Wikipedysta:Matrek/brudnopis/Yamato

Wyrzutnia torpedowa

Systemy wystrzeliwania

Istnieje dużo sposobów wystrzeliwania min, torped oraz innych pocisków z wyrzutni podwodnej. Większość z nich oparta jest jednak o jedną z dwóch technik: wystrzeliwanie oparte na zewnętrznym impulsie, bądź też wystrzeliwanie oparte o swobodne wypływanie z wyrzutni, w oparciu o napęd własny torpedy, zwane techniką swim-out.

Swim-out

Najłatwiejszym, ale i najgłośniejszym, sposobem jest samodzielne wypływanie pocisku używającego do tego celu własnego systemu napędowego, który zaczyna pracować już wewnątrz tuby wyrzutni. Technika ta – nazywana na Zachodzie swim-out – wymaga od okrętu podwodnego poruszania się z bardzo małą prędkością celem zapobieżenia wyprzedzeniu broni, w wypadku gdyby pocisk miał problemy z opuszczeniem wyrzutni. Torpedy mają także ujemną pływalność w związku z czym zaraz po opuszczeniu wyrzutni mogą tonąć na głębokość nawet 20 metrów poniżej wyrzutni. Wypływająca z wyrzutni torpeda jest prowadzona w jej wnętrzu przez zainstalowane wewnątrz wyrzutni szyny. Największą wadą tej techniki jest jej hałaśliwość, ponieważ pędnik torpedy—śruba lub pędnik wodnoodrzutowy—zawsze kawituje w niewielkiej ilości wody jaka znajduje się w tylnej części wyrzutni. Inną wadą tego sposobu jest większa ilość wody otaczającej torpedę w wyrzutni, która niezbędna jest do jej swobodnego wypłynięcia, stad też wyrzutnia tego rodzaju musi mieć większą średnicę od wyrzutni opartych na innych zasadach. Większa też w związku z tym musi być również pojemność zbiornika torpedowego. Wyrzutnie tego rodzaju są lekkie, proste i tanie w produkcji, przede wszystkim jednak nie powodują wydostawania się pęcherzy powietrza na powierzchnię morza oraz mogą bez zakłóceń funkcjonować bez względu na głębokość. Wyrzutnia tego rodzaju ma prostą budowę, minimalizuje liczbę niezbędnych w okręcie rurociągów wokół wyrzutni, i jest niemal niezawodna. System tego rodzaju jest dziś najpopularniejszy w krajach trzeciego świata, a to z racji rozpowszechnienia stosujących go niemieckich okrętów podwodnych typu 209.

W miniaturowych okrętach podwodnych o bardzo prostej konstrukcji, wewnętrzne wyrzutnie typu swim-out mogą być zastąpione przez konstrukcje utrzymujące torpedę na zewnątrz wzdłuż kadłuba. Podobnie jak w wyrzutniach wewnętrznych torpeda jest wystrzeliwana przez uruchomienie jej własnego silnika. Wadą tego rozwiązania jest to że (1) wyrzutnie wraz z umieszczonymi w nich torpedami znacząco zwiększają opory i turbulencje wody wywoływane przez pojazd podwodny, (2) torpeda nie może być serwisowana podczas rejsu, oraz (3) pocisk jest wystawiony na działanie ciśnienia hydrostatycznego podczas rejsu pod wodą, a także efektu korozyjnego wody morskiej

System impulsowy

Schemat wyrzutni wykorzystującej water ram.

