Системная интеграция ИНТАУ Системная интеграция ИНТАУ Системная интеграция
Инженерные системы
Инженерная психология
  Инженерные системы Методы принятия решений Человеческий фактор Планета
техники
 

Инженерные системыОборудование из нержавеющей сталиГазовые отопительные системы и котлыАвтоматические системы пoжарoтушенияСостав программного обеспечения для комплексных решений по управлению бизнесомМетоды принятия решений Человеческий фактор Планета техники Как начинались электрические торпедыПервые торпедные электродвигателиБытовые холодильники. НачалоБытовые холодильники. СССРБытовые холодильники. Перспективы из девяностых


Как начинались электрические торпеды

Котов А.С.

Сегодня к электрическим торпедам относят самоходные подводные снаряды, содержащие в своем составе электрический двигатель или более общее понятие — силовую установку (простейшая силовая установка электроторпеды состоит из электродвигателя и контактора, обеспечивающего включение и отключение двигателя), химический источник тока и пускорегулирующую аппаратуру, объединенные названием «электрическая энергосиловая установка» (ЭСУ), а также заряд взрывчатого вещества и обеспечивающие системы (приборы управления движением, система самонаведения, неконтактный взрыватель и другие).

Первые торпеды, содержащие электродвигатель и катушку с проводом, по которому передавалась электроэнергия на борт торпеды, создали американцы Д. Эриксон (1873 — 1878 гг.), Смит (1873 г.), У. Симс и Т. Эдисон (принята на вооружение в 1889 г.). Впервые использовать аккумуляторную батарею, размещённую в торпеде, для питания гребного электродвигателя предложил в своём проекте русский конструктор И. Николаев (1876 г.). Первым реализовал торпеду с аккумуляторной батареей на борту швед P. Норденфельд (1888 г.), а позже — американец Н.Тесла (1897 г.). Да, да — тот самый гениальный Тесла — серб по национальности — вклад которого в электротехнику общепризнан и его трудно переоценить!

Это были первые робкие попытки применения электричества (снимаемого с размещённого в торпеде источника тока) для питания электродвигателя в торпедном деле. Именно простота торпеды с электродвигателем подкупала, по-видимому, первых разработчиков торпед. Но эти торпеды на первых порах не выдержали конкуренции даже с торпедами, в которых рабочим телом был сжатый воздух, не говоря уже о последующих поколениях тепловых торпед с использованием подогрева воздуха — парогазовые, как назовут их потом.

Первые предложения о создании торпед с «возимым» источником электроэнергии поступили уже в начале 20 века. И этому было объяснение: цели уклонялись от торпед с тепловыми двигателями после визуального обнаружению их следа, причём даже при волнении в 4 балла след от торпеды с тепловым двигателем, идущей на малой глубине, наблюдался с расстояния около 500 м, что давало кораблю до полминуты времени на уклонение. Поэтому в основном торпедные атаки производилась в ночное время, когда след практически не виден.

Особое внимание к электрическим торпедам возобновилось предположительно в 1914 — 1916 гг., когда в США были созданы первые исследовательские торпеды SPERRI (калибр 190 мм) — в 1915 г. и NIS/NPT (калибр 534 мм) — в 1919 г. Испытания последней проходили с большими трудностями и были завершены только в 1931 г., то есть через 12 лет, но на вооружение она так и не поступила.

В Германии работы по созданию электрических торпед были начаты практически сразу после окончания Первой мировой войны. Анализ боевых операций флотов с использованием торпедного оружия показал, что из-за бледности парогазовых торпед до 30 % целей уклонялись от торпед, так как обнаруживали след, особенно в тихую погоду, и успевали уклониться от нее. Это относится к применению торпед с надводных кораблей. Еще хуже — для атакующей цель подводной лодки. Тогда наличие следа на поверхности моря не только позволяло цели уклониться от торпеды, но и указывало на направление, где находится вражеская подводная лодка и даже предположительную дистанцию до неё. После этого атакующая подводная лодка, как правило, ожидала атаки нескольких кораблей охранения, что зачастую приводило к её гибели.

Эти обстоятельства и стали тем решающим фактором, который заставил вспомнить об электродвигателе, при работе которого след вообще отсутствует.

К середине 20-х годов ХХ века торпеды с тепловыми энергосиловыми установками достигли такого совершенства, что их скорость (советская торпеда 53-27) достигала 45 узлов при дальности хода 3,7км. Несмотря на эти выдающиеся по тому времени показатели, внимание разработчиков торпед всё-таки обращается к торпедам с электродвигателем. Уже позже ряд особенностей электроторпед, несмотря на значительно более низкие ходовые качества, чем у торпед с тепловыми энергосиловыми установками, делает их равноправным видом оружия.

