История торпеды. Часть 2. Самодвижущиеся торпеды.

I. Первые проекты самодвижущихся мин.

Шестовые и метательные мины можно было применять только в ночных атаках (диверсия) или для добивания поврежденного артиллерийским огнем и не способного к сопротивления вражеского корабля.

В 50-е годы XIX века один из офицеров австрийского флота, имя которого давно забыто, предложил создать небольшой брандер, управляемый с берега.

Брандер представлял собой заостренную с обеих оконечностей маленькую деревянную лодку, для большей плавучести покрытую сверху и по бортам слоем пробки. В носовой части находились заряд пороха и взрыватель. Никакого двигателя на ней не было, передвигалась с помощью стеклянных парусов ( они должны были сделать лодку незаметной), управляли с берега посредством двух веревок («вожжей»), привязанных к рулевым тягам.

Первые попытки создания мины с собственным двигателем, который обеспечивал бы ее движение к цели, предпринял в начале 1860-х гг. фрегатен-капитан австрийского флота Иоганн Луппис. В 1860 году после многих экспериментов он построил маленькую, длиной в один метр, металлическую лодочку, закрытую сверху и снабженную винтом, приводимым в движение от часовой пружины. Управление осуществлялось с берега с помощью двух длинных тросов, связанных с рулем. В носовой части предполагалось расположить заряд пироксилина, взрыв которого и обеспечивал поражение противника. Самодвижущуюся лодку-брандер Луппис назвал «защитник берегов» (Der Kustenbrander).

Но дела у капитана шли плохо. Модель упрямо не слушалась хозяина: длинные тросы перепутывались, руль заедало, и суденышко никак не желало наводиться на цель, скорость и дальность никого не устраивала.

В 1864 г. Луппис предложил английскому инженеру Роберту Уайтхеду, главному управляющему механическими заводами в Фиуме (ныне хорватский город Риека), заняться дальнейшей реализацией его идеи самодвижущегося подводного снаряда .

II. Пневматические торпеды Уайтхеда.

Совершенствуя идею, Роберт Уайтхед разработал торпеду, приводимую в движение сжатым воздухом посредством пневматического поршневого двигателя (аналог паровой машины), несущую в головной части заряд взрывчатого вещества (тогда еще дымного пороха) и контактный взрыватель.

Первая торпеда Уайтхеда (1866 г) имела следующие тактико-технические данные: диаметр — 11 дюймов (355 мм), длина — 11 футов (335 см), общая масса — 265 фунтов (120 кг), масса порохового заряда 18 фунтов (8,1 кг), давление сжатого воздуха в резервуаре 25 атмосфер, дальность хода 220 ярдов (201 м).

В 1868 году Уайтхед предложил военно-морским флотам два типа торпед: одна была длиной 11 футов, семь дюймов (3,5 м) и диаметром 14 дюймов (35,5 см). Она весила 346 фунтов (157 кг) и несла 40-фунтовую (18,1 кг) боеголовку. Другая была 14 футов (4,3 м) в длину и 16 дюймов (40,6 см) в диаметре. Она весила 650 фунтов (295 кг) и несла 60-фунтовую (27,2 кг) боеголовку. Обе модели могли развивать скорость 8-10 узлов (17 км / ч) с дальностью 200 ярдов (183 м). Они впервые получили созданный им «автомат контроля глубины» («секрет Уайтхеда»). Это был гидростатический аппарат, соединенный с балансиром. Он корректировал отклонения от заданного углубления через пневматическую рулевую машинку, управлявшую горизонтальными рулями. Благодаря гидростату, нестабильность хода по глубине сократилась до 0,6–1,2 метра. Торпеды изначально предполагалось использовать в ночных атаках паровых катеров.

Уайтхед в 1870 г. представил свои новые торпеды (14-дюймовую и 16-дюймовую) для испытаний на полигоне в Ширнессе (Sheerness).

16-дюймовая (406-мм) торпеда имела длину 14 футов (427 см), массу около 650 фунтов (294 кг), несла заряд 30,3 кг (67 фунтов) пироксилина, имела дальность хода 914 метров (1000 ярдов) на 7 узлах, либо 274 метра (300 ярдов) на 12,5 узлах.

14-дюймовая (355 мм) торпеда имела длину 13 футов 10,5 дюймов (422 см), заряд ВВ 26,5 фунтов (12 кг), дальность хода 600 ярдов (548 м) на 7,5 узлах.

