История VT-взрывателя: часть II
May. 25th, 2025 02:43 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
fonzeppelinНачало здесь: История VT-взрывателя, часть I
КОНСТРУКЦИЯ:
Внешне, VT-взрыватель мало чем отличался от обычного таймерного того же калибра. Он проектировался с тем расчетом, чтобы ввинчиваться в головное гнездо стандартных артиллерийских снарядов — и поэтому имел жесткие массогабаритные ограничения. Но внутренняя его начинка была, возможно, самой революционной технологией того времени:
В головной части снаряда под пластиковым колпачком-обтекателем находился приемо-передатчик. Он состоял из триодного лампового осциллятора (запечатанного в амортизирующую пластиковую оболочку) и соединенного с металлической оболочкой снаряда – которая играла роль передающей антенны. Когда на осциллятор подавался ток, он начинал вырабатывать радиосигнал на частоте около 175 мегагерц. Этот сигнал передавался по проводу на внешнюю поверхность снаряда, и излучался во всех направлениях одновременно.
Если в радиусе действия снаряда оказывалась цель, излучаемые взрывателем радиоволны отражались от нее, и их “эхо” возвращалось обратно. Сами по себе эти сигналы были слишком слабы, чтобы заставить среагировать логический контур, управлявший детонатором. Поэтому на выходе с осциллятора, сигналы подавались в усилитель. Состоявший из двух пентодных ламп, усилитель повышал мощность выходного сигнала до уровня, который мог быть воспринят управляющей электроникой.
В состав приемо-передающей группы также входил “фильтр поверхности”, предназначенный для того, чтобы при стрельбе по низколетящей цели снаряды не реагировали бы на “эхо” от поверхности моря. Для этого использовался небольшой диод и система резисторов, которые в присутствии постоянного монотонного сигнала (такого, как отражение от поверхности воды) понижали чувствительность приемника. Такая мера не была всегда надежной – сильное “эхо” от высокой волны все-таки могло спровоцировать взрыватель – но в целом значительно расширяла спектр применения.
Первоначальная концепция была такова, что взрыватель должен был срабатывать, когда амплитуда “эха” от цели достигала заданного уровня. Однако тут разработчики столкнулись со значительной проблемой. Значительное Допплеровское смещение “эха” от движущегося самолета приводило к тому, что фаза поступающего на усилитель сигнала все время менялась; то он оказывался в синфазе и усиливался, то в противофазе и подавлялся. Такие резкие скачки амплитуды существенно затрудняли точное определение момента подрыва снаряда.
Выход был найден в использовании для определения момента подрыва частоты биений между двумя сигналами – исходного от осциллятора и отраженного от цели. Наложение их друг на друга создавало суммарный сигнал (биение) с частотой изменения амплитуды равной модулю разности частот сигналов. Так как частота сигнала от осциллятора была постоянной, то, стало быть, изменения амплитуды биений полностью определялось отраженным “эхом” от цели.
Главным логическим элементом VT-взрывателя был тиратрон – аргоновая электронная лампа, управлявшая подачей питания на детонатор. Сигнал биения из усилителя поступал на управляющую сетку тиратрона. Когда амплитуда сигнала биения достигала порогового значения, на управляющей сетке возникало положительное напряжение. Газ вокруг сетки ионизировался, и между анодом и катодом тиратрона замыкался газовый разряд – позволявший конденсатору разрядиться в детонатор.
Детонатор взрывателя был электрическим, срабатывавшим от конденсатора в носовой части снаряда. Когда тиратрон замыкался, ток от конденсатора поступал в детонатор, разогревая тонкую нить высокого напряжения, окружавшую небольшой заряд высокочувствительной взрывчатки. От нагрева, детонатор подрывался, направляя вспышку огня к основному заряду.
Питание электроники (а также зарядка конденсатора детонатора) осуществлялось с помощью трёх гальванических батарей ампульного типа в основании взрывателя. Электролит хранился отдельно от цинковых пластин - в стеклянной ампулу, запечатанной в пластиковом амортизаторе. При выстреле снаряда, ускорение раздавливало стеклянную ампулу, электролит вытекал в батареи, и те начинали вырабатывать ток. Время работы батарей на паспортной мощности составляло всего несколько минут, чего, впрочем, было более чем достаточно для артиллерийского взрывателя.