В начале 30-х годов прошлого века исследовательские работы в Германии, наиболее технически развитой стране того времени (что, в частности, подтверждается фактом создания и первого в мировой истории боевого применения электроторпед), были завершены, и в 1938 г. торпеда G7e с электродвигателем GL 231/7,5s поступила на вооружение ВМС Германии.

Из-за низких ходовых качеств торпеды G7e (по сравнению с тепловой торпедой G7a) командиры подводных лодок сначала неохотно восприняли поступление на вооружение своего флота первых электрических торпед. Однако отсутствие следа у электроторпед (на примере применения торпеды G7e флотом Германии во время Второй мировой войны) и возможность атаки в светлое время суток повысили результативность атак и резко снизили потери атакующих подводных лодок. Командиры подводных лодок, как следует из мемуарной литературы, все с большей охотой стали брать на борт электрические торпеды. взамен тепловых, доводя к концу войны их долю в общем торпедном боезапасе подводной лодки до 70%.

В СССР работы по созданию электроторпед были начаты в конце 20-х годов ХХ века. Электродвигатель создавался на ленинградском заводе «Электросила», где, кроме того, велась разработка контактора, переключателя режимов перед выстрелом (путём изменения напряжения аккумуляторов), зарядного и контрольного устройств. В то время испытания батареи с двигателем проводились в Научно-испытательном минно-торпедном институте (НИМТИ) самим Заказчиком.

В разработке научных основ создания первых электродвигателей и аккумуляторных батарей для торпед принимали непосредственное участие академик АН СССР В.Ф. Миткевич (Государственная премия 1943 г.) и член-корреспондент АН СССР М.А. Шателен. В разработке конструкции первых отечественных электродвигателей принимали участие инженеры А.Е. Алексеев — специалист в области электрического железнодорожного транспорта, будущий член-корреспондент АН СССР, и совсем ещё молодой (29 лет) инженер Ростислав Иванович Ласточкин — будущий главный конструктор всех (за единичными исключениями) торпедных электродвигателей постоянного тока.

В 1934 г. заводу «Электросила» были заказаны 3 шунтовых (с параллельным возбуждением) электродвигателя. Задание предусматривало: мощность — 50 кВт, напряжение — 105 В, ток — 500 А, время работы — 30 мин, длина двигателя — не более 750 мм, масса — не более 300 кг, что соответствовало удельной массовой мощности — 0,17 кВт/кг. Испытания электродвигателя в составе торпеды ЭТ-45 (скорость 24-26 уз), проведённые в г, Каспийске в июне — июле 1938 г., оказались неудачными (электродвигатель типа ПН-4).

Одновременно разрабатывалась электроторпеда ЭТ-200. Двигатель для этой торпеды создавался одновальным с частотой вращения в двух вариантах: 6000 об/мин (150 кВт) и 8000 об/мин (200 кВт). Применение повышенной частоты вращения позволило получить приемлемые массогабаритные характеристики двигателя, а введение в состав торпеды понижающего редуктора и раздвоителя конического типа (в хвостовой части торпеды, как и в немецкой электроторпеде G7e) позволило применить зарекомендовавший себя, традиционный в те годы для торпед, движитель — соосные гребные винты с привычной частотой вращения.

Вопрос о сроках создания первой отечественной электроторпеды резко обострился в конце 1939 г. после посещения советской делегацией (руководитель — Народный комиссар судостроительной промышленности СССР И.Ф. Тевосян) судостроительных заводов Германии, где были продемонстрированы новейшие суда и их оружие, а в беседах выяснилось, что немецкие НЛ вооружаются на 2/3 боекомплекта электроторпедами.

В 1940 г. на испытания были представлены две торпеды: ЭТ-200 и ЭТ-80. Реализация в торпеде двигателя мощностью 200 кВт могла бы обеспечить торпеде скорость 43 уз (при дальности хода 4000м), однако она не прошла испытаний, и эта разработка оказалась ниже технических возможностей того времени.

В мае 1940 г. предпочтение было отдано торпеде ЭТ-80 как опережающей ЭТ-200 по срокам, степени отработанности узлов и готовности батареи.

Двигатель торпеды ЭТ-80 — биротативный (двойного вращения), с непосредственным (безредукторным) приводом соосных гребных винтов. Торпеда ЭТ-80 прошла испытания с положительными результатами.

Несмотря на неимоверно трудные условия военного времени-эвакуацию заводов на восток, трудности с материально-техническим обеспечением, кадровый голод и многое другое, опытная партия торпед ЭТ-80 была изготовлена, испытана и принята на вооружение ВМФ СССР в 1942 г., а в 1943 г. первые серийные торпеды ЭТ-80 поступили на флот.

24 августа 1944 г. подводная лодка «С-15» с дистанции 1800 м выпустила 4 торпеды ЭТ-80, из них 2 попали в транспорт и он затонул. Это была первая атака врага первой советской электрической торпедой ЭТ-80.

