Не претендуя на истину в последней инстанции, просто вспоминаем и размышляем над метаморфозами в развитии оружия.
Цикл: Торпедное оружие российского Императорского флота: история возникновения и становление (по материалам работы Литвиненко Е.Я.)
3. ЭВОЛЮЦИЯ ТОРПЕДЫ. Развитие торпедного оружия в России до первой мировой войны. Краткий разбор эволюции торпед и их ТТХ (1866-1912 годы)
Как нами было рассмотрено в целой серии публикаций в с 1868 года до1912 года тактико-технические характеристики торпед непрерывно улучшались, что не удивительно. Это было связано, главным образом, с «общим фоном технического прогресса», на котором происходило развитие торпедного оружия. Если касаться ключевых направлений в совершенствовании торпед, то в первую очередь последовательно повышалось давление воздуха в воздушном резервуаре торпеды. Затем было реализовано внедрение «сухого», а позже и «влажного» подогревов воздуха в подогревательном аппарате. Было достигнуто повышение КПД поршневого двигателя торпеды, повышение КПД гребных винтов и совершенствование гидродинамических характеристик корпуса. При этом не отставала и боевая "составляющая" нового оружия - непрерывно росла масса боевого зарядного отделения, а масса гироскопа и других приборов управления уменьшалась. Предлагаем вам провести небольшой анализ динамики роста тактико-технических характеристик торпедного оружия в рассматриваемый период.
Рассмотрев и исследовав все доступные нам источники мы составили обобщенную таблицу,в которую включили тактико-технические характеристики торпед, начиная с 1866 и заканчивая 1912 годом, то есть годом создания наиболее совершенной торпеды русского флота - типа 45-12 - основной русской торпеды первой мировой и гражданской войн. Обратите внимание в таблицу мы включили как первичные данные, полученные из различных источников, так и данные, полученные расчетным путем (по формулам).
К примеру, во второй части таблицы (поля 10-15) включены данные полученные опытным путем и расчетным путем с использованием специальных формул.
Так, Относительная масса взрывчатого вещества рассчитывался по формуле:
Этот параметр эквивалентен известному критерию эффективности для автономных транспортных средств (относительная масса полезной нагрузки). Торпеда, где относительная масса взрывчатого вещества (в процентном отношении) выше, является более совершенной в инженерном и тактическом отношениях.
Параметр Транспортная производительность характеризует эффективность торпеды как транспортного средства, предназначенного для перемещения полезной нагрузки (т.е. заряда взрывчатого вещества) из точки старта в точку встречи со своей целью (т.е. кораблем противника).
Та торпеда, где показатель транспортной производительности будет выше, является более совершенной в инженерном смысле, т.е. у нее более экономичный двигатель и больший запас энергии, выше КПД гребных винтов и более совершенные обводы (меньшее гидродинамическое сопротивление).
Параметр Энерговоруженность торпеды параметр характеризует эффективность двигателя торпеды и условий его размещения и работы на борту транспортного средства (т.е. в данном случае торпеды).
Та торпеда, где показатель энерговооруженности будет меньше, окажется более совершенной как инженерное транспортное сооружение.
Параметр Запас энергии характеризует абсолютную величину запаса энергии, находящейся на борту торпеды, необходимой для обеспечения работы ее двигателя во время прохождения всей дистанции (до исчерпания запаса энергии).
Та торпеда, где запаса энергии больше (то есть больше давление воздуха в резервуаре, лучше сталь, из которой сделан резервуар, более калорийное жидкое горючее для работы подогревательного аппарата), окажется более совершенной как инженерное транспортное сооружение.
Параметр Относительный запас энергии торпеды характеризует эффективность торпеды с точки зрения удельного обеспечения энергией каждого килограмма массы торпеды. Та торпеда, где относительный запас энергии меньше, является более совершенной.
Как видим, в таблицах приведены тактико-технические характеристики 15 образцов торпед Русского Императорского флота. Помимо торпед, принятых на вооружение в русском флоте (торпеды с 3-го по 15-й образец), внесены две первые торпеды Р. Уайтхеда под номерами 1 и 2, что сделано для сравнения их с более поздними образцами. Торпеда И.Ф. Александровского в таблицы не вошла по причине ее резкого конструктивного отличия от торпед, разработанных по технологии Р. Уайтхеда. Попробуем,хотя бы приблизительно проанализировать имеющиеся данные.