На ранних моделях снарядов вместо гальванических батарей использовались сухие аккумуляторы. Их фундаментальным недостатком было то, что аккумуляторы разряжались со временем, и примерно каждые полгода взрыватель необходимо было разбирать и перезаряжать. Это значительно усложняло обслуживание взрывателей, и поэтому снаряды с сухими аккумуляторами на вооружении не задержались.
Чтобы взрыватель не мог сработать сразу же после выстрела (что привело бы к преждевременному подрыву снаряда) а с небольшой задержкой, в нем использовались несколько механизмов безопасности. Первым из них был небольшой герметизированный контакт (геркон), управлявший заряжанием основного конденсатора. В обычном состоянии, упругая металлическая пластинка прижималась к неподвижному контакту, закорачивая электрическую цепь и не позволяя конденсатору зарядиться – даже если батарея случайно заряжалась. При выстреле же снаряда, пластинка под действием центробежных сил отгибалась наружу, размыкая контакт и пропуская ток от батареи к конденсатору.
Второй мерой безопасности был т.н. ртутный замедлитель. Небольшая капля ртути в сосуде с пористым дном замыкала накоротко электрическую цепь детонатора. Под действием центробежных сил при вращении снаряда, ртуть выдавливалась через поры наружу, и размыкала цепь. Только после этого детонатор мог быть активирован подачей тока от конденсатора.
На ранних моделях снарядов вместо ртутного замедлителя использовался заводной часовой механизм – заимствованный целиком от таймерного взрывателя Mk-18 – выставленный на 0,5 секундную задержку. Механический таймер, впрочем, был дороже и сложнее в производстве, и поэтому от него быстро отказались.
В задней части VT-взрывателя располагался вспомогательный взрыватель-предохранитель. Его задачей было, во-первых, гарантировать подрыв снаряда при срабатывании основного взрывателя, а во-вторых – воспрепятствовать подрыву снаряда если основной взрыватель по какой-то причине срабатывал преждевременно.
Вспомогательный взрыватель-предохранитель был установлен между детонатором VT-взрывателя и основным взрывчатым зарядом снаряда. Он взводился механически от центробежной силы при вращении снаряда. Если VT-взрыватель случайно срабатывал до выстрела (например, в погребе боеприпасов корабля), то невзведенный вспомогательный взрыватель-предохранитель перегораживал путь вспышке детонатора и не давал ей достичь основного заряда. Если же VT-взрыватель срабатывал штатно (после выстрела) то взведенный вращением снаряда вспомогательный взрыватель активировался от детонатора, дублируя его работу и гарантируя подрыв боеприпаса.
На поздних моделях снарядов, вспомогательный взрыватель-предохранитель также исполнял роль механизма самоуничтожения, подрывавшего снаряд по истечении предустановленного времени. Целью этой функции было не столько предотвратить попадание снаряда в руки врагов (что, впрочем, тоже считалось важным), сколько не допустить падения снаряда на головы друзей. При зенитной стрельбе, промахнувшийся снаряд с VT-взрывателем мог на излете оказаться рядом с дружественным кораблем – и сработавший над палубой взрыватель мог привести к опасным повреждениям антенн и надстроек, ранениям и гибели моряков.
Помимо достоинств, ранние VT-взрыватели, имели целый ряд эксплуатационных и технических ограничений. Их нельзя было ронять с высоты более полуметра; сила удара могла активировать батарею. Их нельзя было оставлять дольше полуминуты в разогретом от стрельбы орудии; нагрев снаряда до выстрела мог расплавить амортизирующие прокладки в электронике. В орудиях небольшого калибра (например, 3-дюймовой 50-калиберной зенитке) существовала дополнительная проблема с накоплением медного налета от ведущих ободков снарядов на нарезах ствола; этот проводящий налет мог повлиять на работу взрывателя, блокируя сигнал с антенны. Чтобы содрать налет и “прочистить” ствол инструкции рекомендовали выстреливать осветительный снаряд каждые 40-50 выстрелов.
