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.)
2. ЭВОЛЮЦИЯ ТОРПЕДЫ. Развитие торпедного оружия до русско-японской войны
2.4. Усовершенствование главного двигателя
В конце 19 века русскому флоту так и не довелось принять на вооружение одну из отечественных торпед, созданных русскими офицерами, было отдано предпочтение торпеде Уайтхэда. По разному можно было оценивать данный факт, но что случилось, то случалось. Но главное, по нашему мнению то, что инженерная и военная мысль не остановились и не стали простыми "потребителями" заморского чуда, в ожидании когда же оно получит дальнейшее развитие. Русские инженеры и офицеры приложили силы для совершенствования нового средства вооруженной борьбы на море, и в этом им помогли развитие науки и техники, в первую очередь развитие термодинамики.
Термодинамика и теплотехника к началу XX века представляли собой сформировавшиеся мощные отрасли науки. В промышленности накопился большой опыт эксплуатации тепловых двигателей. Назрела возможность и появились условия для создания компактного экономичного торпедного двигателя. Тактика борьбы на море настоятельно требовала увеличения дальности хода и повышения скорости торпед. Большинству флотских специалистов было ясно, что маломощный двигатель, работающий на холодном воздухе высокого давления, не позволит торпеде развить достаточно высокой скорости. Было ясно также, что запас сжатого воздуха в объеме воздушного резервуара торпеды представляет собой довольно ограниченное количество энергии, которое не позволяет добиться значительного увеличения дальности хода без изменения рабочего процесса в двигателе.
Мерой, давшей резкое повышение тактических свойств торпед, явилось изобретение в начале XX века подогревательного аппарата. В первой зарубежной конструкции такого аппарата происходило горение керосина, поддерживаемое воздухом определенного давления. Во время процесса, происходившего в подогревательном аппарате, при расходе 46 кг воздуха сгорало менее 1 кг керосина. Если учесть, что для полного сжигания 1 кг керосина требуется около 14 кг воздуха, то очевидно, что горение происходило при значительном избытке воздуха.
Результаты, полученные при стрельбе торпедами с подогревательным аппаратом, работающим на керосине, явились стимулом для дальнейшего его усовершенствования. Кроме упомянутого выше подогревательного аппарата, разработанного в 1902 году английским химиком Содо, были еще конструкции аппаратов с впрыскиванием воды (парогазовые торпеды), разработанные лейтенантом австрийского флота Гестежи и английским инженером Хардкастлем. Аппарат Гестежи, принятый заводом Шварцкопфа в Берлине, работал на бензине; аппарат Хардкастля, принятый в английских торпедах, работал на керосине, подобно аппарату Содо. Усовершенствование подогревательного аппарата резко улучшило тактические качества торпед. Но не только иностранные изобретатели достигли успехов в этом направлении совершенствования торпедных двигателей.
Фактические материалы и документы по данному вопросу свидетельствует о том, что еще в 1899 году лейтенант русского флота И.И. Назаров независимо от австрийцев и англичан, предложил разработанный им подогревательный аппарат. Проект был подкреплен достаточно убедительными расчетами и получил одобрение командования. Назаров с полной убедительностью показал, какие тактические преимущества даст применение его изобретения в торпедах.
В период с 1899 по 1904 годы Назаров представил в Морской Технический Комитет ряд докладов, по которым можно составить полное представление о процессе вызревания его идеи теплового двигателя вплоть до конкретной конструкции. Так, например, он пишет в 1899 году:
«Перед входом в машину воздух попадает в нагреватель и оттуда, нагретый, поступает в машину. Перед попаданием в нагреватель, он проходит через регулятор, устроенный по образцу имеемых в минах. Этот воздух по выходе из резервуара встречает струю горящего спирта и своим притоком поддерживает ее непрерывное горение. Таким образом, продукты горения, т. е. горячие газы и нагретый ими излишне поступивший воздух, будут находиться под давлением, соответствующим нажатию регулятора, ибо как только давление в нагревателе увеличится, то приток воздуха уменьшится, горение ослабеет, а расход воздуха в машине остается тот же и потому давление упадет и т. д. Спирт тонкой струёй выдавливается в нагреватель посредством маленькой помпочки, т. е. механически через очень узкое отверстие (форсунки) в распыленном виде. Искра от спирали Румкорфа (как это делается в бензиновых машинах) нужна только для начала горения. Сам подогреватель представляет из себя цилиндр вроде утолщенного резервуара и снаружи он окружен кожухом, между которым и нагревателем циркулирует забортная вода. Внутри нагревателя поставлена перегородка вроде колпака, дабы удлинить путь воздуха и этим способствовать горению....
