Воскресенье
28.04.2024
16:07

ЖРД для реактивной торпеды «G 7ur Mondfisch».

В Германии с 1930 по 1945 гг. разработали 16 типов торпед. Основными применяемыми с подводной лодки торпедами были: электрическая G7e , парогазовая G7а. Они имели калибр 534,6 mm, длина такой торпеды 7163 mm. Электрическая торпеда была на 70 кг. тяжелее парогазовой и весила 1608 кг. несли 274 кг. ВВ в боевом зарядном отделение. Подводные лодки Германии израсходовали около 10 тыс. торпед во второй ВОВ. Торпедные заводы Берлина, Бремена, Киля, Дрездена пополняли арсеналы смертоносными «угрями» - торпедами. К началу 1943 г. подводным лодкам стало труднее прорываться сквозь противолодочные корабли, уклоняясь от радаров, гидролокаторов и самолетов. Потребовались новые торпеды, не требовавшие точного прицеливания, в транспортники доставляющие грузы в Великобританию. Достоинством пассивной акустической аппаратуры, размещенной в электрической торпеде, является корректировка движения торпеды от акустического поля корабля, бесследность хода, незначительный шум от винтов, сравнительно малые габариты размещенной аппаратуры. Такая акустическая самонаводящейся торпеды, была сделана в Германии в конце 1942 г. Изучением источников шума на значительном расстоянии, гидроакустикой занимались с 1933 г. Участие в работах принимали; электроакустическое общество Киля. Компания электроакустической и механической аппаратуры Берлина. «Атлас – Верке» Бремен. Фирма «Сименс и Гальск» в Берлине. Торпедо исследовательский институт Ней – Бранден - Бург. Испытательная станция в Готенхафене, проводила испытание торпеды. Торпедная комиссия под руководством профессора Кюпфмюллера , главного инспектора торпедного оружия контр – адмирала Куммеца руководила с 1940 г. работами акустического самонаведения торпеды. Огромную работу в разработке торпед провели Фридрих Геттинг поставленный 03.10.34 во главе торпедной инспекции. Иоахим Герлах 01.10.37 начальник штаба торпедной инспекции. 02.11.38 Он возглавил отдел торпедного вооружения управления вооружения ОКМ. Контр – адмирал Отто Гутьяр 07.11.39 руководил отделом торпедного управления и одновременно возглавлял торпедную испытательную комиссию ВМФ в составе Имперского министерства вооружений и боеприпасов. Принимая участие в разработке и внедрении торпед , он был ведущим специалистом в Германии по торпедам. Контр – адмирал Юнкер Рудольф с 18.02.43 руководил торпедным испытательным институтом в Эккерн – фьорде. 04. 02.44 он стал последним в Третьем рейхе инспектором торпедного вооружения. Они осуществляли контроль за производством торпед , проводили испытания и от производителей принимали торпеды. Карл Дениц в своих мемуарах пишет «Торпедное оружие за период между двумя мировыми войнами в целом было улучшено. Небольшой воздушный пузырь, образующийся при выстреле торпедой, ликвидировали. На вооружение поступила бесследная электрическая торпеда ». Немецкие разработчики, конструктора, технологи на протяжении всей войны вносили существенные улучшения в конструкцию торпед , разработали маневрирующие по курсу приборы управления, изменяли конструкцию взрывателя, разработали активный неконтактный электровзрыватель . Такие исследования проводились в Великобритании. СССР. США. Перед войной аппаратуру самонаведения установили в парогазовой торпеде российского производства «53 – 38». Шумы оказались очень значительными и не смогли обеспечить нормальную работу аппаратуры самонаведения даже при снижении скорости торпеды до 30 узлов. С помехами от винтов носителя, с этой проблемой столкнулись все разработчики самонаводящихся торпед . Разработанная в Германии торпеда с системой самонаведения «Т IV Falke» впервые использовалась в боевых пусках в феврале 1943 г.
