стрельбы 3000 м и 34,5 узла при дальности стрельбы 1500 м. Кроме того, в плотной среде любой отклоняющий момент – асимметрия корпуса, тяги винта, удар волны – окажет несопоставимо более сильное воздействие, чем в воздухе.

Так что с самого начала торпедное оружие было оружием если не управляемым, то стабилизированным. Гироскопический прибор Обри с помощью рулевых машинок и горизонтальных рулей не позволял торпеде сойти с курса. Замеряющие давление воды гидростаты, управляя вертикальными рулями, удерживали торпеду на заданной глубине, не давая ей нырнуть вглубь, пройдя под днищем цели, или выскочить на поверхность. Аналогичные возможности – стабилизацию на траектории – реактивные снаряды комплекса «Смерч» получили лишь в 1970-е, когда потребовалось поднять дальность стрельбы РСЗО с приемлемым рассеянием до 70 км. Такая вот разность в свойствах воды и воздуха.

На километр вглубь

Большую часть своей истории подводные лодки были вооружены торпедами и именно с их помощью вели боевые действия. Но потом на подводный флот пришли ракеты. Они позволяли сочетать скрытность субмарин с высокой скоростью и дальностью, которая обеспечивалась идущим в воздушной среде снарядом. Стратегическим – таким как ракеты UGM-27 Polaris, стартующие из вертикальных шахт. Тактическим – предназначенным для борьбы с советскими подводными лодками: субмарины НАТО были оснащены запускаемыми из торпедных труб ракетоторпедами UUM-44 SUBROC. Твердотопливный ракетный двигатель поднимал SUBROC из воды и под управлением инерциальной системы управления вел в воздухе к цели на дальности до 55 км – цель поражалась пятикилотонной ядерной боеголовкой W55.

К семидесятым годам прошлого века торпеда ушла на второй план. Она осталась «нишевым» оружием, предназначенным для борьбы с подводными лодками. И именно для этой цели была создана предыдущая отечественная торпеда – УСЭТ-80, универсальная самонаводящаяся электрическая торпеда, принятая на вооружение в 1980 году. Почему эта торпеда была электрической?

Дело в том, что в семидесятые годы предполагалось, что рабочая глубина перспективных подводных лодок США достигнет 1000 м. Именно под километровой толщей вод и должна была поражать их советская торпеда. Но километр глубины – это давление в сотню атмосфер. А любой тепловой двигатель предназначен для работы в окружающей среде с низким давлением.

Так что создателям УСЭТ-80 пришлось прибегнуть к электрическому двигателю, питаемому серебряно-магниевой батареей, которая активируется морской водой. Это обеспечивало работу на километровой глубине, позволяло торпеде развивать скорость 45 узлов, а при 43 узлах достигать дальности 18 км. В плотной среде, где не работают оптика и радары, при тогдашнем уровне развития гидроакустических средств этого было вполне достаточно.

Вдогонку за субмариной

Но в реальности развитие техники западных ВМС шло не так, как виделось в 1970-е. Многоцелевые подводные лодки класса Seawolf, вступавшие в строй с 1997 года, имеют рабочую глубину 480 м и предельную 600 м. У более дешевых и массовых лодок класса Virginia, поступающих на службу с 2004 года, предельная глубина ограничена 488 м. У германских субмарин класса U-212 предельная глубина – 350 м, а у их экспортной версии U-214, стоящей на вооружении ВМС Турции, – 400 м. Так что ни о какой работе торпед на километровой глубине сегодня и речи нет.

В настоящее время НИИ мортеплотехники (Санкт-Петербург) разработал УГСТ «Футляр», которая является усовершенствованной версией торпеды «Физик» и обладает сходными параметрами. Производятся УГСТ на ОАО «Завод «Дагдизель»» (Каспийск, Дагестан).

А вот ходят современные подводные лодки уважаемых партнеров быстро: Seawolf развивает скорость до 35 узлов. И, как легко понять, стрельба торпедой с ограниченным до 18 км запасом хода представляет собой трудную задачу, даже если принять во внимание возможности самонаведения торпеды УСЭТ-80, которая способна гнаться за вражеской субмариной по кильватерному следу или выходить на цель с помощью активно-пассивного гидролокатора.