В 1875 г. Уайтхед создал значительно более совершенную торпеду калибра 14 дюймов (355 мм), в которой вместо двухцилиндрового пневматического мотора Ви (Vee) он использовал трехцилиндровый мотор фирмы Питера Бразерхуда (Peter Brotherhood). Благодаря ему, скорость хода на дистанции 600 ярдов возросла до 18 узлов (33,3 км/час).

В 1866 году во время испытаний первых образцов своих торпед Роберт Уайтхед (англ. Robert Whitehead) использовал максимально упрощенную пусковую установку, которая представляла из себя наклонный желоб, в который устанавливалась торпеда и после пуска двигателя происходил ее сброс в воду. Такая конструкция могла быть использована во время испытаний и экспериментов, но была слишком ненадежна для применения в боевых условиях. Поэтому Уайтхед параллельно с работами над самой торпедой был вынужден заниматься разработкой торпедных пусковых устройств.

В 1870 году был разработан торпедный аппарат для пуска торпед. Если стрелять снарядом или пулей необходимо иметь пушку или винтовку. А как «выстрелить» торпедой? Для этого подготовленный к пуску агрегат вводили в специальную трубу. При выстреле в задней части трубы либо взрывался заряд пороха, либо туда выпускался из особого резервуара сжатый воздух. В обоих случаях получалось давление, которое выталкивало торпеду из трубы. Этот толчок был не слишком силен – ведь он должен был только заставить ее упасть в воду. На верхней поверхности торпеды имелся откидной курок, а к верхней поверхности трубы был прилажен зацеп. Когда торпеда скользила внутри аппарата, этот зацеп нажимал на курок. Немедленно открывался специальный кран, и сжатый воздух устремлялся в машину торпеды. Еще в полете двигатель начинал работать, винты вращаться и, при падении в воду торпеда быстро двигалась вперед.

Значительным событием в развитии торпедного оружия стало применение гироскопического прибора. Его принципиальную схему разработал в 1886 г. отставной инженер-лейтенант австрийского флота Людвиг Обри (Ludwig Obry) из Триеста. При этом он взял за основу идею американского изобретателя Хоуэлла (см. ниже), но реализовал ее по-другому.

Пружинный гироскоп (прибор Обри) позволял удерживать торпеду на заданном курсе в течение 3–4 минут. При этом отклонение не превышало полтора градуса. Данное устройство в сочетании с рулевой машиной и вертикальными рулями позволило значительно повысить точность хода торпед.

В 1895 г. Обри и Уайтхед создали достаточно эффективный гироскоп, приводимый в движение не пружиной, а сжатым воздухом. Он представлял стальной диск диаметром 3 дюйма (76 мм), весом 1,75 фунта (795 грамм), вращавшийся со скоростью 2400 оборотов в минуту.

С этого времени все торпеды фирмы Уайтхеда стали оснащаться приборами Обри. Затем аналогичные гироскопы появились на торпедах, выпускавшихся в Германии, Великобритании, Франции, Италии, России и Японии.

Новое оружие очень понравилось адмиралам всех стран, но был очень существенный сдерживающий фактор - цена. Дело в том, что при том уровне производства воздушный компрессор стоил бешеных денег, дорогой была пневматическая машинка для вращения гребного винта и ооочень дорогим был резервуар для сжатого воздуха.

За период с 1872 по 1881 гг. фирма Уайтхеда продала 1456 торпед, в том числе 254 экземпляра в Великобританию, 250 в Россию, 218 во Францию, 203 в Германию, 83 в Данию и т. д.