В числе непосредственных создателей торпеды были: главный конструктор торпеды — Николай Николаевич Шамарин, ведущие специалисты В.Д. Горбунов, Г.И. Жигарь, Ф.И. Наумов, В.М. Саульский, самоотверженный труд которых был отмечен в 1943 г. присвоением высокого звания Лауреатов Сталинской премии первой степени (впоследствии, после развенчания культа личности,переименованной в Государственную).

Первая электрическая торпеда США типа МК-18 поступила на вооружение американского флота в 1943 г. По существу, эта торпеда явилась практически полной копией захваченной немецкой торпеды G7e. И это несмотря на то, что собственные работы по созданию электрических торпед в США велись давно. Американцам пришлось скопировать торпеду, созданную противником, правда, за очень короткое время. Не делает чести инженерам США то, что, находясь у самых истоков создания электрических торпед, они «прозевали» техническую возможность создания электроторпед и были вынуждены пойти на полное копирование торпеды противника. Но делает честь (!) то, что торпеда была создана небольшим коллективом инженеров (90 человек) всего за 109 дней неимоверно слаженной и, конечно, отлично организованной работы.

В Японии работы по созданию первой электрической торпеды были начаты в 20-х годах ХХ века и завершились созданием торпеды калибра 534 мм (скорость хода — 30 уз, дальность — 3000 м).

В Швеции уже в 1929 г. была испытана электрическая торпеда калибра 534 мм (скорость — 30 уз, дальность — 1300 м).

Ниже, в целях сравнения, приведены основные характеристики тепловых и первых электрических торпед Германии и СССР, созданных примерно в одно время. При этом, несмотря на достижения как в области электротехники (промышленные электродвигатели за 50 лет своего развития стали значительно мощнее и легче своих предшественников 80-х годов XIX века — годов первых попыток применения электродвигателей в торпедах), так и электрохимии (создание аккумуляторных батарей, которые уже могли разместиться в торпеде), ожидать достижения тех же значений скорости и дальности хода не было никаких оснований.

Даже после проведенного в 20-30 годы XX века огромного объема работ по созданию для торпед специальных электродвигателей (основной проблемой было их размещение внутри торпеды) и коротко-разрядных свинцово-кислотных аккумуляторов (основной проблемой было обеспечение необходимой мощности) скорости хода первых электроторпед значительно уступали тепловым. Сравнивая торпеду 53-39 с торпедой ЭТ-80, видим, что ходовое качество (произведение DV, широко применяемое для сравнения энергосиловых установок торпед одинакового калибра и близкой длины) первых электрических торпед ниже, чем тепловых (того же времени) более чем в 3 раза.


Сравнение немецких и советских торпед военного времени


СССР шел своим путем в создании первой электроторпеды, в то время как США и Великобритания создали электроторпеды на год позже, чем в СССР, имея зарубежный прототип. (СССР передал описание торпеды G7e, составленное советскими специалистами, своим союзникам после обращения У. Черчилля к И.В. Сталину.) Воспроизводство в период, когда только начинает развиваться новое направление, весьма полезно для отставшей стороны, так как за короткое время удается избежать ошибок предшественников и догнать их (разумеется, при наличии достоверной технической информации о новых разработках).

После окончания Второй мировой войны начинается бурное развитие электроторпед во всех передовых странах.

Совсем скоро возникла необходимость борьбы с глубоководными подводными лодками, где долгие годы электрические торпеды являлись безальтернативными и оставались для эффективной борьбы с ними единственным средством. Этому способствовали их известные специфические особенности:
— отсутствие ограничений в работе электродвигателя в связи с глубиной хода торпеды.
— независимость скорости и дальности хода от глубины (без какого-либо регулирования);
— малошумность, способствующая улучшению работы акустических систем и снижению заметности торпеды;
— высокая надежность;
— безопасность эксплуатации.


Публикуется по изданию:
Котов А.С. Торпедные электрические двигатели достойны изумления (ТЭДДИ).
С.-Петербург, ОАО «Концерн Морское подводное оружие - Гидроприбор», 2011 - 258 с., илл.


Следующая страница: Первые торпедные электродвигатели



  • Главная   • Планета техники   • Как начинались электрические торпеды  


  Оборудование из нержавеющей стали История бытового холодильника Методы принятия решений  
  Инженерные системы Методы принятия решений Человеческий фактор Планета
техники
 
  Системная интеграция ИНТАУ © Проект ИНТАУ, ООО «НОМКО», 2011-2021.
Системная интеграция. Инженерия, компьютеры, безопасность, сети.
Модернизация технических комплексов и систем. Инженерная психология.
О компании Контакты 
Карта сайта