VT-взрыватели также не могли применяться с трассирующими снарядами – так как ионизированный след от горящего трассера отражал радиоизлучение и мог вызвать преждевременное срабатывание взрывателя. Плотные облака диполей или иллюминационных звездочек также могли заставить взрыватель сработать. При очень интенсивной залповой стрельбе, возможна была и детонация снаряда “об соседа” (хотя артиллеристы отмечали, что вероятность такого совпадения очень невелика). С другой стороны, работа корабельных радаров вообще не сказывалась на эффективности взрывателей из-за тщательного соблюдения разделения рабочих частот.
НА ВООРУЖЕНИИ:
В июле 1941 года, первые прототипы взрывателей были направлены в Дальгрен, для полноценных артиллерийских испытаний. Первоначальной целью тестов было продемонстрировать, что электронные взрыватели способны выдержать выстрел не из специальной испытательной пушки, но из полноценного морского 127-мм орудия. Такой калибр (5 дюймов) был выбран по двум причинам. Во-первых, это был основной калибр флотских зенитных и универсальных орудий. Во-вторых, имевшиеся на тот момент в серийном производстве электрические батареи подходящей мощности и долговечности не удавалось “впихнуть” во взрыватель меньшего калибра. А использование имевшихся в производстве элементов было критической частью всего проекта. VT-взрыватели предполагалось производить в огромных количествах; сотнями тысяч, возможно, миллионами. Поэтому конструкция серийного взрывателя с самого начала проектировалась таким образом, чтобы существующая американская электронная индустрия испытывала наименьшие сложности с переключением на новые компоненты.
После того, как надежность взрывателей была отработана до удовлетворительного уровня, специалисты APL перешли к калибровке. Для серийных снарядов было необходимо тщательно установить зависимость между дистанцией и мощностью отраженного сигнала, чтобы снаряд подрывался именно тогда, когда цель находилась в радиусе разлета осколков.
На полигоне в Нью-Мехико, рабочими местного университета были построены две 76-метровые (250 футов) решетчатые башни, служившие для подвеса мишеней. Между башнями на растянутых тросах подвешивали проволочные модели – в полный размер – немецких, японских и итальянских самолетов. После чего стреляли снарядами с VT-взрывателями мимо моделей, используя высокоскоростные камеры для точной фиксации момента подрыва и расположения точки подрыва относительно мишени.
Нападение Японии на Перл-Харбор и вступление США в войну в конце 1941 года стремительно катапультировали неконтактный взрыватель на вершину флотских приоритетов. Довоенный NDRC сменился Офисом Научных Исследований и Разработок (англ. Office of Scientific Researches & Development – OSRD), с гораздо более широкими полномочиями и ресурсами. “Секция Т” была преобразована в Лабораторию Прикладной Физики (англ. Applied Physics Laboratory) при университете Джона Гопкинса. Ключевым принципом работы APL стало “можно терять деньги, нельзя терять время”; американское правительство было готов без вопросов подписывать чеки на любые суммы, если волшебный взрыватель, на который возлагалось столько надежд, будет готов к производству в течении года.
Одним из ключевых моментов программы было осознанное решение флота и APL не стремиться к высокой надежности серийного взрывателя. Адмиралы и инженеры прекрасно понимали, что доведение взрывателя до совершенства может занять годы. А каждый день без VT-взрывателя приносил новые и новые потери. Расчеты показывали, что VT-взрыватель полностью оправдает себя даже в том случае, если только каждый второй снаряд будет срабатывать как надо – и 50% надежность была установлена в качестве реалистичной достижимой цели.
Для массового производства деталей VT-взрывателей в 1940-1942 году были привлечены пять радиоэлектронных компаний. Каждая из них представила на конкурс дизайн взрывателя, из компонентов собственного производства. Одна компания так и не сумела создать достаточно надежный образец, и была исключена из конкурса. Еще две представили компоненты, удовлетворяющие требованиям военных – но слишком сложные для массового производства. Их продукция использовалась только в опытных целях. Из оставшихся двух компаний, одна сумела организовать массовое производство, но ее компоненты сильно варьировали по качеству, и взрыватели с ними были ненадежны; в 1943 контракт с ней был расторгнут. И только пятая компания - "Sylvania Electric Products Inc." - сумела организовать массовое производство надежных ламп в темпе, доходившем к 1943 году до 250.000 (!) единиц в сутки.