Торпеда «T IV Falka» имела скорость 20 узлов, вес 1937 кг. Электродвигатель, работал от батареи, дальность хода такой торпеды около 7 500 м. Аккумуляторная батарея выдавала мощность 24 -26 кВт. Имея калибр 534,6 мм, длину 7,163 м., торпеда несла боеголовку 274 кг. ВВ. Расположенные в носовой части гидроакустические преобразователи прослушивали акустические шумы судов, идущих в конвое. Из-за невысокой скорости в основном эта торпеда предназначалось для уничтожения торговых судов. Звуковое акустическое оборудование реагировало на торговые суда, идущие со скоростью 5 – 13 узлов, работала на низких звуковых частотах. Торпеда была прямоидущей, при прохождении 400 метров включалась аппаратура самонаведения и неконтактный взрыватель KHB Pi2. Сохранилось мало документов об этой торпеде. Опытная станция Готенхафен, на которой она собиралось в экспериментальном цехе, была уничтожена, архивы, документация не сохранились. Создать, такую аппаратуру самонаведения не простая задача. Для этого требовалась радиотехнические детали: электронные малогабаритные лампы, реле, диоды, конденсаторы, дросселя, резисторы.
Конструктора разработали и изготовили приемно-усилительные схемы, в которых выделялось напряжение полезного сигнала на исполнительные механизмы, к рулям наводя торпеду на цель по акустическому полю от винтов корабля. Напряжения с чувствительных гидрофонов обеспечивало управление вертикальных рулей торпеды. Вода, обтекающая корпус создавала гидродинамические шумы, которые улавливались гидрофонами на значительном расстоянии. Гидрофоны, размещенные в носовой части прослушивали в секторах + 150<> 500 относительно продольной оси торпеды шумы судов, выдавали сигналы на усилительные схемы. Углы + 00<> 150 не прослушивали шумы, это было недостатком «Т IV Falke». В списке литературы (7) приведены потери торговых судов от «Т IV Falke». Использовали не более 30 таких торпед в боевых пусках с подводных лодок. 23 февраля 1943 г. подводная лодка U382 выпустила одну акустическую торпеду Т IV, одну с движением зигзага с FAT, две G7e. По услышанным взрывам на лодке считали два попадания, в танкер и пароход , но был поврежден только танкер « MURENA» водоизмещением 8 252 тонн. На схеме, которая приведена в этой статье, отчетливо видна головная часть, где были размещены гидрофоны, система самонаведения, боевое зарядное отделение акустической торпеды.
В средней части торпеды находилась батарея свинцово-кислотных аккумуляторов, которая вращала электродвигатель, преобразующий электрическую энергию батареи в механическую энергию для гребных винтов. Работал электродвигатель max 15 минут, при работе его следует учитывать плотность электролита, его температуру в аккумуляторной батарее, это влияла на скорость и дальность. За электродвигателем в хвостовом отсеке находились приборы управления глубиной хода торпеды, гироскоп, аппаратура управляющая рулями торпеды на начальном курсе и при самонаведении. Здесь расположен пусковой контактор, включающий и подающий ток на электродвигатель. В момент выстрела из торпедного аппарата подводной лодки в торпеде откидывается курок и открывается перепускной клапан. Воздух поступает в распределительное устройство, включает электродвигатель. У торпеды «Т IV Falke» имелись клеммы, через которые производились периодические подзарядки батарей, замеры тока, сопротивления, изоляции. В хвостовой части, находился гидростатический прибор курса, в который перед пуском торпеды задавалась глубина хода, и гироскопический прибор, управляющий курсом при наведении на транспорт. Турбина при пуске раскручивала ротор гироскопа в течение 0,3 – 0,4 с. до 20 000 об/мин и поддерживала обороты во время движения. Сигналы с гидрофонов о положении торпеды к цели передавались рулевой машине, наводя торпеду к винтам корабля - цели. Прибор курса комбинированный, на начальном участке гироскоп управляет курсом торпеды к цели, при захвате гидрофонами цели, управление передавалось аппаратуре самонаведения и ( ССН ) наводила торпеду на корпус - цели. Рулевая машина управляемая воздухораспределительным золотником перекладывала вертикальные рули. В собранном состыкованном виде доступ к агрегатам их осмотр, замеры, регулировка были возможны через специальные горловины на корпусе, которые после всех настроек и проверок закрывались. В хвостовой части «Т IV Falke» дифференциал вращал два гребных двухлопастных винта.