Как видим, в Русском Императорском флоте до 1904 года применялись торпеды калибра 381 мм, а после 1904 года применялись 450-мм торпеды. Торпеда калибром 533-мм образца 1917 года так и не была изготовлена до революции, поэтому мы ее не рассматриваем.
Рассматривая эволюцию длины торпед отметим, что самая короткая первая торпеда Р. Уайтхеда имела длину 3,53 м, отношение ее длины к диаметру составляло l/d=9,26. Самая длинная торпеда - это торпеда образца 1876 г., имела длину 5,73 м, отношение ее длины к диаметру составляло l/d=15,04. Обращает на себя внимание тот факт, что независимо от калибра длина среднестатистической торпеды является величиной постоянной и равной 5,5 м (т.е. разработанной под 17-футовый торпедный аппарат), что, конечно, обусловлено уже требованиями, предъявляемыми кораблестроителями к торпедному оружию.
На следующем графике показана графическая зависимость, иллюстрирующая эволюцию массы торпед. Самая легкая - первая торпеда Р. Уайтхеда - имела массу 135 кг. Самая тяжелая - торпеда типа 45-12 - имела массу 810 кг. Масса торпед связана с их диаметром (калибром) и развивалась по годам скачкообразно. Первый качественный скачок от 135 до 330 кг произошел при переходе от калибра 356 мм к калибру 381 мм. Второй качественный скачок от 430 до 648 кг произошел при переходе от калибра 381 мм к калибру 450 мм. Третий качественный скачок от 665 до 810 кг произошел в пределах калибра 450 мм за счет увеличения длины торпеды типа 45-12 до 5,58 м по сравнению с торпедой образца 1910 г., имевшую длину 5,2 м. В промежутках между скачками масса торпед увеличивалась линейно и монотонно, например с 1871 по 1898 г. (то есть за 27 лет) масса торпед возросла с 330 до 430 кг (на 100 кг), а в период с 1904 по 1910 гг. масса торпед возросла с 648 до 665 кг (изменилась мало).
Следующий показатель ТТХ - скорость хода торпед. Самая тихоходная - первая торпеда Р. Уайтхеда -имела скорость хода 8 уз. Самая быстроходная (в базе данных) - торпеда типа 45-12 - имела скорость хода 43 уз. Четырнадцать типов рассматриваемых торпед (кроме торпеды типа 45-12) здесь аппроксимированы одной прямой у=0,58х-1068,34. Из графика (представлен ниже) следует, что скорость среднестатистической торпеды с 1866 по 1910 гг. (то есть за 44 года) возросла с 13,94 до 39,46 уз (на 25,52 уз).
Первый качественный скачок в росте скорости хода (с 6 до 24 уз) наблюдается при переходе от первой модификации торпеды Р.Уайтхеда ко второй ее модификации. Он обусловлен резким увеличением мощности двигателя торпеды с 13,6 до 40,8 л.с, а также переходом к более совершенным обводам. Второй качественный скачок скорости хода торпед (с 38 до 43 уз) произошел при переходе от торпеды образца 1910 г. к торпеде типа 45-12. Он тоже обусловлен резким увеличением мощности двигателя от 100 до 135 л.с. за счет применения более совершенного подогревательного аппарата с «влажным подогревом» воздуха.
Обратим внимание на эволюцию массы взрывчатого вещества (ВВ) в торпеде. Первая торпеда Р. Уайтхеда имела массу боевого зарядного отделения (БЗО), равную 8 кг. Масса БЗО торпеды 45-12 уже составила 100 кг. Следовательно, на изучаемом отрезке времени с 1866 по 1912 гг. (за 46 лет) масса БЗО увеличилась в 12,5 раза. Характер имеющихся данных (график ниже) позволяет ограничиться одной линейной аппроксимацией. Скачок массы БЗО торпед между точками 5 и 6 (от 40 до 80 кг) не связан с изменением калибра или каким-либо другим техническим параметром торпеды. Он скорее связан с возросшими тактическими требованиями к торпедному оружию, так как водоизмещение броненосцев в этот период непрерывно возрастало (и уже перевалило за 10000 т), поэтому требовалось более мощное БЗО для их гарантированного поражения.
