На всяком корабле есть рулевой. Он держит в руках штурвал, поворачивает им руль, корабль меняет направление. У торпеды есть тоже рули, и ими также нужно управлять. Если этого не делать, торпеда может выскочить на поверхность или, наоборот, нырнуть очень глубоко и удариться о дно. Может даже случиться, что она повернет в другую сторону или пойдет назад и ударит свой корабль.
Там, где кончается хвостовая часть торпеды, укреплены две пары рулей. Одна пара вертикальная, другая — горизонтальная. Каждая пара рулей торпеды имеет своего «рулевого». Но это, конечно, не люди, а механические рулевые.
Горизонтальные рули держат ход торпеды по глубине. Это значит, что они заставляют торпеду держаться на заданном уровне под водой. В разных случаях и уровни эти разные.
Линейный корабль глубоко сидит в воде: для попадания в него торпедой пониже, подальше от броневой защиты, необходимо, чтобы торпеда шла глубже. Малые надводные корабли неглубоко сидят в воде; если пустить торпеду на большой глубине, она может пройти под днищем такого корабля, под его килем. Значит, надо пустить торпеду на небольшой глубине. И надо обеспечить, чтобы заданная глубина не менялась.
Вот тут-то и начинается работа первого рулевого торпеды — гидростатического аппарата.
Мы уже знакомы с устройством гидростата, работающего в мине. В торпеде его устройство повторяется. Цилиндр с подвижным диском и пружиной помещен в торпеде так, что диск сообщается с морской водой, испытывает давление воды. Чем глубже идет торпеда, тем больше это давление; чем мельче идет торпеда, тем меньше и давление. Это давление будет толкать диск гидростата снизу вверх.
Что нужно сделать, чтобы торпеда шла на заданной глубине, например на глубине в 4 метра? Регулируют пружину гидростата таким образом, чтобы при глубине в 4 метра диск занимал в цилиндре определенное положение. Если торпеда пойдет глубже, давление увеличится, диск пойдет кверху. Если торпеда пойдет мельче, диск опустится.
Особые тяги связывают диск с рулевой машинкой, работающей от сжатого воздуха. Рулевая машинка в свою очередь связана с горизонтальными рулями. Если торпеда пошла вниз и нырнула ниже заданной глубины, диск пошел кверху, потянул тягу, заработала рулевая машинка и повернула рули. Торпеда начинает итти кверху. Вот она достигла определенного уровня под водой, но не удержалась на нем и пошла выше. Диск опустился, снова потянул тягу, но уже в другую сторону. Снова заработала рулевая машинка и повернула рули. Приходится торпеде повернуть книзу. Так гидростат не дает торпеде уйти от заданной глубины.
А как же ведут себя гидростат и рули, если торпеда правильно идет на заданной глубине? В этом случае диск остается в покое; все устройство так отрегулировано, что при неподвижном диске горизонтальные рули располагаются в горизонтальнойплоскости, составляют прямое продолжение оперения хвоста торпеды. При этом должен получиться и прямой ход, без скачков вниз и вверх. На самом деле строго прямого хода не бывает: торпеда всегда уходит то вверх, то вида, идет по волнистой линии. Но если нет резких скачков, если отклонения от заданного уровня не велики, не больше 1 / 2 метра, ход по глубине считается удовлетворительным. Но не один гидростат решает эту задачу.
Устройство современной торпеды
1 — зарядное отделение; 2 — воздушный резервуар, в котором хранится сжатый воздух, питающий двигатель; 3 — запирающий кран для запирания воздуха в резервуаре; 4 — машинные регуляторы для понижения давления; 5 — машинный кран для пропуска воздуха к механизмам; 6 — прибор расстояния, механизм которого закрывает доступ воздуха к механизмам после прохождения торпедой заданного расстояния; 7 — курок для открывания машинного крана (откидывается, когда торпеда выбрасывается из трубы аппарата); 8 — прибор Обри, управляющий ходом торпеды по направлению; 9 — резервуар для керосина; 10 — главная машина торпеды (двигатель); 11 — подогревательный аппарат, в котором подготовляется рабочая смесь для двигателя торпеды; 12 — гидростатический аппарат, управляющий ходом торпеды по глубине
Гидростату ровно столько лет, сколько и самой торпеде. Уайтхед изобрел этот прибор, когда стремился заставить мину-лодку Лупписа ходить под водой. Испытания показали, что торпеда делает скачки и уклоняется от заданного уровня на 6–8 метров. Очень часто она зарывалась в песчаное дно или, как дельфин, выпрыгивала и кувыркалась на поверхности воды.
Уайтхед скоро открыл причину этой «резвости». Торпеда — тяжелое тело. Вот она с большой скоростью идет вниз, а рули потянули ее наверх. Торпеда не сразу «послушается руля», по инерции она еще пройдет некоторое расстояние вниз. Рули тоже всегда немного опаздывают с поворотом. Да и понятно почему. В тот миг, когда торпеда ушла ниже заданной глубины, диск немедленно начинает двигаться. Но между ним и рулями должны еще сработать тяги и рулевая машинка. На это уходит время. Вот почему первая торпеда Уайтхеда делала прыжки.