Но какой бы изощренной ни была система управления, фундаментальные ограничения скорости и запаса хода накладывают свои ограничения на применение торпед по скоростным маневрирующим целям. Например, окажись наша субмарина строго за кормой идущего полным ходом «Сивульфа», стрелять торпедой УСЭТ-80 вдогонку с дистанции 3–4 км не имело бы смысла: не хватит запаса хода торпеды, чтобы сократить расстояние до нуля. За час на ходу в 43 узла она сможет сблизиться с субмариной только на 14,8 км. Но аккумуляторов хватит менее чем на четверть часа…

Если бы торпеда имела бесконечную скорость или бесконечный запас хода – тогда бы она, установив контакт с целью, гарантированно поразила бы ее в радиусе действия или при скорости, хоть чуть-чуть уступающей скорости торпеды. Но в реальности так не бывает, и поэтому важнейшей задачей стало повышение скорости и запаса хода новой отечественной торпеды УГСТ. А поскольку стало понятно, что нырять на километр торпедам не придется, то обратились к проверенному вековой практикой химическому топливу, более энергоемкому при той же массе.

Топливо XXI века

Двигательная установка торпеды «Физик» использует однокомпонентное топливо – примерно так же, как современные твердотопливные ракеты. Только в торпеде оно не твердое, а жидкое. Какое именно? Ну, наверное, мы не сильно ошибемся, предположив, что оно в общих чертах аналогично монотопливу Otto Fuel II, применяемому в торпедах стран НАТО.

Это топливо не имеет никакого отношения к газовому двигателю Отто – оно названо по имени изобретателя Отто Рейтлингера и состоит из пропиленгликоля динитрата (он же 1,2-пропандиол динитрат), стабилизированного 2-нитродифениламином и десенсибилизированного (потерявшего чувствительность к детонации)  дибутилсебакатом. Это красновато-оранжевая маслянистая жидкость с резким запахом. Нелетучая, невзрывоопасная, хоть и достаточно ядовитая. И энергии в ней содержится куда больше, чем в любой аккумуляторной батарее.

Ну а для того, чтобы эту энергию извлечь, однокомпонентное топливо разогревается стартовым пороховым зарядом. Получившиеся газы идут в цилиндры аксиально-поршневого двигателя, где и происходит их сгорание. Аксиально-поршневой – это двигатель, где цилиндры расположены по кругу параллельно, осями друг к другу, а вместо коленвала используется наклонная шайба. Когда-то он был изобретен для авиации, но сейчас прижился в торпедах.

Аксиальный двигатель нагружен малошумным водометным двигателем. Так что универсальная глубоководная самонаводящаяся торпеда «Физик» имеет скорость 50 узлов при дальности 50 км, что существенно расширяет тактику ее применения по сравнению с УСЭТ-80. Как уверяют флотские, пуск «Физика» из современных торпедных аппаратов практически бесшумен, что исключает демаскировку атакующей лодки. На цель торпеду может направлять как система самонаведения, так и проводная система телеуправления, когда за целью следит гидроакустическая система подводной лодки, а команды торпеде передаются по оптоволоконному кабелю.

Поскольку на лодке и размеры датчиков гидроакустической станции больше, и процессоры, обрабатывающие их данные, мощнее, такая схема применения дает лучшие, чем при самонаведении, шансы в дуэли с подводной лодкой противника. Этому помогает и более высокая маневренность «Физика»: его рули после пуска выходят за контур торпеды (примерно так же, как раскрываются стабилизаторы ПТУР 9М111 «Фагот»), что обеспечивает большую эффективность управления в широком диапазоне скоростей. А это нужно потому, что при телеуправлении – когда торпеда тащит за собой кабель или катушку с проводом – приходится уменьшать скорость торпеды, платя увеличением времени хода за скрытность.

Так что торпедное оружие становится более адекватным тем задачам, которые ставит XXI век. Оно может быть выпущено с больших, чем ракеты, глубин – до 400 м. Оно имеет более низкий уровень демаскирующих факторов, прежде всего шума: торпеда деликатно выходит в жидкую среду, а ракета врывается туда с ударом горячих газов из двигателя, почти взрывом. Но конкретная тактика применения этого оружия – военная тайна, куда более серьезная, чем сведения о самом этом оружии…

ТОРПЕДНАЯ ДВИГАТЕЛЯ: ТОГДА, СЕЙЧАС, ЗАВТРА

Хотя сорок лет назад торпеда была исключительно противолодочным корабельным оружием, с течением времени она все больше брала на себя роль преимущественно противолодочной обороны. Требования и соответствующие технические характеристики, необходимые для поражения этих двух целей, радикально различаются, и до недавнего времени создание оружия для выполнения обеих задач было серьезной проблемой. Десантируемое оружие, которое сначала разрабатывалось как противокорабельное, сегодня вызывает меньше проблем с совместимостью. Тяжелая торпеда может запускаться как с корабля, так и с подводной лодки, но корабельное оружие в основном выполняет только роль противолодочного корабля.

