ПАССИВНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ТОРПЕДЫ:
К этой категории относились акустические торпеды, которые просто слушали шум винтов цели, и наводились так, чтобы сигнал со всех гидрофонов торпеды был одинаковым.
Торпеда Mark 27 CUTIE – была минимально модифицированной версией FIDO, предназначенной для использования с подводных лодок против эскортных кораблей. Такое “оружие самообороны” потребовалось американским субмаринам в 1944 году на Тихом Океане, в связи с массовым переходом японцев к каботажному плаванию у берегов. Чтобы доставать японские транспорты, американским подводникам приходилось забираться на мелководья, где субмарины подвергались большой опасности со стороны японских патрульных катеров.
Поскольку разработка специализированной акустической торпеды заняла бы слишком много времени, подводники решили в качестве временного решения приспособить для своих целей FIDO. На корпусе Mark 27 установили сбрасываемые деревянные направляющие, которые позволяли запускать ее из 533-мм торпедных аппаратов субмарин. Главным отличием в конструкции было предохранительное реле: вместо предельной минимальной глубины хода оно задавало предельную максимальную. Это было сделано с той целью, чтобы торпеда не “заинтересовалась” выпустившей ее субмариной.
После запуска, Mark 27 вела себя как Mark 24 – то есть начинала кружить, пока не улавливала шум винтов цели. Это фактически исключало ее применение как наступательного оружия. Основным применением Mark 27 в итоге была самооборона против неприятельских противолодочных кораблей: преследуемая субмарина выпускала такой “подарочек”, который начинал охотиться на охотников. Первой субмариной, успешно применившей Mark 27 в бою была USS “Sea Owl” в ноябре 1944 года: один эскортный корабль был поврежден Mark 27 и отступил, еще один от попадания акустической торпеды потерял ход и был добит субмариной.
В 1944-1945 году, “Вестерн Электрик” поставила флоту 1100 торпед Mark 27 Mod.0. Из них 106 были выпущены в боях против японских эскортных кораблей, добившись 33 попаданий. Двадцать четыре цели были потоплены и еще девять повреждены, в основном это были небольшие японские сторожевые катера. В целом, торпеда продемонстрировала себя эффективным оружием самообороны для американских субмарин.
Более совершенная версия, Mark 27 Mod.4 была разработана и принята на вооружение уже после войны. Отличалась она в основном деталями конструкции – в частности, установкой коммуникационного кабеля для взаимодействия с системой управления торпедным огнем подводных лодок, и настраиваемыми режимами максимальной/минимальной глубины. С 1946, она сменила первую версию. Торпеда Mod 4 могла применяться как против надводных кораблей, так и против подводных лодок, и оставалась на вооружении до 1960 года.
Торпеда Mark 21 - была попыткой адаптировать под головку самонаведения от FIDO стандартную авиационную торпеду Mark 13. Первая модель – Mark 21 Mod.0 – должна была использовать электрический двигатель, но оказалась слишком тяжелой и на испытаниях просто тонула. Следующая модель – Mark 21 Mod.1 – была обычной Mark 13 с турбинным двигателем, дооснащенной головкой самонаведения FIDO. Чтобы компенсировать вес, боевую часть уменьшили вдвое. Испытания были предприняты в 1943 году, но завершились полным провалом: вой работающей турбины полностью заглушал гидрофоны.
Программе грозило закрытие, но инженер Харви Брук сумел добиться разрешения “попробовать что угодно”, чтобы понизить шумность торпеды. Применив все возможные решения (звукоизоляция гнезд микрофонов, вибрационная изоляция машинного отделения, покрытие всех патрубков и креплений звукопоглощающим материалом) ему удалось добиться радикального снижения шумности. Шесть испытательных пробегов подтвердили эффективность принятых мер, и торпеда была запущена в производство под обозначением Mark 21 Mod.2
Сброшенная с самолета, Mark 21 сначала погружалась на большую глубину (около 20 метров) и шла по прямой, управляемая только гироскопом. Головка самонаведения при этом продолжала работать, вслушиваясь в шумы. Когда принимаемый сигнал на правом и левом гидрофонах превосходил первый установленный порог, включалось самонаведение – но пока только по азимуту, в горизонтальной плоскости. Торпеда сближалась с целью до тех пор, пока сигнал на верхнем и нижнем гидрофонах не превосходил второй установленный порог, и тогда торпеда начинала наводиться и по вертикали. В случае промаха, торпеда поворачивала, и повторяла заход снова и снова, пока не истощала запас топлива.