Недостатки Т IV заставили разработчиков повысить технические характеристики торпеды. Прежде всего, надо было уменьшить «мертвый угол» в равносигнальной зоне направленности. Сектор прослушивание довели до 60 градусов по курсу торпеды. Дальность обнаружения цели зависит от зоны обнаружения винтов корабля. Удалость увеличить скорость торпеды до 24 - 25 узлов. Разработали новый общий усилитель, в котором два канала поочередно переключались на двойной триод , это позволила повысить чувствительность сигнала с гидрофонов, уменьшили погрешность, габариты вес торпеды. Повысили надежность и безотказность в эксплуатации «G7 es/T V Zaunkonig». Основные параметры магнитострикционного гидрофона чувствительность, частотные характеристики, направленность наведения удалось настроить, создав имитаторы, математически рассчитать физические процессы, отрегулировав, снять измерения при движении торпеды. Отрегулировали электрическую часть самонаведения с рулевой машиной управляющей рулями наведения с учетом скорости. Для проведения таких исследований потребовался бассейн, снабженный необходимым оборудованием. Разработчики стремились получить max полезный сигнал, который с большой долей вероятности корректируя курс торпеды, выводил её на цель. Чувствительность, отношение электрического напряжения к звуковому давлению магнитострикционного преобразователя низкая и составляет величину порядка нескольких единиц мкВ/бар, зависит от материала, из которого выполнен пассивный гидроакустический преобразователь антенны торпеды, от размеров никелевых пластин намотанных на них витков провода . Аппаратура самонаведения должна срабатывать от акустического поля корабля – цели, превышать уровень напряжений, создаваемый винтами самой торпеды . Изменяя носовую часть с магнитострикционными преобразователями, пытались плоский обтекатель торпеды заменить на заостренный, установив приемники в воронкообразном экране, позволяющем снизить собственные шумы в аппаратуре ССН. Выпускали два вида «G7 es/T V Zaunkonig » с плоским носом и круглым вытянутым заостренным. Заполненная жидкостью пластмассовая носовая часть торпеды имела два гидроакустических преобразователя. Четыре никелевые пластины с намотанными обмотками провода имели одинаковую форму, индуктировали э. д. с.
При крене торпеды изменялся полезный сигнал, торпеда теряла цель, этот недостаток устранить не удалось. Исследования параметров несимметричных автоколебаний торпеды на её удалении от цели с релейными характеристиками позволили улучшить динамику самонаведения.
Частотные характеристики настройки контуров усилителей, расчёты автоматического регулирование усиления, снижающее коэффициент усиления при сближении торпеды с целью, детекторы, балансный мост улучшили параметры полезного сигнала, который выдавался на поляризованное реле. В аппаратуре самонаведения «T V Zaunkonig» в фазово - амплитудном преобразователе на выходе формируются напряжения U1 и U2 отличающиеся по амплитуде и имеющие разные фазы. Когда напряжение при ходе торпеды U1 = U2 рули торпеды не отклоняются. Если цель справа от торпеды по курсу U1 >U2 если слева U2 >U1. Воспринимаемые изменения напряжения подаются на исполнительные органы рулевой машины вертикальных рулей. Поляризованное реле при равенстве напряжений в равносигнальном направлении не создает в обмотках магнитный поток. Якорь реле находится в нейтральном положении. Поляризованные реле отличаются от обычных тем, что срабатывает якорь лишь при разности напряжения и ток в реле протекает в определенном направлении. Возникающий в обмотке магнитный поток отклоняет якорь реле, замыкая контакты, задает направление на перемещения вертикальных рулей торпеды к цели. Команды поступающие на релейно - испольнительную схему, передаются на систему управления, перемещая золотник рулевой машины. Вертикальные рули торпеды перекладываются в сторону нахождения цели. Торпеда, управляемая изменяет курс движения до тех пор, пока не будет направлена прямо на цель. Цель и торпеда выводятся на равносигнальное направление U1 = U2. Якорь поляризованного реле возвращался в нейтральное положение и по командам рули торпеды переводился в среднее положение. Торпеда, автоматически корректируя курс, удерживает движение, сближалась с целью. Диаграмма равносигнального направления зависят не только от конструктивного выполнения магнитострикционного преобразователя, но и от рабочей частоты увеличивающий полезный сигнал и радиус дальности магнитострикционного преобразователя в морской среде. Влияют и температуры, плотности, соленость морской воды. Все эти параметры переменные и меняются как по времени, так и в пространстве. Рассчитать, учитывая все параметры во время движения торпеды в морской среде невозможно. Температурный параметр вызывает изменение скорости звука при переходе из одного слоя в другой и как следствие искривление траектории звукового давления на приемники. Теория поглощения и рассеивания звука в морской среде ещё недостаточно изучена. Причиной этого является неоднородность морской среды, содержащая обильное количество мельчайших микроорганизмов. Оказывают влияние и взрывы глубинных бомб, скорость противолодочного корабля его курс к подводной лодке, турбулентность кильватерного следа от лопастей гребных винтов корабля.