Из-за этих различных требований разные страны рассматривают баланс между этими ролями по-разному. Например, за последние тридцать лет, в то время как Германия и Швеция разработали 533-мм торпеды в первую очередь для противодействия угрозе надводных кораблей, и США, и Великобритания рассматривали подводные лодки как основную цель тяжелых торпед. Эти различные эксплуатационные требования оказали значительное влияние на двигательные установки, выбранные для различных конструкций торпед.

Требования к двигательной установке

Для достижения этих целей современная конструкция торпеды, будь то легкая или тяжелая, должна соответствовать ряду требований, которые иногда являются взаимоисключающими. В частности, по силовой установке:

• Торпеда должна быть достаточно быстрой, чтобы догнать и атаковать уклоняющуюся цель; o Он должен быть достаточно тихим, чтобы его нельзя было обнаружить, что позволит цели предпринять эффективные меры противодействия; o Требуется достаточная дальность и выносливость, чтобы атаковать на максимально практической дальности и компенсировать любые неточности в вычисленном положении цели;
• Он должен иметь достаточную выносливость для повторной атаки, если он промахнется в первый раз — способность, уникальная для «подводной ракеты»;
• Продукты его сгорания не должны оставлять заметного следа;
• Вклад силовой установки и движителя в собственные шумы, которые мешают возможности самонаведения торпеды, должен быть низким;
• Пуск двигателя должен быть быстрым, чтобы обеспечить безопасный сброс из торпедного аппарата или попадание воды после сброса воздуха.

Все вышеперечисленные требования должны быть выполнены, оставляя при этом достаточно места для установки необходимой системы наведения и смертоносной боеголовки.

Двигательная установка торпеды состоит из трех основных отдельных элементов; источник энергии; первичный двигатель; и подруливающее устройство. Вместе они образуют то, что обычно называют торпедой после тела.

Самонаводящиеся торпеды с батарейным питанием

Основным направлением разработок США во время Второй мировой войны и Великобритании сразу после войны было создание эффективного самонаводящегося оружия, для которого наиболее перспективной платформой была бесшумная торпеда с электрическим приводом. В Великобритании пассивный самонаводящийся Mk20 стал версией Mk23 с проводным наведением, который в конце семидесятых был заменен двухрежимным активным / пассивным самонаведением Mk24 (позже TIGERFISH). В США пассивное противокорабельное орудие Mk18 военного времени претерпело последовательные изменения через Mk27, которое в конечном итоге было заменено Mk37 с проводным наведением, коротким орудием Sm диаметром 485 мм только для противолодочного использования (современная противокорабельная торпеда была Mk45, способный нести ядерную боеголовку. ) Франция разработала F17, Италия — A184, а Германия — противолодочный корабль SEAL, его более короткий компаньон SEESCHLANGE для подводных лодок (только для противолодочного использования) и экспортную модель Swr двойного назначения. Более поздние версии этого оружия до сих пор находятся на вооружении и будут еще какое-то время.

Все эти аккумуляторные двигательные установки имели общие черты, хотя многие детали различались. Свинцово-кислотная батарея была заменена серебряно-цинковой батареей (вырабатывающей около 125 кВт в полноразмерном оружии), которая хранилась в запечатанных мешках в каждой ячейке. Аккумулятор заряжается непосредственно перед стрельбой и набирает полную мощность в течение 20 секунд, таким образом, последовательность стрельбы начинается при запуске минус 20 секунд. Обычно заправочный механизм представляет собой спиральный стержень, который при вращении освобождает поршень в каждой ячейке, который разрывает мешок, позволяя электролиту течь внутрь под действием силы тяжести. Так как серебряно-цинковые аккумуляторы зависят от температуры, необходимо прогревать трубчатое оружие примерно до 12-15°C.

Двойная скорость, при которой торпеда ищет на малой скорости для улучшения самонаведения и увеличивает скорость для окончательного захода на цель, является обычной характеристикой, обычно достигаемой за счет простого соединения двух блоков батарей либо последовательно, либо параллельно ( более сложное решение, принятое, например, для шведской торпеды TP43XO диаметром 400 мм, состоит в том, чтобы батарея питала главный двигатель через блок тиристорного переключателя, предоставляя доступ к трем скоростям, выбираемым во время хода). Генерируемая таким образом мощность приводит в действие двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой, вращающимся в противоположных направлениях ротором возбуждения и якорем, приводя в движение передний и задний гребные винты, соответственно, с помощью прямых валов без необходимости в редукторе. Достигается производительность порядка 26/28 узлов на 30 000 м или 36/38 узлов на 15 000 м. Более поздние версии могут работать немного лучше.