Если рассчитать и визуализировать эволюцию относительной массы взрывчатого вещества в торпедах (расчет по формуле), то здесь (как и ранее с БЧ) можно ограничиться одной линейной аппроксимацией, которая позволяет сделать один важный вывод. Для торпедного оружия в период с 1871 по 1912 годы относительная масса взрывчатого вещества в торпеде есть величина почти постоянная и равная (в пределах статистического разброса) 10 - 15%.
Если проанализировать динамику изменения мощности двигателя торпед, то самый слабый двигатель (13,6 л.с.) был у первой торпеды Р. Уайтхеда, что не удивительно. Самый мощный двигатель (135 л.с.) - у торпеды типа 45-12. Мощность двигателя (как и в случае с массой торпед) связана с их калибром и развивалась скачкообразно. Первый качественный скачок с 13,6 до 40,8 л.с. произошел при переходе от калибра 356 мм к калибру 381 мм и связан с изобретением П.Брозерхудом своего эффективного звездообразного пневматического двигателя. Второй качественный скачок с 50 до 80 л.с. произошел при переходе от калибра 381 мм к калибру 450 мм, а третий скачок от 100 до 135 л.с. (как уже отмечалось) произошел за счет применения в торпеде типа 45-12 более совершенного подогревательного аппарата с «влажным подогревом» воздуха. В период с 1871 по 1898 гг. мощность двигателя торпед возрастала монотонно от 40,8 до 50 л.с. (выросла на 9,2 л.с. за 27 лет), а в период с 1904 по 1912 гг. мощность росла более быстрыми темпами от 80 до 135 л.с. (выросла на 55 л.с. за 8 лет).
На следующем рисунке показана графическая зависимость, иллюстрирующая эволюцию параметра энерговооруженности торпед, полученного по формуле (см.выше). Энерговооруженность первой торпеды Р. Уайтхеда составляла 0,137 кВт/кг, а энерговооруженность торпеды типа 45-12 составила 0,227 кВт/кг. Как видно имеет место довольно большой разброс значений этого параметра, поэтому на всем протяжении временной оси сделана общая линейная аппроксимация. Таким образом на протяжении временного отрезка в 46 лет энерговооруженность среднестатистической торпеды возросла от 0,127 до 0,208 кВт/кг (на 0,081 кВт/кг), что незначительно отличается от абсолютного прироста между точками 1 и 15 (0,09 кВт/кг за 46 лет).
Непосредственно с мощностью и энерговооруженностью торпед связана и их дальность. Первая торпеда Р. Уайтхеда имела самую малую дальность хода 200 м, а самой дальноходной торпедой из 15 рассматриваемых (2000 м) была торпеда типа 45-12 (что вполне логично). Дальность хода торпеды, обозначенная в ее формуляре, зависит как от технических показателей совершенства ее конструкции, так и от предъявляемых тактических требований (например, точность удержания заданного курса на всей дистанции).
В связи с этим, а также потому, что дальность хода торпеды измерить было достаточно трудно, то в паспортные данные торпеды заносились, как правило, величины, удовлетворяющие главным образом тактическим требованиям. Это положение подтверждается тем большим статистическим разбросом значений дальности хода торпед, которые мы видим на графике, однако все же явно наблюдаются два качественных скачка в начале и в конце временной оси. Первый скачок дальности хода от 200 до 650 м наблюдается при переходе от первой ко второй модификации торпеды Р. Уайтхеда. Он связан с целым рядом объективных причин (больший калибр, более совершенная конструкции и др.), о которых сказано уже довольно много. Второй качественный скачок от 1000 до 2000 м мы наблюдаем при переходе от торпеды образца 1910 гг. к торпеде типа 45-12, что (как это уже отмечалось) было достигнуто за счет более совершенной энергоустановки этой торпеды. В период между качественными скачками с 1871 по 1910 годы дальность хода среднестатистической торпеды монотонно возросла от 610 до 930 м, что составляет 320 м за 39 лет.
На следующем графике приводится графическая зависимость, иллюстрирующая эволюцию показателя транспортной производительности торпед.