Уайтхед начал решать новую задачу — как уничтожить или немного уменьшить прыжки торпеды. Через два года (в 1868 г.) он эту задачу решил — торпеда начала ходить ровнее, без скачков. Уайтхед присоединил к гидростату еще один механизм. «Секрет мины» — так много лет назывался этот прибор.
Конечно, все видели маятник в стенных часах. «Секрет» мины — это маятник. Его тяжелый груз через специальную рулевую машинку соединен с рулевыми тягами. Точка подвески выбрана таким образом, что груз маятника как бы помогает гидростату выпрямить ход торпеды. Стоит торпеде нырнуть носом вниз или прыгнуть кверху, как тяжесть маятника начинает действовать через рулевую машинку на рулевые тяги. Маятник — помощник гидростата. Он ускоряет перекладку рулей, когда торпеда отклоняется от заданной глубины. Когда торпеда возвращается на заданную глубину, тот же маятник препятствует слишком резкому прыжку торпеды, выравнивает ее ход.
Гидростат вместе с маятником составляют гидростатический аппарат. Это и есть первый рулевой торпеды, который в подводных глубинах держит правильный курс на корабль противника.
Теперь мы знаем, как Уайтхеду удалось обеспечить торпеду первым рулевым. Но вскоре понадобился и второй рулевой.
В первое время существования торпеды еще не было таких прочных материалов, которые могли бы выдерживать большое давление воздуха в резервуаре. Чем меньше было давление, тем меньше воздуха вмещал резервуар, тем меньше запас энергии был у двигателя торпеды. Поэтому торпеда едва-едва проходила 400 метров. Чтобы вернее попасть, приходилось близко подходить к противнику. На таком малом расстоянии торпеда только немного отклонялась от заданного направления. И все же часто случались промахи.
В дальнейшем торпеда совершенствовалась, увеличили запас воздуха в резервуаре, дальность хода торпеды выросла, и отклонения торпеды от направления стали очень большими, поэтому часто случались промахи даже по неподвижному противнику. А ведь нужно было стрелять и по движущимся кораблям.
Уайтхеду так и не удалось додуматься до устройства такого механического рулевого, который так же, как и гидростат, замечал бы отклонения и заставлял торпеду возвращаться к заданному направлению.
Только через 30 лет после рождения торпеды (в 1896 г.) конструкторам удалось изобрести для нее второго механического рулевого — прибор для управления ходом по направлению. Заслуга эта принадлежит конструктору Обри. Поэтому и прибор назван его именем; так и говорят — прибор Обри. Этот прибор по своему устройству напоминает простой волчок, тот самый волчок, которым забавляются дети. Если такой волчок вращается с очень большой скоростью, его ось всегда находится в одном и том же положении, всегда сохраняет свое направление. Даже большое усилие не заставит ось быстро вращающегося волчка изменить свое направление. В технике такой волчок называется гироскопом.
Как работает в торпеде механический рулевой — волчок
Обри снабдил торпеду гироскопом и подвесил его таким образом, чтобы положение оси волчка прибора всегда оставалась одинаковым. Прибор соединялся с вертикальными рулями с помощью тяг и промежуточной рулевой машинки так, что при прямом, правильном ходе торпеды ее вертикальные рули неподвижны. Но вот торпеда свернула с прямого пути. Так как ось быстро вращающегося волчка сохранила свое положение в пространстве, а торпеда изменила свое направление, то тяги, соединяющие через рулевую машинку волчок с рулями, начинают перекладывать вертикальные рули. Соединение волчка с рулями устроено так, что если торпеда повернула влево, рули переложатся вправо — придется и торпеде поворачиваться вправо и возвращаться на правильный путь. Не удержалась торпеда на правильном направлении и повернула правее — рули тут же переложатся влево, и снова торпеде приходится возвращаться на правильный путь. И только когда торпеда пойдет по этому пути, рули будут оставаться в покое, в прямом положении. Но для того, чтобы гироскоп так работал, нужно, чтобы волчок очень быстро вращался, чтобы число его оборотов доходило до двадцати тысяч в минуту. Как это делается?
Среди лабиринта трубок, между резервуаром и машиной, вьется одна, которая проходит мимо подогревательного аппарата, мимо главной машины, уходит дальше и кончается как раз в корпусе гироскопа. Здесь помещается маленькая воздушная турбинка. Трубка подводит к ней воздух из резервуара. Этот воздух сохраняет все свое давление — оно по дороге нигде не снижалось. Когда в момент выстрела открывается машинный кран, воздух из резервуара через трубку попадает в турбинку, давит на ее лопатки и заставляет ее вращаться с огромной скоростью. В свою очередь турбинка передает эту скорость волчку. Все это длится меньше, чем полсекунды, затем турбинка автоматически разобщается от волчка. Таким образом, пока торпеда при выстреле соскальзывает в воду, ее волчок оказывается уже запущенным и точно ведет подводный снаряд по заданному направлению. И здесь, как и при ходе торпеды по глубине, ее движение не совсем прямое, а слегка волнистое. Но эти колебания очень малы.
Итак, гироскоп это тот второй механический рулевой, который заставляет торпеду итти прямо, на цель. Но тот же гироскоп, если его заранее соответствующим образом установят, может заставить торпеду повернуть на какой-то угол к первоначальному направлению. Бывает иногда, что торпедой выгоднее стрелять именно так. Такая стрельба называется «угловой».