Таким образом, эта силовая установка относительно проста, недорога и надежна. У торпеды с батарейным питанием есть еще одно преимущество: она делает возможным «выплывание» аппаратов.

Торпеды с тепловыми двигателями

Появление ПЛА, способных развивать скорость до 30 узлов, и непредвиденные до сих пор глубины погружения угрожали опередить оружие. Таким образом, было необходимо воссоздать классическое преимущество торпеды в скорости 1,5:1, а в то время не было доступной батареи, которая могла бы генерировать необходимую мощность (75 кВт) в рамках компактных размеров легкой торпеды. Во-вторых, американские технологии самонаведения достигли такого состояния, когда активное самонаведение на скорости 45 узлов стало практически возможным.

Получилась торпеда Mk46. В своей первоначальной пробной версии Mod 0 двигатель приводился в действие горячими газами, образующимися при сгорании твердого заряда типа кордита. Однако эта система была слишком шумной для оптимизации самонаведения и вскоре была заменена вариантом Mod 1, который поступил на вооружение в 1965 году. Монотопливо, известное как «топливо Отто», приводит в действие пятицилиндровый поршневой двигатель, который приводит в движение два гребные винты через редуктор.

Топливо Отто, запатентованное соединение, содержит собственный кислород. Он относительно энергоэффективен, безопасен и прост в обращении. После воспламенения от пиротехнического заряда горение является самоподдерживающимся, высокие температуры снижаются за счет впрыска морской воды в камеру сгорания; полученный газ и перегретый пар приводят в движение двигатель. Таким образом, система хранения и обращения с топливом проста и не требует сложных насосов или сосудов высокого давления.

Когда США заменили Mk37 торпедой двойного назначения, они с самого начала выбрали тепловую двигательную установку для достижения требуемых характеристик глубины 900 м, переменной скорости (максимум 55 узлов) и дальности полета, приближающейся к 40 км.

Запас хода линейно зависит от запаса топлива при заданной скорости, но увеличение скорости требует неумолимого увеличения мощности в соответствии с кубическим законом. Таким образом, увеличение скорости с 45 до 55 узлов требует удвоения мощности, передаваемой на движитель: улучшенная конструкция гребного винта в некоторой степени способствует достижению этих уровней мощности, но ключом является эффективное сочетание топливного двигателя.

Орудие Гулда, оснащенное двигателем Гулда с автоматом перекоса, конкурировало с торпедой Вестингауза с турбинным приводом, которая была намного тише. Но двигатель Гулда был более эффективным, особенно на максимальной рабочей глубине, когда продукты сгорания выбрасываются при очень высоком противодавлении. Поскольку в то время шум торпед не считался проблемой, когда американские подводные лодки имели преимущество как в гидролокаторе, так и в оружии, была выбрана конструкция Гулда, Mk 48.

Новые системы

Британский STINGRAY не совсем нов, поскольку он находится в эксплуатации уже около четырех лет, но он, безусловно, имеет эффективную улучшенную батарею морской воды.

Аккумулятор морской воды STINGRAY состоит из блоков элементов из магниевого сплава/хлорида серебра, в которых в качестве электролита используется морская вода, причем вода циркулирует с помощью насоса. Напряжение контролируется во время разрядки батареи путем регулирования забора морской воды, благодаря чему производительность существенно зависит от температуры и/или солености морской воды. Двигатель с батарейным питанием обеспечивает вспомогательную мощность, как гидравлическую для питания приводов, так и переменный ток для носового гидролокатора. Двигатель постоянного тока вращается в противоположном направлении, при этом поле связано с передним движителем через полый вал, а приставка соединена с кормовым движителем через центральный вал. Пропеллеры, вращающиеся в противоположных направлениях, имеют воздуховоды, что снижает шум и позволяет оружию двигаться ближе к поверхности на полной мощности без кавитации. Используется только одна скорость — полная мощность, соответствующая скорости теплового двигателя.

Пожалуй, наиболее важным свойством батареи забортной воды является быстрое наполнение при входе воды, иначе может произойти возгорание батареи. Хотя это и не является строго частью конструкции двигательной установки, тщательная конструкция парашюта является важным элементом для обеспечения контролируемого входа и выхода воды.

Разработка аккумуляторов продолжается, и как Франция с MURENE, так и Италия с легкими торпедами A290, которые должны быть введены в эксплуатацию в начале девяностых, используют аккумуляторы из оксида алюминия/оксида серебра с гидроксидом калия, растворенным в морской воде, в качестве электролита. По сравнению с Mg-AgCl, AJ-AgO обеспечивает несколько лучшую плотность энергии, не зависит от солености и менее критичен при запуске или заполнении. Отдельная литиевая батарея питает электролитный насос, который подает электролит с постоянной скоростью по замкнутому контуру, включающему теплообменник и газоотделитель для подачи выработанного водорода. Таким образом, температура батареи регулируется для обеспечения постоянного напряжения, но в настоящее время системой управления электролитом является батарея.