 Предприятие, созданное Уайтхедом в Фиуме, стало местом встречи деловых партнеров и потенциальных клиентов. Одним из таких посетителей был Луи Виктор Роберт Шварцкопф, владелец немецкой фирмы Berliner Maschinenbau. В последнюю ночь визита Шварцкопфа на заводе исчез комплект чертежей торпед. Уайтхед был уверен, что Шварцкопф не причастен к этому делу. Тем не менее, несколько месяцев спустя, немецкая компания представила торпеду Schwartzkopff. Эта торпеда по внешнему виду полностью походила на торпеду Уайтхеда и даже имела гидростабилизированную маятниковую систему управления, которая считалась основным секретом торпед Уайтхеда. Технические подробности о первых торпедах Шварцкопфа были полностью засекречены.
Для немецких торпед, принятых на вооружение, изначально была введена унификация обозначений. Первое число после буквы означало округленный диаметр в сантиметрах, через дробь указывались две последние цифры года разработки, после чего шло буквенное обозначение дополнительных особенностей торпеды.
Первыми торпедами, получившими новое обозначение, стали С35/74 (опытный образец), С35/76 (на базе Уайтхеда 14" Fiume Mk II) и С35/77 (на базе Уайтхеда 14" Fiume Mk III). По сравнению с оригиналом, немецкие торпеды обладали большей скоростью за счет более точного изготовления деталей двигателей. Производство торпед продолжалось на заводе Berliner Maschinenbau и к 1878 году на вооружении флота Германии стояло более 400 торпед. С учетом опыта производства первых торпед была разработана торпеда С35/79. Следующие разработки, С35/84A (скорость 26,7 узла) и С35/84B(скорость 27,5 узла) оставались на вооружении вплоть до начала Первой мировой войны. Помимо поставок немецкому флоту, более 2000 торпед в 1888 году были проданы в Китай, Японию, Испанию, Швецию и даже в Великобританию.
Торпеды Schwartzkopff имели двигатель, работающий на сжатом до 90 атмосфер воздухе и хранились в незаряженном состоянии. Процесс приведения ее в боевое состояние и закачка воздуха занимали не более 7-8 минут, а дальность хода составляла 585 метров. В качестве взрывчатого вещества использовался пироксилин, приводимый в действие ударным взрывателем.
С 1891 года предприятия Schwartzkopff перешли на выпуск торпед только для продажи на экспорт, а торпеды для немецкого флота стали производится на предприятии Torpedo Werkstatte.

(Уайтхед в переводе на русский означает "Белая голова", Шварцкопф - "Чёрная голова")

В России производство торпед было начато в 1884 г. на двух петербургских заводах (Леснера и Обуховском) по цене 3500 рублей без гидростатического аппарата и 3750 рублей с аппаратом.  Всего с 1884-го по 1889 год в России изготовили 442 торпеды — 208 на Обуховском заводе, 176 на заводе Лесснера, 30 в Николаевской и 28 в Кронштадтской мастерских. Стальные воздушные резервуары для них делались на Обуховском заводе, чтобы «иметь полную уверенность в их прочности». К концу XIX века ежегодные заказы на отечественных заводах достигли 160-200 торпед.

Совершенствование торпед продолжалось.

Если первая торпеда Уайтхеда обр. 1866 г имела боевую часть снаряженную чёрным порохом, то модель 1870 г уже была снаряжена пироксилином. Первый шаг на пути получения нового взрывчатого вещества - пироксилина сделан профессором Базельского университета Христианом Шейбейном, который в 1845 году путем обработки целлюлозы азотной кислотой и получил вещество под названием "пушечный хлопок". 

Производство пироксилина впервые началось в городе Феверсхем, но в 1847 году феверсхемское предприятие было разрушено мощным взрывом. Несчастные случаи происходили и на других пироксилинопроизводящих заводах (в городах Фаверман, Буше), тем не менее, работы по изучению пироксилина не прекращались. Через 16 лет после удачи Шейбейна австрийский генерал фон Ленк наладил производство "пушечного хлопка» в виде нитей, наматываемых на бобины, отжимаемых от остатков кислот. Полученный продукт тем не менее горел нестабильно, что не позволяло осуществлять точную стрельбу. В 1863 году в городе Уолтхем-Эйбе, традиционном центре порохового производства Англии, Фредерик Абель предложил проводить измельчение пироксилина машинами, применяемыми для производства бумаги.

Кроме того Абелем было предложено контролировать стойкость пироксилина. Этот метод, который поныне носит название «проба Абеля», давал возможность осуществлять контроль технологического процесса изготовления пироксилина. Эти, блестящие для того времени, научные результаты вызвали повышенный интерес к пироксилину во всем мире. Началось строительство пироксилиновых заводов в Англии, Франции, Германии и других странах . В Англии первый пироксилиновый завод был построен в 1865 г., во Франции в 1877г., в Германии в 1881г. В России пироксилин был принят морским и военным ведомствами в 1875-1876 гг. Первый пироксилиновый завод был построен в 1891г.

Получаемый пироксилин уже тогда начал применяться в производстве торпед и мин.

В 1891 г немецкие торпеды Шварцкопфа стали снаряжать тротилом (открыт в 1863 году ).

Достижения в металлургии позволили увеличить давление воздуха в резервуаре, что привело к увеличению дальности хода и скорости торпеды.  Если торпеда обр 1876 г имела давление в резервуаре 70 атмосфер, то русская торпеда обр. 1898 г - 90 атмосфер, а русская торпеда обр. 1912 г - 190 атмосфер .