Серийное производство было разделено между рядом поставщиков. Основным производителем ламп была "Sylvania Electric Products Inc.", на заводах которой работало более 10.000 человек. Батареи выпускались "National Carbon" и "Eastman Kodak", в темпе до 100.000 в сутки. "International Resister Company" выпускала резисторы, а "Hoover Company" и "Jefferson Electric" - электромеханические переключатели. Финальная сборка осуществлялась на заводах "Sylvania" и "Radio Corporation of America" . Всего за годы войны армии и флоту США было поставлено более 22 миллионов VT-взрывателей.
12 августа 1942 года, новейший легкий крейсер USS “Кливленд” – только что с верфи – вышел в Чесапикский Залив для совершенно секретных испытаний. Шесть беспилотных самолетов-мишеней были выделены флотом для учебных стрельб. Первый, правда, разбился при взлете, но второй благополучно поднялся в воздух. Зенитки крейсера открыли огонь, и после нескольких близких разрывов успешно отправили беспилотник в воду.
Во второй половине дня, испытания продолжились. Третий дрон поднялся в воздух – и первый же залп крейсера отправил его вниз. На следующий день, еще один дрон был уничтожен столь же эффектно. Два последних испытания были отменены, так как адмиралы сочли, что увидели достаточно. Четыре дрона были сбиты, ценой израсходования всего двенадцати снарядов с VT-взрывателями. С обычными таймерными взрывателями, на это ушло бы минимум вдесятеро больше боеприпасов. Адмиралы увидели чудо… и ухватились за него обеими руками.
Пятого января 1943 года, американское соединение, патрулировавшее к северу от Гвадалканала, было атаковано двумя японскими пикировщиками Aichi D3A (американское кодовое название “Вэл”). Японские самолеты скрытно приблизились под облачной завесой, и американцы заметили их, только когда японцы атаковали. Два американских крейсера получили повреждения; но в состав соединения входил легкий крейсер USS “Хелена”, за несколько недель до этого получивший партию зенитных снарядов с VT-взрывателями. Зенитки крейсера открыли огонь, и успешно поразили отступающий японский “Вэл”, несмотря на отчаянные маневры пилота. Это была первая победа, одержанная с помощью VT-взрывателей.
С этого момента, применение VT-взрывателей американским флотом приобрело все более и более массовый характер. Американцы уже имели самые совершенные на тот момент радары и приборы управления зенитным огнем; их артиллеристы, единственные в мире обучавшиеся на массовых радиоуправляемых мишенях, были прекрасно обучены. Снаряды с VT-взрывателями были логическим завершением этой системы. Именно стремительно растущая эффективность американской флотской ПВО заставила японцев всерьез начать рассматривать применение камикадзе.
Помимо противовоздушной обороны, снаряды с радиовзрывателями также могли эффективно применяться и по наземным целям. Артиллеристам было давно известно, что наибольший эффект осколочно-фугасные снаряды дают при воздушном подрыве на небольшой высоте над землей – в то время как при наземном подрыве, часть энергии взрыва и осколков бесполезно уходит в землю. Однако ни дистанционные трубки, ни механические таймеры не обладали достаточной точностью, чтобы подорвать снаряд в нескольких метрах над грунтом. Стреляющие по настильной траектории пушки могли использовать т.н. “отскакивающие” взрыватели (которые срабатывали после того, как снаряд рикошетировал от грунта), но они были довольно неточны и непригодны для навесного огня гаубиц и минометов.
VT-взрыватели были идеальным решением проблемы. Они обеспечивали подрыв снаряда на установленной высоте над грунтом – достаточно было просто отключить “фильтр поверхности”. Но несмотря на завораживающие перспективы и постоянные запросы армии, американский комитет начальников штабов долгое время отказывался дать согласие на применение VT-взрывателей в Европе.