SPEARFISH: Назад к тепловому движению

Принимая решение о разработке новой торпеды, а не о покупке Mk48 в ее обновленной версии Mk5 ADCAP, Великобритания была обеспокоена тем, что поршневой двигатель никогда не сможет быть сделан достаточно тихим для достижения «незаметности». на медленной скорости. Поддерживать преимущество в скорости 1,5:1 по сравнению с ALPHA. потребуется максимальная скорость более 60 узлов, требующая выходной мощности в районе 1000 л.с. Кроме того, при заявленной глубине погружения АЛЬФА, превышающей 1000 м, потребуется поддерживать высокую скорость на этой глубине. О батареях не могло быть и речи; турбина была необходима, если нужно было достичь «незаметности», и требовалось топливо с большей плотностью энергии, чем топливо Отто.

Решение состояло в том, чтобы адаптировать двигатель Sundstrand, первоначально разработанный для Mark 48, удвоить его выходную мощность и повысить тепловую эффективность топлива Otto на 40% путем смешивания его с окислителем, перхлоратом гидроксиламина. Большое внимание было уделено тому, чтобы этот агент ни при каких обстоятельствах не вступал в контакт с топливом Otto до тех пор, пока это не было запланировано.

Морская вода добавляется в камеру сгорания, и полученная смесь горячего газа и перегретого пара приводит в движение один ротор через турбину и редуктор, работающий в канале со статором, установленным сзади. Вспомогательный генератор переменного тока приводится в действие через коробку передач. Бесшумная работа была достигнута за счет продуманной конструкции воздуховода и движителя, эффективных глушителей, глушителя выхлопа и ограждения корпуса. Продукты горения почти все растворимы, что дает бесшумный след.

Тепловые двигатели замкнутого цикла

Основным недостатком тепловых двигателей является то, что выхлопные газы должны выводиться за пределы торпеды.

Усовершенствованная легкая торпеда Mk50 США подходит к концу. Требуемая скорость в 55 узлов и большой запас хода требуют около 150 кВт мощности, которую нельзя было получить при небольших размерах от любого обычного источника, теплового или аккумуляторного. В конечном итоге был выбран двигатель замкнутого цикла Garrett, поскольку технические риски разработки усовершенствованной батареи были оценены как слишком высокие.

Принцип работы этого двигателя прост, но технические сложности создания надежного торпедного двигателя не так просты. Металлический литий плавится с помощью пиротехники в котле, внутренняя и внешняя границы которого представляют собой спиральную трубу из нержавеющей стали, через которую пропускается вода/пар. Газообразный гексафторид серы впрыскивается в литий, и в результате бурной, но контролируемой реакции образуется пар очень высокой температуры, приводящий в действие высокоскоростную турбину. Затем пар проходит через конденсатор секции корпуса и рециркулирует через котел. Продукты сгорания занимают меньше места, чем их первоначальные составляющие, поэтому выхлопа нет — и топливо, и пар представляют собой герметичные системы. Таким образом, производительность не зависит от глубины.

Последнее оружие оказалось на 100 кг тяжелее, чем Mk46, которое оно должно заменить. Тот же диаметр сохранен, но оружие немного длиннее. Предстояло решить ряд серьезных проблем. Переменная скорость необходима, но остаточное тепло котла затрудняет быстрое ускорение или замедление. Быстрый пуск при входе в воду вызывает аналогичные проблемы.

И Франция, и Великобритания проводят технико-экономические обоснования и демонстрацию двигателей замкнутого цикла в качестве потенциальных силовых установок для своего оружия следующего поколения. Технология замкнутого цикла обещает повышенную мощность, более тихую тягу, полную производительность на глубине, отсутствие выхлопа (бесшумный и бесшумный ход) — все функции, которые значительно улучшат характеристики Mk48.