Зимой вследствие охлаждения воды у поверхности скорость звука возрастает, дальность действия прослушивания шумов аппаратурой увеличивается. Введя улучшения в усилительные блоки, удалось довести обнаружения цели в радиусе 300 - 450 метров, в зависимости от температуры, волнения моря, скорости цели. 1943 г. изготовили 80 торпед « Т V Zaunkonig». Они должны были использоваться против эскортных кораблей, охраняющих конвой, и дать возможность подводной лодке атаковать торговые суда. Рабочая частота, на которой работала аппаратура самонаведения, была 24,5 кГц. Торпеда должна была поражать цели, идущие на скорости 10 – 18 узлов. В сентябре 1943 г. немецкие подводники группы «Leuthen» использовали эти торпеды против объединенных конвоев ON. 202 и ONS. 18. Подводные лодки U270. U952. U666. U305 повредили фрегат , его не ремонтировали, потопили фрегат, корвет Великобритании, канадский эсминец . Торпеда имела тот же калибр 21” , длину 7,163 метра, вес 1495 кг, скорость 24 узла, дальность 5700 метров, несла боезаряд 274 кг, имела неконтактные взрыватели КНВPi 4. Рабочее напряжение батареи составляло 104 – 106 V, ток 385 А. Аппаратура самонаведения имела 11 электронных ламп, 26 реле, 1760 контактов соединяли аппаратуру самонаведения. Затрачивалось на соединение аппаратуры самонаведения 330 метров провода. ССН усовершенствовали, внесли изменения в усилители, отрегулировали рулевую машину, рули торпеды настроили на команды релейно – испольнительной системы управления.

Торпеду модернизировали в 1944 г. Поставили переключатель напряжения, который позволял при скорости 20 узлов иметь дальность 7 000 метров, при скорости 23 узла дальность составила 6 000 метров. Боезаряд такой торпеды был 260 кг ВВ, в 1945 г. ставили активный электромагнитный взрыватель TZ 5 with 4c. Неконтактный электромагнитный взрыватель приведен в книге ( 6 ) там размещена структурная схема . Описание торпеды на www.ubjatarchive.net/U-371 INT.htm в отчете военнопленных о торпеде T V с U 371, есть схема торпеды.
В 1944 г. пытались создать торпеду «Т X Lerche» управляемую оператором с подводной лодки по кабелю. Телеуправляемая многожильным кабелем торпеда захватывала цель , наводилось самонаведением в режиме поиска захватывая шумы винтов кораблей. В головной части T X Lerche на основании воронки изготовленной из губчатой резины устанавливался кольцевой вибратор, работающий с частотой 35 кГц , который по максиму обнаруживал акустический шум в пределах сектора. При совпадении максимума сигнала с целью срабатывала аппаратура осуществляющая перекладку рулей торпеды на цель. Оператор с подводной лодки вводил данные о движении цели и торпеды. Команды оператора подавались по кабелю в приемно – анализирующею аппаратуру торпеды « T X Lerche» позволял без всплытия скрытно атаковать цели. Результат был не очень хорошим, на вооружение T X не поступила. В книге ( 6 ) дана структурная схема аппаратуры самонаведения работающая по равносигнальному методу с коммутацией сигналов. Интересующие могут найти схему на сайте «Мир оружия» в статье «Аппаратура самонаведения торпед» http://weapons-world.ru/books/item/f00/s00/z0000011/st011.shtml. Такая приблизительна схема стояла на последних торпедах Т V, Т XI. В торпеде Т XI Zaunkonig 2 имелся акустический датчик, настроенный на характеристику частоты гребного винта, исключающий срабатывание взрывателя под акустической ловушкой. Торпеда Т XI могла запускаться с новых торпедных лодок XXI серии с глубины 50 метров. Надежды подводников на новых субмаринах изменить ситуацию в войне таили. Германия терпела поражение. В равносигнальной направленности пассивных самонаводящихся торпед существует «мертвый угол», в пределах которого аппаратура самонаведения не срабатывает. Такой угол уменьшался при сближении торпеды с целью. Сигнал возрастает, срабатывание аппаратуры происходит при малых углах. Изменение напряжения на выходе приемно-усилительного устройства имеет вид релейной характеристики с переменной зоной нечувствительности. Релейно - исполнительная схема перемещая вертикальные рули торпеды перекладывает их с запаздыванием. Система самонаведения, заменяется двумя эквивалентными