...чтобы не тратить солидных сумм на не вполне известное, я считаю наиболее рациональным произвести предварительные опыты и испытания отдельных частей, как то: подогревателя, машины, сопротивления воды и т. д. и только по получении благоприятных результатов приступить к постройке...».
Проект И. И. Назарова был дан на отзыв тогда еще молодому ученому А. Н. Крылову и получил его одобрение. Алексей Николаевич писал в своем отзыве:
«...Предлагаемое капитаном 2 ранга Назаровым подогревание воздуха представляет вопрос весьма важный... опыты показали, что удвоение работы уже достигнуто. Теоретически возможно ожидать и значительно большей выгоды. Все зависит от деталей разработки и исполнения...».
В 1900 году Назаров докладывал: «Выделка подогревателя и производство опытов могут быть совершены в Севастополе в минной мастерской... если увеличить давление в резервуарах... и температуру воздуха в подогревателе выше 400°С, то дальность... возрастет. Таким образом, путь для увеличения дальности не представляется закрытым, и средства к этому не представляются исчерпанными до конца».
В 1902 году Назаров представил отчет по проведенным им опытам с подогревателем воздуха. Уверенный в правильности избранного направления работы, Назаров пишет:
«Опыты сжигания спирта в сжатом воздухе на пути от резервуара к машине, проведенные... в текущем 1902 году, показали, что:
1) устройство приспособления для такого сжигания спирта вполне возможно;
2) энергия сжатого воздуха увеличивается при таком сжигании более чем в 2 раза.
Поэтому применять к минам... такое сжигание спирта вполне возможно и желательно, ибо от этого увеличатся ценные боевые качества мины, именно скорость и дальность».
Необходимо заметить, что объяснение физической стороны процесса в двигателе и подогревательном аппарате при использовании в качестве рабочего тела продуктов сгорания дано Назаровым с большим знанием дела и состояния вопроса. Чертеж подогревательного аппарата, представленный в одном из докладов Назарова относится к разработкам 1902 -1903 гг. Современники высоко оценили изобретение И.И. Назарова, и хотя оно не было принято на вооружение флота, эффективность подогревательного аппарата не вызывала сомнения, а сам Назаров был награжден довольно крупной для того времени денежной премией в 1500 руб.
Из доклада по Главному Управлению Кораблестроения и Снабжения о вознаграждении Назарова
В течение последних трех лет ... Назаровым производились в Севастополе опыты стрельбы миной ...с применением подогревания воздуха в мине во время ее движения. Опыты эти показали, что скорость движения мины увеличивается на 3 узла, а расход воздуха уменьшается почти в 2,5 раза, против расхода его в холодном состоянии. Столь благоприятный результат дает надежду переделать наши старые мины в дальнобойные и быстроходные, а от мин новых образцов получать такие скорости и район действия, на которые нельзя было рассчитывать до настоящего времени. Ввиду сего дальнейшие опыты с подогреванием воздуха в минах предположено вести в более широких размерах.
Признавая в то же время справедливым вознаградить ... Назарова за настойчивый и полезный труд, испрашиваю В. В. соизволения на выдачу ему одной тысячи пятьсот (1500)руб.