Хотя реальной торпеды, требующей усовершенствованной литиевой батареи, не существует, исследования продолжаются, и литий/тионилхлоридная батарея по-прежнему является наиболее вероятным претендентом из ряда вариантов на основе лития. Вероятна общая эффективность, аналогичная эффективности двигателей с замкнутым циклом. Литиевый анод, покрытый хлоридом лития в результате реакции, действует с жидким тионилхлоридом, служащим одновременно катодом и электролитом. Тионилхлорид вызывает коррозию, а литий потенциально опасен, поэтому блоки герметично закрыты, но это гибкая батарея, и изменение отношения площади анода к площади поверхности углеродного токосъемника приводит к тому, что ячейки имеют очень переменную скорость разряда. Аккумулятор имеет удельную плотность энергии примерно в семь раз больше, чем у Al-AgO. Возможно, неудивительно, что высокоскоростные аккумуляторы по-прежнему создают серьезные проблемы с безопасностью.

Будущая траектория движения торпед никоим образом не решена. Будет очень мало возможностей для крупных разработок, кроме запланированного обновления Mk48 в США. В середине 1990-х Германия планирует установить новую силовую установку на свою торпеду DM2A3 с питанием от серебряно-цинковых батарей. Кроме того, безусловно, будут обновлены STINGRAY, MURENE, A290, Mk50, SPEARFISH и другие современные вооружения, но никаких новых торпед до 2015 года, судя по всему, не планируется — разве что в Советском Союзе. Торпедная тяга, возможно, достигает плато высоких возможностей, дальше которого она не продвинется значительно.

[Эта статья основана на статье Брайана Р. Лонгворта в журнале Military Technology 9/BB~ и публикуется с разрешения этого издания.]

Торпедные атаки современных подводных лодок не похожи на то, что вы видите в кино

Большинство современных торпед подводных лодок имеют двойное назначение, то есть они способны потопить корабль или подводную лодку, но у них разные характеристики и методы достижения этих целей . Одноцелевые торпеды имеют очень специфический метод атаки, и от них трудно уклониться. В этой статье мы расскажем о возможностях обоих типов торпед подводных лодок и о том, как они на самом деле работают, что сильно отличается от того, что вы, вероятно, видели в кино.

Современные торпеды подводных лодок бывают двух видов: тепловые и электрические. Тепловые торпеды используют топливо, такое как OTTO Fuel II, которое можно сжигать без внешнего источника кислорода. Газотурбинный или аксиально-поршневой двигатель преобразует это топливо в крутящий момент, который вращает пропеллеры, вращающиеся в противоположных направлениях, и разгоняет торпеду до скорости, превышающей 60 узлов. Более высокие скорости могут быть достигнуты, если перхлорат гидроксиламмония (HAP) впрыскивается во время сгорания топлива. Повышение HAP дает тепловым торпедам преимущество в скорости по сравнению с электрическими торпедами.

Тепловые торпеды могут иметь гораздо больший радиус действия на более высоких скоростях, чем их электрические аналоги. Жидкое топливо накапливает больше энергии и может более эффективно сжигаться в современных газотурбинных двигателях, что дает этому смертоносному оружию дальность поражения и скорость, необходимые для поражения любой цели за пределами диапазона обнаружения.

Газотурбинные двигатели заменили старые аксиально-поршневые двигатели внешнего сгорания в некоторых современных торпедах. Более высокие обороты газотурбинного двигателя в сочетании с шумоглушением шасси и выхлопа торпеды сделали тепловые торпеды такими же тихими, как и подводные лодки, которые их запускают. Вполне вероятно, что если современная торпеда использует пассивный гидролокатор для самонаведения, цель никогда не узнает, что ее атакуют, пока она не взорвется.

Двигательная часть китайской торпеды Ю-6. Обратите внимание на пропеллеры, вращающиеся в противоположных направлениях, и провод, свисающий с центральной ступицы., Public Domain

Электрические торпеды более распространены, потому что их легче делать, обслуживать и с ними менее рискованно обращаться. У них также есть некоторые возможности, которых нет у тепловых торпед. Эти высокомоментные электрические торпеды с постоянными магнитами разгоняются до скорости менее чем за секунду. Они почти мгновенно переходят от положения в торпедном аппарате к 50 узлам, потому что у них нет механического запаздывания и инерции, которые тепловые торпеды должны преодолевать при запуске.

Еще одним большим преимуществом электрических торпед является то, что они могут иметь модульную конструкцию, как, например, немецкая торпеда DM2A4 Sea Hake Mod 4. Аккумуляторы соединены последовательно, что позволяет каждому оружию иметь 2, 3 или 4 аккумулятора. Чем больше батарей, тем больше радиус действия оружия. Меньшее количество батарей делает оружие намного легче и маневреннее, но за счет увеличения дальности. Обе развивают скорость 50 узлов и, как и современные тепловые торпеды, очень тихие.