Из-за многочисленных доработок, Mark 21 не успела к окончанию войны, но была сочтена достаточно перспективной, чтобы работы над ней продолжились. С 1946 года по 1955 год было выпущено 312 торпед этого типа. Однако, неспособность торпеды поражать подводные лодки (ставшие в 1950-ых основной проблемой для ВМФ США) и расформирование палубной торпедной авиации привели к тому, что Mark 21 по сути дела и осталась учебной и экспериментальной: официально на вооружение ее так и не приняли.
Торпеда Mark 28 – первая “настоящая” противокорабельная акустическая торпеда флота США, обладавшая большой дальностью и скоростью. Она была разработана на основе электрической торпеды Mark 18 (в свою очередь, разработанной под впечатлением от немецких электрических торпед G7e). Торпеду оснастили головкой самонаведения от FIDO, и переработали двигатель, чтобы уменьшить шумность – изолировали коробку передач и установили поглощающую прослойку между головной секцией и телом торпеды. Однако, на испытаниях шумность двигателя по-прежнему значительно превышала допустимую. Основным источником шума оказалась кавитация лопастей винта: чтобы решить проблему, скорость торпеды ограничили 20 узлами и заменили два противовращающихся соосных винта на один.
Наведение Mark 28 более соответствовало требованиям поражения надводных целей. Сразу же после пуска, торпеда шла по прямой под управлением собственного гироскопа. Акустическая аппаратура работала, но между головкой самонаведения и автопилотом торпеды был установлен временной фильтр, который отсекал сигналы продолжительностью менее двух секунд. Только когда гидрофоны торпеды начинали принимать стабильный шум, срабатывало реле, и управление переключалось на головку самонаведение. Гироскоп при этом продолжал поддерживать прежний курс: если сигнал вдруг пропадал, торпеда возвращалась к курсу, удерживаемому гироскопом.
Дальность торпеды Mark 28 составляла порядка 4000 метров на скорости в 19-20 узлов. При такой скорости, торпеда могла различить шум винтов 10-узловой цели на дистанции до 23 метров (75 футов). Радиус циркуляции самой торпеды составлял 18 метров (60 футов), что позволяло ей – при условии достаточно точного исходного нацеливания – компенсировать самонаведением промах и поразить цель. Чтобы исключить риск попадания торпеды по запустившей ее субмарине, она была оснащена анти-циркуляционным приспособлением, не позволявшим ей совершить полный разворот.
Звукоизоляция механизмов торпеды Mark 18.
Первые серийные образцы Mark 28 были готовы в конце 1944 года, и прибыли на Тихий Океан в следующем году. Не обошлось без накладок: первые прибывшие торпеды оказались без взрывателей, который попросту не успели разработать. К счастью, высокая взаимозаменяемость американской аппаратуры позволила установить взрыватели от обычных торпед Mark 18.
Позднее принятие на вооружение сильно ограничило боевую карьеру Mark 28. За последние месяцы войны, было выпущено четырнадцать торпед этого типа, достигнуты четыре попадания. Всего промышленность США выпустила с 1944 по 1952 год 1750 торпед этого типа, которые оставались на вооружении до начала 1960-ых.
Торпеда Mark 29 – была дальнейшим развитием Mark 28. Отличалась использованием оригинального электромотора, в котором ротор и арматура вращались в противоположных направлениях относительно друг друга (что позволяло использовать соосные противовращающиеся винты без необходимости в шумной коробке передач). Должна была быть двухскоростной: после запуска, двигалась на скорости в 28 узлов, пока не засекала шум цели, затем замедлялась до 21 узла для точного самонаведения. Разработка была прекращена в связи с окончанием войны.
Торпеда Mark 30 (первая) – разрабатывалась по заказу Бюро Боеприпасов параллельно с Mark 24, как подстраховка на случай неудачи FIDO.
Ввиду успешного развертывания Mark 24, было изготовлено всего несколько образцов Mark 30, после чего программу закрыли.