Генералов и адмиралов волновали вопросы безопасности; если на море шанс, что неприятель заполучит несработавший взрыватель были пренебрежимо малы, то на суше такое вполне могло случится. Американские военные опасались, что, заполучив образец взрывателя, немцы сумеют в нем разобраться – и во-первых, разработать средства противодействия, а во-вторых, скопировать технологию для собственных зениток. И то и другое могло сильно осложнить жизнь американских военных.
Твердое сопротивление применению VT-взрывателей в Европе было поколеблено только во второй половине 1944 года. Начатый немцами “роботблиц” – бомбардировка Лондона самолетами-снарядами “Фау-1” – породил существенный кризис, существующие британские зенитки не могли эффективно бороться с такими маленькими и быстрыми мишенями. Обдумав ситуацию, американские штабисты решили, что применение новой технологии для обороны британских островов будет достаточно безопасно, и направили для защиты Лондона 90-миллиметровые зенитки с VT-взрывателями. Высокая эффективность в этой роли сподвигла американских военных использовать VT-взрыватели и для защиты других тыловых позиций, вроде Антверпена.
На фронте же, первое применение VT-взрывателей состоялось в самом конце 1944 года, когда союзные войска остановили немецкое контрнаступление в Арденнах и сами перешли в наступление. К этому времени, вопросы безопасности уже американцев особо не волновали; Третий Рейх явно доживал последние месяцы, и было очевидно, что у немцев просто не хватит времени воспользоваться трофейной технологией. Поэтому американские войска получили разрешение применять VT-взрыватели на гаубичных снарядах, обеспечивая их подрыв на оптимальной высоте над грунтом.
Эффект был незамедлителен. В захваченных американцами отчетах немецких офицеров отмечались все более частые акции массового неповиновения – немецкие солдаты отказывались покидать укрытия, утверждая, что огонь американской артиллерии делает такие попытки самоубийственными. Лично понаблюдав за действием VT-взрывателей на передовой, генерал Паттон заметил, что “эта технология заставляет полностью переосмыслить всю тактику современной войны”.
Программа VT-взрывателей была самым масштабным и успешным научно-технологическим проектом США в годы Второй Мировой Войны. Многие миллионы долларов и бессчетное множество человеко-часов были брошены в этот проект. По затратам времени и ресурсов, она уступала исключительно проекту «Манхэттен» — но в отличие от атомной бомбы, VT-взрыватели успели к самому пику конфликта, и сыграли в нем чрезвычайно важную роль. По американским подсчетам, для поражения одного японского самолета в войне на Тихом Океане требовалось более 1000 зенитных снарядов с обычными взрывателями — или менее 250 с VT-взрывателями.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2025-05-25 12:08 pm (UTC)Скоро ли мы прочитаем книги про доблестных русских попаданцев, срывающих VT проект ?
no subject
Date: 2025-05-25 12:11 pm (UTC)Не упоминайте попаданцев в приличном обществе.
no subject
Date: 2025-05-25 12:45 pm (UTC)а что за компания производила по 250к взрывателей в день?! Просто это ИМХО даже не соти, а тысячи сотрудников должны быть
no subject
Date: 2025-05-25 12:58 pm (UTC)Моя ошибка — не взрывателей, а ударостойких ламп к ним. Компания это была "Sylvania Electric Products Inc. ", на ее фабрике работали более 10.000 сотрудников.
no subject
Date: 2025-05-25 01:45 pm (UTC)250к ламп- тоже могучее производство!
no subject
Date: 2025-05-25 01:50 pm (UTC)Yep! На фото там как раз изображение одного из рабочих блоков фабрики — особенно впечатляет огромный комплекс ламп, предназначенных чтобы равномерно и с минимальными тенями освещать рабочие места.
no subject
Date: 2025-05-25 02:29 pm (UTC)Технология победы, че. Остается только добавить, что без базы в виде американской радиопромышленности вряд-ли что вышло бы.
no subject
Date: 2025-05-25 02:33 pm (UTC)Yep. Даже для американцев, промышленное производство VT-взрывателей было... монументальной задачей.
no subject
Date: 2025-05-25 04:11 pm (UTC)no subject
Date: 2025-05-25 04:35 pm (UTC)Ооо, добрались до самого чудо-оружия, спасибо.