System ten nie może mieć jednak zastosowania do wystrzeliwania pocisków manewrujących i większości min, te bowiem nie mają pędnika. W ich przypadku, do wystrzeliwania stosuje się chronologicznie najstarszy system, który w przypadku okrętów podwodnych dominował aż do 1945 roku. W podwodnych wyrzutniach tego czasu, pocisk był wypychany na zewnątrz za pomocą impulsu sprężonego powietrza. Systemy używane w latach 1914-1918 miały tendencję do uwalniania dużej bańki powietrza, która wypływała na powierzchnię zdradzając pozycję zanurzonego okrętu. Krokiem w rozwoju tego rodzaju systemu, było zasysanie z powrotem powietrza, gdy tylko osiągnęło ono wylot wyrzutni. Nawet jednak z takim znaczącym ulepszeniem, siła wypychająca torpedę była generowana przez powietrze, co ograniczało głębokość z jakiej może zostać wystrzelony pocisk. Nie miało to dużego znaczenia dopóki okręty podwodne służyły jedynie zwalczaniu jednostek nawodnych. Gdy jednak okręty tej klasy stały się podstawowym i najważniejszym środkiem zwalczania okrętów podwodnych (ZOP), należało opracować inny system. Rozwiązaniem w tym zakresie, był wspomniany już wyżej system swim-out, dający możliwość wystrzeliwania pocisku teoretycznie bez względu na aktualną głębokość zanurzenia. Wyrzutnie tego rodzaju swoje pierwszy praktyczne zastosowanie znalazły na niemieckich przybrzeżnych okrętach podwodnych typu XXIII. System tego rodzaju stawia specjalne wymagania przed torpedą, która musi być dynamicznie stabilna nawet przy małej prędkości z jaką zwykle opuszcza wyrzutnię - 8 do 10 węzłów. Co więcej, dziób okrętu musi być skonstruowany w taki sposób, aby do minimum ograniczyć hydrodynamiczne zakłócenia z ujściem wyrzutni. Również w Niemczech opracowano system water ram, bardziej kosztowny i zajmujący więcej miejsca w okręcie, nie ograniczony jednak w żaden sposób głębokością zanurzenia. Przed strzałem wyrzutnia jest zalewana wodą, w celu wyrównania ciśnienia hydrostatycznego otwierają się wrota zewnętrzne wyrzutni, po czym za pomocą pomby hydraulicznej do tylnej części wyrzutni wtłaczana jest woda pod dużym ciśnieniem, która wypycha pocisk z wnętrza wyrzutni. W niektórych wyrzutniach pompę hydrauliczną zastępuje turbina gazowa, zasada działania pozostaje jednak niezmienna. Na zbliżonej zasadzie działa też - opracowana również w Niemczech - hydromechaniczna metoda push-out lub hydraulic ram, przy której torpeda montowana jest w odpornym na wstrząsy rękawie, w przedziale torpedowym zaś okrętu znajduje się cylinder hydrauliczny, który przez specjalny zderzak wypycha i rozpędza torpedę. Marynarki brytyjska i amerykańska preferują water ram, natomiast stocznia HDW w okrętach typu 212A zastosowała oba systemy.

Podczas II wojny światowej Niemcy opracowali także system pośredni, w którym umieszczony w wyrzutni tłok wypycha torpedę na zewnątrz bez uwalniania powietrza, które—jak dowiodły niemieckie eksperymenty z roku 1992—w postaci pęcherza może utrzymywać się na powierzchni morza nawet 15 minut. System ten został po wojnie zaadaptowany przez marynarkę francuską, jednak w podobnie jak w przypadku wypychania torpedy przez sprężone powietrze, system ten jest ograniczony głębokością zanurzenia okrętu.

Marynarka amerykańska używała systemu water ram przez lata, już jednak niepóźnej niż w latach 90. prowadziła prace na systemem elektromagnetycznym. Badania w tym zakresie były wówczas dalej posunięte, niż prace nad electromagnetic rail gun, czy też nad elektromagnetyczną katapultą dla lotniskowców typu Gerald R. Ford. Testy tego rodzaju wyrzutni (Electromagnetic Torpedo Launch System - ETLS) skutecznie przeprowadzono w jednostce typu Los Angeles USS "Memphis" (SSN-691), której dwie wyrzutnie torpedowe wyłączono z użytku operacyjnego i zainstalowano w nich system elektromagnetyczny. W pierwszej połowie lat 90. w Stanach Zjednoczonych opatentowano także system wyrzutni torpedowej której działanie oparto na zasadzie magnetohydrodynamicznej (MHD) z wykorzystaniem siły Lorentza.

Aranżacja wyrzutni

Osiem wyrzutni torpedowych ARA „San Luis” umieszczonych ponad antenami sonarów okrętu niemieckiego typu 209/1200.

Tradycyjnie, wyrzutnie torpedowe umieszczane były w dziobie okrętu podwodnego, co oznacza że w celu wystrzelenia torpedy w cel, okręt powinien być zwrócony w jego kierunku. Wraz jednak z rozwojem nowoczesnych systemów naprowadzania, zwrócenie okrętu w kierunku celu przestało być konieczne - mimo to, wciąż preferowane jest umieszczanie wyrzutni w przedniej części okrętu. Ta lokalizacja rodzi jednak pewien konflikt priorytetów pomiędzy potrzebami aranżacji wyrzutni torpedowych oraz wymogów związanych z aranżacją systemu sonarowego - zwykle sonaru kontroli ognia. Otwieranie zewnętrznych i wewnętrznych wrót wyrzutni, jak również gwałtowne wystrzelenie torpedy z wyrzutni jest głośnym procesem, toteż jest niepożądane aby następowało to bardzo blisko anteny sonaru zaangażowanego w kontrolę ognia. W dziobie okrętu jest jednak mało miejsca na znaczne oddalenie od siebie tych dwóch elementów struktury okrętu. Powszechnie przyjętym rozwiązaniem jest umieszczenie anteny w górnej części dziobu, co zostawia nieco miejsca w jego dolnej części, choć zdarzają się również rozwiązania odwrotne, w których wyrzutnie torpedowe umieszczone są powyżej anten sonaru. Innym rozwiązaniem okazała się instalacja wyrzutni torpedowych umieszczonych pod kątem 15° względem osi okrętu, przesuniętych jednak dalej w kierunku śródokręcia, jak w amerykańskich okrętach typu Thresher. Każde z tych rozwiązań ma wady i zalety, i musi być przedmiotem rozważań z zakresu architektury okrętowej na etapie poprzedzającym projektowanie, z uwzględnieniem wynikających z potrzeb taktyczno-operacyjnych wymagań zamawiającego.