За 44 года (то есть с 1866 по 1910 гг.) этот параметр вырос от 1,6 до 100 кг-км (в 62,5 раза). Качественный скачок транспортной производительности торпед со 100 до 200 кг-км произошел в 1912 году при переходе от торпеды образца 1910 года к торпеде типа 45-12. Рост произошел из-за увеличения дальности хода (тоже в 2 раза), так как масса БЗО у этих торпед была одинаковой и равной 100 кг.
Если представить графически зависимость, иллюстрирующая эволюцию запаса энергии торпед, то можно обнаружить, что запас энергии тоже связан с калибром торпеды и имеет по оси времени три качественных скачка.
Первый скачок с 0,18 до 0,439 кВт-ч (в 2,43 раза) произошел при переходе от калибра торпеды 356 мм к калибру 381 мм. Второй скачок от 0,411 до 0,70 кВт-ч (в 1,73 раза) произошел при переходе от калибра 381 мм к калибру 450 мм. И последний, качественный скачок от 1,045 до 2,439 кВт-ч (в 2,34 раза) произошел в пределах калибра 450 мм при переходе от торпеды образца 1910 года к торпеде типа 45-12. Обращает на себя внимание тот факт, что на отрезке с 1871 по 1898 гг. (на протяжении 27 лет) абсолютный запас энергии торпед оставался практически постоянным и равным 0,41 кВт-ч. Этот факт объясняется тем, что торпедо-строители в этот период пользовались только энергией сжатого воздуха (без подогрева), и только позже применение подогревательных аппаратов, работающих на углеводородном горючем сначала с «сухим», а затем и с «влажным» подогревом воздуха, позволило увеличить запас энергии. Это хорошо видно на отрезке времени с 1904 по 1912 годы, когда запас энергии вырос с 0,77 до 1,045 кВтч (в 1,36 раза).
Следующий график показывает эволюцию относительного запаса энергии торпед.
Здесь переход от абсолютных единиц измерения к относительным, как и в случае с энерговооруженностью, привел к увеличению статистического разброса значений. Поэтому на всей протяженности оси времени мы ограничились единой линейной аппроксимацией рассматриваемого параметра (за исключением точки 15), которая явно показывает на наличие качественного скачка. Начиная с 1866 по 1910 гг. (за 44 года), относительный запас энергии увеличился с 0,00133 до 0,00157 кВт-ч/кг, торпеда типа 45-12 имела уже 0,00308 кВтч/кг, то есть превзошла торпеду образца 1910 г. в 1,96 раза.
В заключение следует отметить, что наблюдаемый на графиках качественный скачок в тактико-технических характеристиках торпед был достигнут в России в основном за счет внутренних резервов. По сравнению со своей же торпедой образца 1910 года торпеда типа 45-12 обладала значительно лучшими тактико-техническими характеристиками
Торпеда образца 1910 года: скорость -38 узлов, дальность хода 1000 м, мощность двигателя - 100 л.с., Энерговооруженность - 0,205 кВт/кг.
Торпеда типа 45-12: скорость -43 узла (рост на 13%), дальность хода 2000 м (на 100%), мощность двигателя - 135 л.с.(35%), Энерговооруженность - 0,227 кВт/кг. (на 10,7%).
Мы понимаем, что текст получился довольно большой, и вероятно не все читатели его осилят, с другой стороны, может быть, нас не обвинят в том, что мы искусственно увеличиваем количество публикаций, разбивая ее на небольшие части. Но все же следует подвести итог как этого сравнения, так и общего хода внедрения торпед в русском флоте. При этом постараемся подчеркнуть роль русских инженеров и офицеров, трудами которого русский флот получил на вооружение мощное оружие.
По нашему мнению И.Ф. Александровский впервые в мире изобрел и даже (пусть не в полной мере) реализовал боевую систему «подводная лодка - пусковое устройство - торпеда», которая по требованиям середины XIX в. была вполне удовлетворительной.Причина неудачных испытаний торпеды И.Ф. Александровского заключалась в непонимании им роли системы управления торпедой. Он пытался управлять только глубиной хода торпеды при помощи двух гидростатов, в то время как на торпеде Р. Уайтхеда было реализовано управление не только глубиной хода торпеды, но и управление ее дифферентом. При разработке проекта своей торпеды И.Ф. Александровским был использован ряд не оптимальных (даже для своего времени) проектных решений: носовые горизонтальные рули были лишними; резервуар сжатого воздуха находился внутри корпуса торпеды, в то время как на торпеде Уайтхеда резервуар сжатого воздуха - это и был сам корпус.