Подрывы бомб с ним -вообще нечто.
no subject
Date: 2025-05-25 04:41 pm (UTC)Они, да) С репутацией более чем заслуженной.
no subject
Date: 2025-05-25 04:43 pm (UTC)Пожалуйста! Но для авиационных боеприпасов и ракет использовали радиовзрыватели других типов. Там не требовалась мега-живучесть, но зато требовалась, например, активация без раскрутки до безумного числа оборотов.
no subject
Date: 2025-05-25 04:52 pm (UTC)Круто :)
Просто люблю зрелищные бабахи :)
no subject
Date: 2025-05-25 04:58 pm (UTC)no subject
Date: 2025-05-25 05:12 pm (UTC)Судя по всему, свет там самый обычный, строенные прямоугольные рефлекторы-корыта над левыфм рядом станков. Фигуристые коробки, похожие на современные светильники на рельсах, это петли трёх конвейеров для чистых деталей с этими самыми чистыми коробками.
no subject
Date: 2025-05-25 05:16 pm (UTC)Хм, спасибо за прояснение!
no subject
Date: 2025-05-25 05:17 pm (UTC)Слегка позабытый титан)
no subject
Date: 2025-05-25 05:18 pm (UTC)Там ещё и Голливуд понадобился. На тот момент только подрядчики голливудских фирм освоили достаточно массовое производство фальшивых драгоценностей, для реквизита, и накопили богатый опыт производства мелких деталей самой разной формы, но при этом не "ювелирными" технологиями, годными только для относительно мягких металлов, а разнообразной "классикой", только очень маленькой. А часть деталей прицела Нордена так по мастерским Голливуд Хиллс и делали, никому за разумное время передать не смогли.
no subject
Date: 2025-05-25 05:43 pm (UTC)Фигассе... Спасибо, этот нюанс вообще не знал.
no subject
Date: 2025-05-25 05:45 pm (UTC)Я, честно признать, тоже!
no subject
Date: 2025-05-25 05:45 pm (UTC)Ого! Был не в курсе, спасибо!
no subject
Date: 2025-05-25 06:46 pm (UTC)Вот, например, модели радиоприемников, выпуск которых начался в США в 1940-м:
https://www.radiomuseum.org/r/sonora_rad_candid_kg_80.html
и
https://www.radiomuseum.org/r/rca_bp10.html
В целом, задача все же требовала усилий, но ничего невозможного для американской промышленности того времени в этом не было.
no subject
Date: 2025-05-25 07:10 pm (UTC)"Прибор называется полупортативным, если снабжён ручкой, и портативным, если снабжён двумя ручками".
Если серьёзно, то радиоприёмник сделать несколько проще, если им не предполагается стрелять из пушки. И ещё, радиоприёмник сделать несколько проще, чем в меньшем объёме радиопередатчик, радиоприёмник, и специализированный компаратор. А если все сопутствующие трудности перемножить, и добавить третью -— необходимость выпуска миллионными сериями с минимумом брака, то как раз монументальность и получится.
no subject
Date: 2025-05-25 07:25 pm (UTC)Все же есть сильная разница между просто радио, и радио которым стреляют из пушки.
no subject
Date: 2025-05-25 08:08 pm (UTC)Вот, например, радиоприемники линейки "Trans-Oceanic", производившиеся Zenith Radio Company:
https://en.wikipedia.org/wiki/Trans-Oceanic
Гражданская модель оказалась вполне сопоставима с радиоприемниками, разработанными по армейским спецификациям.
"That was just in time to supply a few lucky World War II soldiers with a rugged portable that they and their buddies could use anywhere in the world. TransOceanic ads from these years feature testimonials from grateful owners, describing how their faithful sets survived dunking, falling from jeeps, extreme climactic conditions and other misadventures in faraway lands, all the the while providing welcome news and entertainment from home."
https://antiqueradio.org/zen15.htm
Разница между радио существует, но американской промышленности было вполне по силам нивелировать её.