Rozwój wyrzutni torpedowych

Szkic przedstawiający jednostkę CSS „David” z umieszczoną na jego dziobie spar torpedo.

Pierwsze zastosowania bojowe torped miały miejsce podczas wojny brytyjsko-amerykańskiej 1812 roku. Po raz pierwszy zastosowano je jednak z sukcesem dopiero podczas amerykańskiej wojny secesyjnej, kiedy to zostały umieszczone na półzanurzalnych łodziach zapoczątkowanych przez CSS „David”, a następnie na pionierskim okręcie podwodnym „H.L. Hunley”. Zastosowane wówczas torpedy drzewcowe (and. spar torpedo) umieszczone na długim drzewcu przymocowywane były do podwodnej części kadłuba atakowanej jednostki lub detonowane w pobliżu. Sposób ten nie był jednak skuteczny w większości przypadków, gdyż były to zbyt małe ładunki aby mogły wyrządzić poważniejszą szkodę dużym okrętom, sam zaś atakujący okręt był do tego stopnia narażony, że były to przeważnie misje samobójcze.

Wyrzutnia Drzewieckiego

Wyrzutnia Drzewieckiego w rosyjskim okręcie podwodnym „Akuła” wraz z umieszczoną w niej torpedą.

Wraz z rozwojem jednak samych torped - jako takich - pojawiły się też bardziej zaawansowane sposoby przeprowadzania ataków za ich pomocą. Jedną z pierwszych konstrukcji prawdziwych wyrzutni torpedowych była konstrukcja Polaka Stefana Drzewieckiego, który opracował ruchomą wyrzutnię torpedową znaną jako wyrzutnia Drzewieckiego, bądź częściej - drop collar.Wyrzutnia tego rodzaju wystrzeliwała torpedę z zainstalowanej wzdłuż kadłuba okrętu szyny poziomej. Torpeda utrzymywana była na szynie przez dwie obręcze wokół jej obwodu – stąd angielska nazwa tego rodzaju wyrzutni „drop collar”. Jeden z końców obręczy umocowany był za pomocą zawiasu do kadłuba okrętu, drugi zaś mógł być odsuwany od kadłuba za pomocą wysięgnika pneumatycznego, co pozwalało na ustawienie pocisku pod odpowiednim kątem od osi podłużnej okrętu, w kierunku punktu przechwycenia celu. Gdy kąt między szyną a osią wzdłużną okrętu osiągał zaprogramowaną wcześniej wartość, mechanizm startowy uruchamiał silnik torpedy. Rozwiązanie Drzewieckiego umożliwiało atak bez względu na kąt w jakim znajdował się atakujący okręt względem celu, miało ono jednak również wady. Po uruchomieniu silnika torpedy ta ostatnia była swobodnie zrzucana do wody, co przy braku żyroskopu zwiększało ryzyko nietrafienia w cel. Mimo tego, rozwiązanie Drzewieckiego było bardzo popularne w marynarkach wojennych Francji, Rosji a także Włoch.

Odpalenie z szyny

Torpeda Mark 13 zrzucana z kołyskowej wyrzutni kutra torpedowego PT.

Wraz z rozwojem torped, gdy pociski tego rodzaju stawały się cięższe i szybsze, konstruktorzy poszukiwali sposobów na odpalanie ich z małych okrętów nawodnych. Jednym nich był John Thornycroft, który opracował szynową wyrzutnię spychającą torpedę z małego okrętu torpedowego w przeciwnym do ruchu okrętu kierunku rufy. Torpeda spychana była ze znajdującej się na rufie szyny za pomocą tłoka, po czym okręt musiał wykonać natychmiastowy ostry zwrot aby zejść z kursu torpedy, celem uniknięcia ataku przez własny pocisk.

Mimo oczywistych wad takiego rozwiązania, wyrzutnie systemu Thornycrofta instalowane były na okretach torpedowych aż do wybuchu drugiej wojny światowej, były one także bezpośrednią inspiracją dla wyrzutni zainstalowanych na radzieckich torpedowcach typu G5 i brytyjskich jednostek typu CMB zaprojektowanych bezpośrednio przez samego Thornycrofta, podobnie jak w filipińskich torpedowcach typu Q. Z pewnymi modyfikacjami system ten został zastosowany na kutrach typu [[.