звеньями, одно звено осуществляло связь между приемником и вертикальными рулями торпеды, а другое звено с запаздыванием не реагировала, на команды оставляя руль в нейтральном положение. На малых расстояниях цель успевает перейти с одного сектора, на другой. Сигнал поступит раньше, рулевая машина не успеет переложить рули в сторону нахождения цели. Весь горизонтальный сектор 60 градусов, влево - вправо с обзором на носовых курсовых углах направлял торпеду на цель с min перекладыванием вертикальных рулей. Срабатывание взрывателя торпед , огромное количество естественных помех их влияние на работу приводили к промаху, преждевременному взрыву в кильватерном следе. Влиял на отказ и неконтактный взрыватель, не срабатывающий при большой глубине прохождения торпеды под корпусом. Торпеды « G7 es/ Т V Zaunkonig » были обнаружены 4 июля 1944 г. на захваченной подлодке U505 американцами, их было две. Одна из этих торпед в экспозиции в Чикагском музее науки и промышленности. Войдя в «First acoustic torpedo» и найдя сайт http://www.ibiblio.org/hyperwar/USN/rep/ASW-51/ASW-15.html « HyperVVar.Antisudmarine VVorld VVarII Chapter 15» можно ознакомиться, с методами противодействия немецкой акустической торпеды. Три торпеды были обнаружены на борту U250 потопленной в проливе Бьорке-Зунд малым охотником МО-103. Близость потопленной подлодки к главной базе Кронштадт и небольшая глубина позволили поднять субмарину в сентябре 1944 г. Минно-торпедное управление ВМФ исследовало германские торпеды. Это позволило после войны разработать и принять на вооружения ВМФ СССР торпеду САЭТ-50 с радиусом реагирования системы самонаведения 600 – 800 метров, с дальностью хода 4 000 метров при скорости 23 узла с акустической системой наведения. В 1955 г на вооружение приняли модернизированную торпеду САЭТ – 50 М, имевшую скорость 29 узлов, дальность хода 6 000 метров. Приказ об изучении германской подводной лодки U250, определение дальнейшего её использования, за номером 824 от 6 ноября 1944 г. на сайте www.town.ural.ru/ship/start, с этим приказом можно ознакомиться. Такие торпеды была обнаружена на подводной лодке U 534 в 1993 г. Субмарина была поднята, её используют как туристический аттракцион разрезов на четыре части установив в Беркенхеде , это недалеко от Ливерпуля, торпеду можно увидеть там . Разуметься таких немецких торпед изученных, исследованных было больше и они внесли свой вклад в технический задел в английские торпеды выпускаемые после войны. Маринисты в основном занимаются статистикой морского вооружения. Может со временем этот пробел о разработке самонаведения, тернистых трудностях стоящих перед конструкторами будут подробно описаны и читатель узнает о разработчиках, конструкторах первых самонаводящихся немецких торпедах. Они это заслужили, отдав 10 лет на поиски, установив аппаратуру самонаведения. Дело за историками, они должны описать более подробно создание этих торпед в Германии.
В 1941 г. ВВС США обратился в исследовательский комитет с заявкой на разработку авиационной противолодочной электрической торпеды. 19 декабря 1941 г. провели совещание, где рассмотрели вопрос о разработке такой торпеды. На втором совещании были оговорены параметры, которые бы устроили ВВС. Размеры и вес, как у торпеды Mk-13, глубина погружения торпеды 50 футов, батарея свинцово – кислотная, время работы электромотора , ориентировочно 10 -12 минут. В декабре были определены подрядчики, которые приступили к предварительной разработке такой торпеды. Гарвардская лаборатория подводного исследования должна была разработать пассивную акустическую аппаратуру самонаведения и установить её в торпеде. Bell Telephone Labs изготовить эту аппаратуру и испытать. Westeern Electrik поставить аккумуляторы и обеспечить ход торпеды. General Electrik – установить электродвигатель , систему управления, рулевое устройство и состыковать всё это в корпусе. Дэвид Тейлор - провести испытания в бассейне и дать свои рекомендации.
Исследования и изготовление пьезоэлектрического гидрофона, подтвержденные испытаниями, подтвердили задуманное. Сделать авиационную противолодочную самонаводящуюся торпеду стало возможным.