Atlas Electronik

Высокоэнергетические цинк-кислородные батареи и некоторые типы энергетических элементов сегодня также используются в торпедах подводных лодок. Они обеспечивают гораздо более устойчивую мощность, чем стандартные электрические батареи. Конкретные возможности аккумуляторов высокой энергии держатся в строжайшем секрете, но израильский подрядчик Electric Fuel Limited работает с Германией над разработкой тяжелых торпедных батарей с 1919 года.95.

В фильмах о подводных лодках, таких как Багровый прилив и Убийца охотников , для драматического эффекта используются сцены погони за торпедами. Реальность такова, что маневрирование торпедами и охота на подводные лодки, которые отчаянно пытаются уклониться, — это наименее вероятный сценарий атаки современных подводных лодок. Как уже отмечалось, при торпедной атаке 21 века цель, скорее всего, никогда не узнает, что ее вот-вот уничтожат. Современные торпеды подводных лодок имеют встроенную функцию глушения звука, и, если они не используют свои активные гидроакустические режимы, они не могут быть обнаружены до момента детонации.

Во время военно-морских учений обычно наблюдается явление, когда две подводные лодки проходят в пределах нескольких сотен метров друг от друга, одновременно обнаруживая друг друга и мчась, чтобы выстрелить раньше друг друга. Другой тип взаимодействия — это когда одна подлодка обнаруживает другую раньше и часто на расстоянии, что приводит к первому выстрелу, первому убийству. Итак, подводные затяжные воздушные бои, столь любимые декорациями современных триллеров о подводных лодках, просто не являются реальностью. Настоящий подводный бой происходит бесшумно с очень небольшим временем реакции, чтобы отразить надвигающуюся атаку.

Кроме того, многие современные торпеды оснащены проводом управления или оптоволоконным кабелем, который вытягивается из-за торпеды и устанавливает канал передачи данных с системой управления огнем подводной лодки. Перед пуском торпеда должна знать три вещи:

1. Каковы курс и глубина торпеды после пуска?
2. На каком расстоянии будет включаться поиск цели?
3. Каковы границы зоны поражения?

Благодаря возможностям командного провода, оружие может изменить геометрию атаки или даже отключиться по указанию оператора управления огнем. Обнаруженные цели могут быть изменены, могут быть установлены ограничения по глубине и дальности, а контрмеры, такие как ложные цели и глушители, могут быть проигнорированы, используя данные гидролокатора подводной лодки вместо данных бортового гидролокатора торпеды с более низкой точностью. Если канал передачи данных потерян, оружие будет следовать своей последней данной команде и при необходимости выполнять предварительно запрограммированные профили поражения контрмер.

ПЛА класса Virginia стреляет торпедой Mk48 Mod6. , Raytheon

После запуска орудие совершит короткое погружение под подводную лодку, чтобы подводная лодка не столкнулась с проводом управления, который может запутаться вокруг паруса и гребного винта подводной лодки. Провод или оптоволоконный кабель подается из дозатора, который либо установлен в торпедном аппарате, либо из выхода торпеды при ее движении по воде. В некоторых случаях проволока подается из дозатора и торпеды одновременно. Это снижает вероятность растяжения или разрыва проволоки.

Система управления огнём подводной лодки установила цифровые границы оружия, или «блок поражения». Эти границы предназначены для предотвращения нападения оружия на огневую платформу или любую другую цель за пределами обозначенной зоны. Эти границы образуют трехмерный куб водного пространства и могут быть очень большими или маленькими, в зависимости от того, что определяет офицер по вооружению перед стрельбой.

Торпеда устремится по заранее заданному курсу и глубине к ячейке поражения. Во время этого перехода оружие измеряет окружающий фоновый шум и достигает глубины поиска, если не указано иное. Он может рассчитать, насколько сильно он будет передавать высокочастотный активный сонар без реверберации, искажений или насыщения обнаружений фоновыми эхосигналами. Во время поиска торпеда снизит свою скорость и уровень мощности передачи сонара, чтобы максимизировать возможности обнаружения. Это особенно важно в сложной, мелководной, шумной и ледяной среде.

Тяжелая торпеда Spearfish от BAE Systems в профиль и в действии во время учений SINKEX. , BAE Systems

Когда оружие достигает этой зоны поражения, оно активирует собственные датчики и начинает поиск цели. При сохранении канала передачи данных между подводной лодкой и торпедой оператор управления огнем может в любой момент изменить размер и габариты глушителя. Они также могут вручную управлять оружием или отключать его по команде. Если оружие когда-либо покинет ящик для уничтожения, оно отключит боеголовку, выключит двигатель и утонет на дне океана. Торпеду нельзя взорвать по команде, как показано в фильме 9.0119 Охота на Красный Октябрь .