Нельзя забывать и вклад других русских офицеров: К.Б. Герна (создание системы «торпеда - пусковое устройство - боевой носитель» (а именно принцип подвески торпеды под днище подводной лодки), использованный впоследствии многими изобретателями при создании сверхмалых торпедных подводных лодок в 40-х годах XX века; А.И. Шпаковского ( создание первой в России реактивной торпеды, конструкция и опытный образец реактивной торпеды, не имеющей аналогов за рубежом; формула реактивного топлива «ракетный состав Шпаковского»; конструкция многозарядного торпедного аппарата «револьверная система с 4, 5 или 6 снарядами»; аккумулятор давления (газогенератор) для торпед (вместо воздушного резервуара); Данильченко ( торпеда с турбинным двигателем, работающем на пороховых газах, технологии получения газа высокого давления, альтернативная технология получения сжатого воздуха).
В период 1876-1912 годы в Российском флоте был сделан ряд изобретений и нововведений: устройство для задания торпеде криволинейной (спиральной) траектории движения с целью увеличения вероятности попадания в цель; конструкция торпеды, управляемой по проводам (приводится реконструкция данного принципа); разработан светящийся состав с целью нанесения его на «мушки» прицела для стрельбы в ночных условиях; разработаны правила эксплуатации торпедного оружия в условиях низких температур.
Хотелось бы обратить внимание, что мы отметили факты, опровергающие
версию о том, что русский флот находился в полной зависимости от поставок торпед заводом Р. Уайтхеда. ПОДЧЕРКИВАЕМ, мы не заявляем, что Р.Уайтхэд не играет роли и Россия со всем справилась своими ресурсами. Но как часто бывает, после крупного изобретения, оно или осваивается развитыми странами или так и остается "иностранным" продуктом для импорта, до сих пор большое количество стран мира закупает иностранное оружие, не имея возможности производить его у себя на месте. Пройдя период освоения в России наладили собственный выпуск торпед. Средний годовой выпуск крупнейших производителей торпед в России заводов Обуховского и Г.А. Лесснера достигал соответственно 70 и 95 единиц. Кроме этого торпеды в России производились Кронштадтскими и Николаевскими минными мастерскими. Всего в России производилось до 250 торпед в год.
Несмотря на то, что в основу конструкции торпед русского флота была положена конструкция торпеды Р. Уайтхеда, русские офицеры и инженерно -технический персонал внесли большой вклад в ее усовершенствование: изобретен и испытан русским офицером И.И. Назаровым отечественный подогревательный аппарат, работающий на спирте; усовершенствован русским офицером лейтенантом Страховским гироскопический прибор торпеды (введено устройство угловой стрельбы); лейтенантом Н.Н. Азаровым изобретен и внедрен на флоте прицел для стрельбы торпедами, решающий задачу «торпедного треугольника»; в гироскопический прибор торпеды введено устройство для воздушного запуска ротора и для дополнительного дутья на ротор («волчок») гироскопа; в конструкцию инерционного ударника торпеды введена предохранительная вертушка; офицерами Степановым и Елисеевым разработан прорезатель противоторпедных сетей с кольцевым ножом, получающим энергию от порохового заряда.
В развитии русского торпедного оружия можно выделить следующие этапы: 1865 — 1876 гг. попытки создания отечественной торпеды; 1876 - 1889 гг. закупка и освоение торпеды Р.Уайтхеда; 1889 - 1904 гг. производство, освоение и усовершенствование торпеды Р.Уайтхеда на русских заводах; 1904 — 1918 гг. отказ от поставок заграничных торпед. К Первой мировой войне русский флот был полностью независим от иностранных поставок в торпедном оружии, чтобы не говорили, и это не "ура-патриотизм", а реальное положение дел.
Но на создании непосредственно торпеды процесс ее внедрения на флотах, в том числе и русском флоте, не закончился. Требовались устройства для применения торпед, и об этом мы предлагаем вам поговорить в дальнейшем. Спасибо, что выдержали эту "стену текста", иначе было просто нельзя.