Примерно в те же годы, когда Назаров разрабатывал свой подогревательный аппарат, лейтенантом Данильченко был предложен проект теплового двигателя для торпед - газовая турбина. Известен документ следующего содержания..:
Из рапорта Главного Минера Севастопольского порта — Главному Инспектору Минного дела о проекте мины с двигателем Данильченко
«Представляю... проект лейтенанта Данильченко мины с двигателем с помощью взрывов.
Если какой-либо завод возьмется за выделку... то это будет особенно важно для заграждения берегов помощью мин... так как в настоящее время единственным, но за то крайне большим недостатком такого заграждения является необходимость иметь средства добывать сжатый воздух и поддерживать давление в резервуарах мин, не имея поблизости насосов».
Подпись: капитан 2 ранга Хрущев
В целях повышения скорости торпед Данильченко предложил использовать более мощный тепловой двигатель - газовую турбину, работающую на продуктах сгорания пороха, а также попутно избавиться от резервуара сжатого воздуха, заменив его пороховым газогенератором. Попутно (как это отмечено в рапорте капитана 2 ранга Хрущева) решался вопрос о повышении боеготовности торпедного оружия в целом, так как торпеды, работающие на сжатом воздухе, необходимо было периодически «подкачивать» компрессорами до заданного давления. Очевидно, что успешная реализация идеи порохового газогенератора в торпеде сулила большие преимущества, поскольку технология получения и хранения сжатого до 200 атм воздуха была в то время довольно громоздка и не отвечала требованию мобильности:
«Доношу... что опыты с предложенным мною пороховым тюрбомотором в применении его к метательным и самодвижущимся минам могут быть произведены в Севастополе при содействии Минной мастерской, причем будет испытано действие постепенных взрывов отдельных патронов с автоматическим регулятором на действие, как описано в проекте, а также и действие мотора от приспособления, дающего взрыв в газометре, и затем постепенная поддержка первоначального давления медленным горением пороха, впрессованного в изогнутую трубку.
Для опытов необходим стальной газометр... который может быть изготовлен на Обуховском заводе, и один пуд рыхлого пироколлодия И. М. Челъцова, а также необходимо разрешение пользоваться бездымным порохом для выяснения пригодности его к означенным целям...».
Подпись: лейтенант Данильченко
Данильченко полагал, что с применением его двигателя может быть достигнута высокая скорость торпед. Он пишет:
«... Тяжелый свинцовый маховик ... при вращении приводит в движение 2 винта мины. Снаружи маховик имеет по всей ширине кольцо с искривленными лопатками.
Вращение маховика достигается следующим образом: в камере ... производятся автоматически взрывы патронов ... с бездымным порохом, и полученные газы по трубкам... направляются на лопатки маховика...
... Проектируемый мотор дает возможность очень упростить меха
низмы самодвижущихся мин, укоротить их на длину резервуара сжатого воздуха и сообщить им максимальную скорость...».
В программу минных опытов 1902 года на Черном море был включен пункт 23, гласящий: «Произвести испытания порохового турбомотора, предложенного лейтенантом Данильченко для движения мин». Автор изобретения предполагал, что в камере 6 накапливаются продукты сгорания от пороховых шашек 7. Струи газа подаются с помощью сопел 4 и 5 на колесо 2 турбины. Следует отметить, что в этом проекте ось массивного рабочего колеса турбины установлена поперек продольной оси торпеды, что приводит к появлению гироскопического эффекта, стабилизирующего движение торпеды по курсу.
Нет необходимости доказывать, как смел был проект Данильченко: только спустя 40 лет газовые турбины приобрели промышленное значение. Однако дальнейшая судьба изобретения Данильченко неизвестна — флот не получил торпеды с газовой турбиной, а об изобретателе стало известно только в 1948 г. по архивным документам.
Нам остается только удивляться насколько часто революционные инженерные решения не находят необходимой поддержки и продолжения
О других вопросах появления и развития торпедного оружия в русском флоте вы можете почитать здесь:
От создания собственных торпед - к дублированию иностранных...