Стрелковая платформа — подводная лодка, выпустившая торпеду, — может попасть в бокс во время торпедной атаки. Если бы ее не выключили, торпеда сочла бы ее допустимой целью. Ситуационная осведомленность является ключевым моментом во время торпедной атаки, чтобы предотвратить это. Во время военных учений подводные лодки проникли в свои боевые боксы, уклоняясь от встречного огня торпед.

MM2 (SS) Джо Хакетт осматривает торпеду MK 48 ADCAP на предмет правильной центровки, когда она входит в торпедный аппарат во время учений RIMPAC ‘9.8., National Archives

Торпеды имеют три основных метода обнаружения цели: пассивный гидролокатор, активный гидролокатор и самонаведение: обнаружен самый громкий источник шума. Существуют пороговые значения, которые должны быть превышены, прежде чем будет включена логика самонаведения, но пассивный режим является наиболее эффективным режимом для внезапного нападения на цель, поскольку оружие практически невозможно обнаружить за пределами очень близкого расстояния. Старые торпеды физически поворачивают руль направления из стороны в сторону, придавая траектории движения торпеды змеиный подход. Это увеличивает область поиска, которую может видеть торпеда, за счет скорости и дальности. Современные торпеды могут направлять свои гидролокаторы в цифровом виде по широким траекториям поиска. Это устраняет необходимость физического маневрирования для сканирования и обеспечивает более эффективный поиск, поскольку оружие не будет терять скорость при повторяющихся небольших поворотах.

Wake Homing сегодня все чаще встречается на торпедах двойного назначения. Как 53-сантиметровые, так и 65-сантиметровые торпеды могут иметь логику самонаведения по следу, но 65-сантиметровые самонаводящиеся торпеды являются одноцелевыми и специально разработаны для этого вида атаки.

Самонаводящиеся торпеды калибра 65 см, как и российские 65-76А, представляют собой большие дальнобойные торпеды, предназначенные для поиска кильватерного следа корабля и следования за ним. У 65-сантиметровых торпед достаточно топлива, чтобы пройти более 100 километров со скоростью 50 узлов чуть более часа. Это делает уклонение очень трудоемким делом, позволяя ударной подводной лодке уклониться и снова вступить в бой. Есть способы активно поражать самонаводящиеся торпеды, но залп такого оружия — убийца авианосца.

Терминал самонаведения — завершающий этап торпедной атаки. Как только торпеда обнаружит достоверную цель, она передаст местоположение, скорость, глубину и курс цели обратно в систему управления огнем подводной лодки. Эти данные будут сравниваться с решением по управлению огнем. Если не указано иное, оружие перейдет в конечное самонаведение. Терминальное самонаведение — это активный гидроакустический сигнал, который ретранслируется при приеме и становится более быстрым по мере того, как расстояние до цели сокращается с максимальной скоростью.

Интервал активного цикла передачи сонара становится короче по мере сокращения диапазона, подобно обратному отсчету часов Судного дня. Цель предупреждена об атаке, но в этот момент она ничего не может сделать, чтобы победить оружие. Оружие находится слишком близко и движется слишком быстро, чтобы контрмера могла быть эффективной.

Комбинированный взрыватель является наиболее распространенным в современных торпедах. Это сочетает в себе бесконтактный взрыватель, который является как магнитным, так и измеряемым расстоянием, и контактный взрыватель, который детонирует при физическом воздействии. Лучше всего, если оружие сдетонирует в метре от корпуса, но контактный подрыв может иметь разрушительные последствия даже против самых больших боевых кораблей.

Торпеды современных подводных лодок — это мощные и невероятно смертоносные машины. Наука и опыт времен холодной войны были улучшены с помощью технологий и техники 21-го века. Такие торпеды, как BAE Systems Spearfish, Atlas Electronik SeaHake Mod 4, F21 Naval Group и российская УГСТ-М, являются примерами того, как далеко продвинулась эта технология.

Мощный коктейль из высокой скорости, смертоносности, большой дальности и малозаметности дает современному торпедному нападению значительное преимущество перед другим морским оружием.

Аарон Амик — гидроакустик подводной лодки ВМС США в отставке. Он служил как в Атлантическом, так и в Тихом океанах на 688 подводных лодках типа Los Angles Fast Attack и подводных лодках с баллистическими ракетами класса Ohio. Он опубликовал две аудиокниги о подводных лодках времен холодной войны: Akula SSN Project 971 Sub Brief   и   USS Nautilus SSN-571 Sub Brief . Теперь Аарон управляет небольшой страницей Patreon и вносит свой вклад в The War Zone.

Свяжитесь с редактором: Tyler@thedrive.