Торпеда Mark 30 (вторая) – оригинальный проект торпеды, наводящейся по кильватерной струе корабля. Должна была использовать оптический сенсор, реагирующий на разницу в прозрачности (и соответственно, количестве поступающего света) между спокойной водой, и взбаламученной пеной в кильваттере корабля. Проект не вышел за рамки первичных испытаний.
Торпеда Mark 31 – разрабатывалась параллельно с Mark 28, как подстраховка на случай неудачи первой. Предназначалась для запуска с надводных кораблей по надводным целям, развивала скорость до 29 узлов. В конце войны, программа была прекращена по настоянию Бюро Боеприпасов.
Торпеда Mark 33 – двухскоростная “универсальная” акустическая торпеда, для запуска из 533-мм торпедных аппаратов по неприятельским кораблям и подводным лодкам. Имела низкоскоростной 12,5-узловой режим хода для поиска субмарин, и высокоскоростной 18,5-узловой для поражения надводных кораблей. Для облегчения конструкции делалась из алюминиевого сплава. Тридцать торпед этого типа поступили на испытания в 1945 году, но в 1946 проект был закрыт.
Торпеда Mark 34 – являлась дальнейшим развитием FIDO. Проект был инициирован с целью создать акустическую торпеду, способную поражать новые быстроходные субмарины.
По конструкции, Mark 34 напоминала удлиненную Mark 24, в корпус которой встроили дополнительную секцию со второй аккумуляторной батареей. Ее система наведения также была пассивной, но использовала магнитострикционные гидрофоны, обладающие большей чувствительностью.
Основной особенностью Mark 34 были два режима движения. В первом (поисковом) торпеда двигалась по кругу на 11 узлах, ее батареи работали параллельно. Второй режим (атакующий) включался после того, как торпеда засекала цель, и нацеливалась точно на нее, индикатором служило выравнивание сигнала на всех четырех гидрофонах. В атакующем режиме, батареи включались последовательно, и торпеда совершала рывок на 17 узлах.
Разработка торпеды замедлилась после окончания войны, и только в 1948 году Mark 34 была принята на вооружение. В 1948-1954, были изготовлены 4080 торпед этого типа, заменивших в арсенале старые FIDO. Mark 34 составляли основу вооружения противолодочной авиации до 1958 года.
АКТИВНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ТОРПЕДЫ:
Пассивные акустические системы, наводящиеся на шум моторов цели, были не единственным направлением работы американских акустиков. Их главным недостатком было то, что если цель прекращала шуметь (например, останавливала мотор и замирала неподвижно), пассивное самонаведение срывалось. Кроме того, пассивное самонаведение было более чувствительно к посторонним шумам, что ограничивало его применение против групповых целей – при атаке соединения кораблей, существовала вероятность, что торпеда попытается навестись на два сразу, и в результате проскочит между ними.
Активное самонаведение – при котором торпеда сама излучала сигнал, и наводилась на отраженное от цели эхо – выглядело значительно перспективнее. Во-первых, оно работало и против неподвижных целей. Во-вторых, поскольку торпеда наводилась на собственный сигнал с точно известными характеристиками, ее приемные устройства могли быть сделаны очень узкополосными, нечувствительными к посторонним шумам.
В то же время, разработка акустических ГСН столкнулась с рядом специфических проблем, несвойственных для пассивного самонаведения. Главной из них было отражение сигнала от поверхности, дна или разной плотности слоев воды. В результате, возникало сильное ложное эхо, которое к тому же поступало раньше, чем отраженное от цели.
Чтобы решить эту проблему, была введена пауза между отправкой и приемом сигнала. Теперь, излучив сигнал, ГСН на некоторое время "глохла", и тем самым игнорировала эхо от поверхности и дна. Кроме того, по мере приближения торпеды к цели, усилители сигнала начинали работать на постепенное повышение выхода, что позволяло отсеивать слабые шумы.
Торпеда Mark 22 – представляла собой попытку оснастить торпеду электрическую торпеду Mark 18 активным акустическим самонаведением по азимуту (только в горизонтальной плоскости). Акустический преобразователь работал попеременно то в режиме излучателя, то в режиме приемника, сначала излучая короткий сигнал на частоте в 40 КГц, а затем вслушиваясь в эхо. Принятое эхо разделялось на два входящих сигнала для правого и левого сектора поиска, усиливалось, и сопоставлялось по фазе. Расхождение сигналов подавало команду специальному электромеханическому “транслятору”, который отбирал мощность от винта торпеды для смещения рамки гироскопа. Торпеда поворачивала до тех пор, пока расхождение сигналов не исчезало.