 В 1899 г. лейтенант русского флота И.И. Назаров придумал способ устранения и этого недостатка торпедного оружия, предложив использовать в конструкции двигателя подогревательный аппарат. Аппарат Назарова нагревал сжатый воздух перед подачей в цилиндры поршневой расширительной машины, за счет чего возрастала ее мощность, а значит, дальность и скорость хода. 

Через год эту идею применила на практике американская фирма “Блисс”, однако первые опыты оказались неудачными. Керосиновый подогреватель воздуха оказался настолько взрывоопасным, что прибор Назарова побоялись устанавливать на торпеды. В 1907 году появились более надежные подогреватели конструкции фирмы “Армстронг”, которые можно было использовать без риска. На испытаниях 1909 г. в Англии усовершенствованная торпеда Уайтхеда с подогревательным аппаратом, работающим на керосине, прошла дистанцию 1000 м на скорости 43 узла, максимальная дальность ее хода (на меньшей скорости) возросла до 4 километров.

ТТХ торпед Уайтхеда.

Основные технические характеристики ранних торпед Schwartzkopff.

Основные технические характеристики немецких торпед периода Первой мировой войны

Тактико-технические характеристики основных образцов торпед, состоявших на вооружении Российского флота.

III. Электрические торпеды.

Обеспечение устойчивости курса торпеды долгое время составляло одну из главных проблем ее использования. С другой стороны, весьма привлекательной являлась возможность коррекции этого курса в зависимости от характера движения корабля-цели. В этой связи делались многочисленные попытки управления торпедой по проводам. Первую проводную торпеду с электромотором создал в 1872 году американец Лэй (Lay). Его торпеда длиной 762 см имела высоту вместе с поплавком 91,4 см, и развивала скорость до 6 узлов. Кабель длиной 3700 метров разматывался со стационарной катушки. Через него осуществлялось питание электромотора. Правда, торпеда Лэя не была управляемой. Попытки ее применения перуанским флотом во время Чилийско-перуанской войны 1879—81 гг. оказались безуспешными.

Джон Эриксон не мог обойти своим вниманием новые возможности, открывшиеся в связи с появлением электрических моторов. В 1873 г. он построил торпеду, оснащенную электромотором. Подача электроэнергии для его работы, а также управление торпедой осуществлялось по проводам с береговой станции.Изобретатель совершенствовал созданную им конструкцию в течение пяти лет, но так и не смог устранить ее главные недостатки: малую скорость и недостаточную маневренность.
В ходе доработки этой торпеды Эриксон впервые в мире установил на одном гребном валу два винта, вращавшиеся в противоположные стороны.

В 1880 г. появилась торпеда Симса и Эдисона. Длина торпеды составляла 9 метров, масса заряда ВВ равнялась 100 кг. У нее можно было через кабель длиной от 1,8 до 4 км не только приводить в действие электромотор, но и осуществлять повороты, а также регулировать скорость хода. В отличие от торпеды Лэя, здесь катушка с тонким кабелем находилась внутри торпеды, поэтому чтобы торпеда не утонула пришлось сверху торпеды добавить поплавок.

Торпеда Симса-Эдисона была принята на вооружение флота США, но из-за малой надежности в эксплуатации и высокой стоимости довольно скоро от нее отказались. Еще позже появились торпеды конструкции Патрика и Норденфельда, представлявшие собой усовершенствованную торпеду Симса-Эдисона. Они уже не вызвали серьезного интереса морских специалистов из-за высокой стоимости, низкой скорости и малой надежности.

Первая удачная электрическая торпеда G7e была создана только в 1929 г в Германии, её скорость была 28 узлов.

IV. Инерционные торпеды Хоуэла.

Технические сложности, связанные с созданием компактного, но в тоже время мощного двигателя, натолкнули американского моряка-изобретателя Джона Хоуэлла (John Adams Howell; 1840–1918) на мысль об использовании в торпеде двигателя, основанного на инерционном принципе обеспечения движения.

Его первая торпеда, изготовленная в 1870 г., имела длину 244 см (8 футов) и наибольший диаметр 356 мм (14 дюймов).

Она представляла собой металлический цилиндр с двумя конусообразными оконечностями, сквозь который проходил гребной вал, являвшийся осью вращения внутреннего цилиндра, служившего одновременно и зарядным отделением (70 фунтов ВВ), и двигателем. Торпеда имела два гребных винта. Один находился в носу, другой в корме.