Wyrzutnie kołyskowe PT boat

W trakcie II wojny światowej na amerykańskich kutrach torpedowych PT zainstalowano kołyskowe wyrzutnie dla lotniczych torped Mark XIII. Początkowo planowano zwyczajnie staczać stosunkowo małe Mk. 13 wprost z pokładu, jednak z powodu obaw torpedystów, postanowiono zrzucać je do wody za pomocą specjalnej wyrzutni w formie kołyski uruchamianej elektrycznie z kokpitu, oznaczonej jako Mark 1 Mod 1. Podczas rejsu wyrzutnia stabilnie utrzymywała torpedę w pozycji horyzontalnej, w razie potrzeby zaś przeprowadzenia ataku, za pomocą kołyskowego obrotu zrzucała torpedę do wody.

Bibliografia

Opracowania papierowe

• Roger Branfill-Cook: Torpedo: The Complete History of the World's Most Revolutionary Naval Weapon. Seaforth Publishing, 27 sierpnia 2014. ISBN 978-1-84832-215-8. (ang.). Brak numerów stron w książce
• Roy Burcher, Louis Rydill: Concepts in submarine design. Cambridge [England]: Cambridge University Press, 1995. ISBN 0-521-41681-7. Brak numerów stron w książce
• Norman Friedman: Submarine Design And Development. London: Convay Maritime Press, 1984. ISBN 0-85177-299-4. Brak numerów stron w książce
• Norman Friedman: U.S. Submarines through 1945: An Illustrated Design History. Annapolis: Naval Institute Press, 1995. ISBN 978-1-55750-263-6. Brak numerów stron w książce
• Norman Friedman, James L. Christley: U.S. Submarines Since 1945: An Illustrated Design History. Naval Institute Press. ISBN 1-55750-260-9. Brak numerów stron w książce
• Ulrich Gabler: Submarine design. With an updating chapter by Fritz Abels and Jürgen Ritterhoff. Bonn: Bernard und Graefe, 2000. ISBN 3-7637-6202-7. Brak numerów stron w książce
• Robert Gannon: Hellions of the Deep The Development of American Torpedoes in World War II. Penn State University, 1996. ISBN 0-271-01508-X.
• Joseph B. Hall: Principles of Naval Weapons Systems. Kendall/Hunt Publishing, 2000. Brak numerów stron w książceASIN B000V7UOI0
• Norman Polmar: The American submarines. Annapolis, Md.: Nautical Aviation Pub. Co. of America, 1981. ISBN 0-933852-14-2. Brak numerów stron w książce
• Norman Polmar: Cold War Submarines, The Design and Construction of U.S. and Soviet Submarines. K. J. More. Potomac Books, Inc, 2003. ISBN 1-57488-530-8. Brak numerów stron w książce
• Norman Polmar: Submarines Of The Russian and Soviet Navies, 1718-1990. Jurrien Noot. Wyd. I. Annapolis: Naval Institute Press, 1990. ISBN 0-87021-570-1. Brak numerów stron w książce
• K.J. Rawson, E.C. Tupper: Basic Ship Theory. Wyd. piąte. T. 1: Hydrostatics and Strength. Butterworth Heinemann, 2001. ISBN 0-7506-5396-5. Brak numerów stron w książce
• K.J. Rawson, E.C. Tupper: Basic Ship Theory. Wyd. piąte. T. 2: Ships Dynamics and Design. Butterworth Heinemann, 2001. ISBN 0-7506-5397-3. Brak numerów stron w książce
• Eberhard Rőssler: The U-Boat: The Evolution And Technical History Of German Submarines. Annapolis: Naval Institute Press, 1989. ISBN 0-87021-966-9. Brak numerów stron w książce
• Anthony John Watts: Jane's Underwater Warfare Systems 2001–2002. Janes Information Group. ISBN 0-7106-2333-X. Brak numerów stron w książce
• Thomas Wildenberg, Norman Polmar: Ship Killer: A History Of The American Torpedo. Annapolis, Md.: Naval Institute Press, 2010. ISBN 978-1-59114-688-9. Brak numerów stron w książce
• Stan Zimmerman: Submarine Technology for the 21st Century. Stan Zimmerman & Trafford Publishing. ISBN 1-55212-330-8. Brak numerów stron w książce

Opracowania online

• Superconducting electromagnetic torpedo launcher. [w:] United States Patent 5284106 [on-line]. 8 lutego 1994. [dostęp 2011-06-13]. (ang.).