Акустический преобразователь торпеды Mark 22.
Испытания Mark 22 в 1944 году были сравнительно удачны, но командование сочло, что наводящаяся только по азимуту торпеда будет дорогим, но недостаточно эффективным решением, и проект был закрыт.
Торпеда Mark 32 – представляла собой вариацию обычной FIDO с активным самонаведением. Она была разработана для применения с надводных кораблей: применение обычной FIDO с них было неэффективно, поскольку шум винтов корабля мог заглушить шум винтов цели.
Впервые идеи относительно активного самонаведения были высказаны еще при разработке FIDO в 1942 году. Однако, тогда все усилия сосредоточили на пассивном самонаведении, как более простом в реализации. Тем не менее, ряд инженеров продолжали работать над активным самонаведением в инициативном порядке.
Интерес к активному самонаведению возник после первых сведений о немецких акустических торпедах. Инженеры HUSL попытались реконструировать возможную конструкцию немецкого оружия на основании обрывочных данных разведки, и одним из возможных решений было активное самонаведение. Хотя это предположение не подтвердилось, теоретические проработки по нему доказали, что активно самонаводящаяся торпеда вполне в рамках достижимого.
Торпеда Mark 32 делалась на основе корпуса и силовой установки от Mark 24, что вынудило конструкторов проявить максимум изобретательности. В ее носовой части, в емкости с касторовым маслом, соединенной тонкой диафрагмой с забортной водой, находился магнитострикционный акустический преобразователь, разделенный на верхнюю и нижнюю части. В режиме излучателя, преобразователь генерировал ультразвуковой сигнал на частоте 25 Кгц, продолжительностью 30 миллисекунд. Затем, преобразователь переключался в режим приемника и слушал эхо отраженного сигнала.
Управление Mark 32 в горизонтальной плоскости было очень простым, и работало по принципу “все или ничего”. В отсутствие сигнала, горизонтальный руль торпеды был переложен на левый борт, и торпеда выписывала циркуляцию. Когда же на приемнике появлялся отраженный сигнал, руль перекладывался на правый борт, и оставался в этом положении, пока сигнал не пропадал. В результате, торпеда поворачивала вправо, когда слышала любой сигнал, и влево – когда не слышала. Такое наведение было очень примитивным, но позволяло максимально упростить конструкцию приемника, не требуя отдельного логического контура.
Наведение в вертикальной плоскости было полноценным пропорциональным. Эхо сигнала, принятое верхней и нижней половинами преобразователя, сопоставлялось по фазе. Если происходило расхождение, то выходное напряжение приводило в действие электромотор, управляющий маятником механизма поддержания глубины. На борту имелся также гидростат, но он использовался только для установки предельной минимальной глубины (чтобы торпеда не атаковала запустивший ее корабль).
Первые Mark 32 поступили на испытания в феврале 1944 года. В июле 1944, торпеду впервые испытали против субмарин-целей, и (несмотря на ряд технических сложностей) она продемонстрировала отличные результаты, успешно находя цель, невзирая на средства противодействия. Командование флота США, впрочем, не спешило развертывать Mark 32, рассматривая ее, скорее, как “неприкосновенный запас” на случай, если немцы или японцы сумеют придумать средства противодействия обычной FIDO. В результате, до конца войны успели изготовить лишь несколько прототипов. В 1946 году программу Mark 32 закрыли, рассчитывая на появление в ближайшем будущем более совершенного оружия; однако, после того, как стало ясно, что разработка новых торпед Mark 43 задерживается, программу перезапустили и в 1950-1952 году изготовили 3300 торпед Mark 32 Mod.2, состоявших на вооружении до 1955 года.
ИСТОЧНИКИ:
* A Brief History of U.S. Navy Torpedo Development ( Naval Underwater Systems Center Newport Laboratory) - E.W. Jolie (1978)
* Hellions of the Deep: The Development of American Torpedoes in World War II - Robert Gannon (1996)
* Summary technical report of the NDRC - Vol.22 Acoustic Torpedoes (1947)
* US NAVY TORPEDOES (Part IV) - Frederick J Milford, THE SUBMARINE REVIEW (1997)
*