Перед выстрелом специальная паровая машина, составлявшая важнейшую часть торпедного аппарата, за 30 секунд раскручивала до 9000 оборотов в минуту внутренний цилиндр с помощью зубчатого колеса, расположенного за кормовым гребным винтом. Испытания, проведенные в июне 1870 г. торпедной станцией флота США в Ньюпорте показали, что запасенной энергии хватает на преодоление расстояния 400 ярдов (365,6 м) со средней скоростью 5 узлов (максимальная скорость на первой половине дистанции составляла при этом 8,5 узлов).

В 1874 г. Хоуэлл радикально изменил конструкцию своей торпеды. Он пришел к выводу, что ось вращения маховика должна находиться перпендикулярно к продольной оси самой торпеды. Оба гребных винта изобретатель поместил в корме, а в качестве раскручиваемого тела стал использовать железное колесо массой 33 кг (73 фунта). Это позволило увеличить скорость на 5 узлов. Модель 1874 г. имела следующие характеристики: калибр 356 мм, длина 250 см, масса 103 кг, включая заряд ВВ 31,6 кг (70 фунтов), максимальная скорость — 13,5 узлов (25 км/час); дистанция хода — 365 метров (400 ярдов). Для удержания постоянной скорости использовался механизм, постепенно изменяющий шаг гребных винтов.

Фактически маховик Хоуэлла одновременно играл роль и двигателя торпеды, и гироскопа, удерживавшего ее на курсе. Не случайно в 1895 г. американец обратился в судебные инстанции с требованием официально признать изобретателем торпедного гироскопа именно его, а не Людвига Обри.

Третья модель (1884 г.) при тех же габаритах и прежнем заряде ВВ имела массу 135,6 кг (300 фунтов), а ее максимальная скорость возросла до 15,6 узлов.

В 1889 г. Хоуэлл создал четвертую модель своей торпеды. Она обладала следующими характеристиками: калибр 406 мм (16 дюймов), длина 330 см, заряд ВВ 43,4 кг (96 фунтов), 10000 оборотов маховика в минуту, на скорости 24 узла (44,5 км/час) она проходила 400 ярдов (366 м), на следующих 183 метрах (200 ярдов) скорость падала до нуля.

Фирма Гочкис изготовила по заказу флота 50 экземпляров этого образца, которые в 1890 г. подверглись интенсивным испытаниям. В частности, было проведено сравнение их с пневматическими торпедами Блисса-Левита, представлявшими американский аналог торпед Уайтхеда. В ходе 250 пусков торпед (125 одних и 125 других) по миноносцу, двигавшемуся 18-узловым ходом, торпеды Хоуэлла дали 98 % попаданий (!), тогда как работающие на сжатом воздухе торпеды американской фирмы Блисс-Левит только 37 % попаданий.

С учетом результатов испытаний Хоуэлл разработал торпеду калибром 18 дюймов (456 мм), которая была принята на вооружение в 1895 г. Её устройство и внешний вид была идентична торпеде образца 1889 г., различие заключалось только в габаритах и тактико-технических характеристиках.

Масса инерционной торпеды Хоуэла обр. 1895 г составила 316,4 кг (700 фунтов), с зарядом ВВ 81,4 кг (180 фунтов), длина торпеды была 440 см (14 футов 5 дюймов), маховик весил 59 кг (130 фунтов), число его оборотов составило 12 тысяч в минуту, 732 метра (800 ярдов) торпеда проходила на скорости 30 узлов (55,6 км/час), на следующих 365 метрах (400 ярдов) ее скорость падала до нуля.

Для сравнения пневматическая русская торпеда обр. 1898 г (системы Уайхеда) , с которой русский флот прошел русско-японскую войну, имела калибр 381 мм, длину 5,18 м, массу 430 кг, заряд взрывчатого вещества 65 кг, могла пройти на скорости 30 узлов 600 м или на скорости 25 узлов 900 м.

Исключительная устойчивость на курсе, отсутствие демаскирующего следа, высокая скорость, малый вес, простота обслуживания и невысокая стоимость (в 2,5–3 раза дешевле пневматических торпед ) обусловили то, что торпеды Хоуэлла в течение 10–15 лет состояли на вооружении ВМФ США, Бразилии и некоторых других стран. Лишь распространение парогазовых торпед привело к отказу от их использования.

На нижнем фото: миноноска "Stiletto", вооруженная торпедой Хоуэла, 1890 г.