Глава 5. О торпеде тип 93
Введение
Пятая глава — это рассказ о торпеде тип 93, кислородной торпеде, которой бывший Императорский флот Японии по праву гордился перед всем миром. Однако в этот раз речь пойдёт не об истории её разработки, тактико-технических характеристиках или способах применения, а, с несколько более «маньячным» подходом для энтузиастов, об устройстве её энергосиловой установки.

(Торпеда тип 93, захваченная американскими военными во время войны на Тихом океане)
Хотя, я полагаю, среди посетителей этого сайта вряд ли найдутся те, кто думает, что топливом для кислородной торпеды является сам кислород...
Содержание
Энергосиловая установка:
　　　　　1. Торпеда тип 90 (пример использования сжатого воздуха)
　　　　　2. Торпеда тип 93
О «жидкости №1»
Метод удаления солевых отложений
(Дополнение) Об удалении остатков масла

Отредактированно WindWarrior (24.08.2025 04:12:39)

О энергосиловой установке торпеды тип 93
При использовании сжатого воздуха, как в торпеде тип 90, азот, составляющий большую часть воздуха, не участвует в движении торпеды и просто выбрасывается. Если бы можно было использовать чистый кислород, исключив азот, эффективность всей энергосиловой установки значительно бы возросла. В этом и заключается основной принцип кислородной торпеды.
Ниже приведена упрощенная схема энергосиловой установки торпеды тип 93. Она также сделана максимально простой, чтобы вы могли сравнить ее со схемой торпеды тип 90.

Слева направо, сверху вниз :
燃料室 (нэнрё:-ситцу) — топливный резервуар
分離器 (бунрики) — сепаратор
起動弁 (кидо:бэн) — запирающий клапан
不還弁 (фуканбэн) — невозвратный клапан
発停装置 (хаттэй со:ти) — машинный кран
第二空気室 (дай-ни куки-ситцу) — резервуар с «воздухом № 2» (O2)
緩衝器 (кансё:ки) — компенсатор
第一空気室 (дай-ити куки-ситцу) — резервуар с «воздухом № 1»
調和器 (тё:ваки) — регулятор давления
加熱装置 (канэцу со:ти) — парогазогенератор
主機械 (сюкикай) — главная машина
海水ポンプ (кайсуй помпу) — насос морской воды
Поскольку сжатый воздух, использовавшийся до торпеды тип 90, был заменен чистым кислородом, отсутствие азота позволило уменьшить объем воздушного резервуара. И наоборот, при том же объеме можно было увеличить время работы двигателя и значительно поднять дальность хода. Однако чистый кислород чрезвычайно опасен и сложен в обращении, так как трение или нагрев легко приводит к возгоранию.
Поэтому с самого начала запуска двигателя нельзя было использовать 100% кислород. Для первоначального запуска требовался обычный воздух с низкой концентрацией кислорода. Причем не просто сжатый воздух, а осушенный воздух, очищенный от влаги и масла.
Для того чтобы запустить двигатель на этом осушенном воздухе и постепенно увеличивать концентрацию кислорода, был установлен небольшой бак со сжатым воздухом. Это и стало главной «изюминкой» кислородной торпеды. Чтобы скрыть факт использования кислорода и осушенного воздуха для запуска, в старом Императорском флоте этот пусковой воздух называли «Воздух №1» (Икку), а чистый кислород — «Воздух №2» (Нику). «Икку» и «Нику» - сокращения от приведённых выше полных названий.
В торпеде тип 90 для впрыска топлива использовалась пресная вода, но с увеличением дальности хода при использовании кислорода потребовалось бы большое количество пресной воды (а значит, и большой бак). Поэтому было решено заменить ее на морскую воду и установить насос для ее забора.
Сначала открывается запирающий клапан, а затем машинный кран. «Воздух №1» (осушенный воздух) через регулятор давления и парогазогенератор поступает в главную машину, запуская поршни.
Когда давление в резервуаре «воздуха №1» становится ниже давления кислорода во резервуаре «воздуха №2», невозвратный клапан позволяет кислороду поступать из второго резервуара в первый, постепенно увеличивая концентрацию. Часть «воздуха №1» также поступает в компенсатор, вытесняя оттуда воду, которая, в свою очередь, подает топливо из топливного бака через сепаратор в парогазогенератор.
Когда главная машина начинает вращаться, запускается насос морской воды, и морская вода подается в компенсатор. Когда давление морской воды в компенсаторе уравновешивается с давлением воздуха (постепенно замещающегося кислородом), вслед за пресной водой в топливный бак и парогазогенератор начинает поступать морская вода. В парогазогенератор последовательно подаются воздух с возрастающей концентрацией кислорода, топливо и вода, и в подходящий момент запальное устройство поджигает смесь, переводя в парогазовый режим.
Компенсатор обеспечивает подачу пресной воды в топливный бак и парогазогенератор до тех пор, пока насос не создаст достаточное давление морской воды. Он также балансирует давление морской воды с давлением регулятора для предотвращения пульсаций и сбрасывает излишки морской воды за борт.
Сепаратор в топливном баке предназначен для обеспечения подачи топлива до самого конца, даже если торпеда испытывает бортовую качку (вращение по продольной оси).
После сгорания в парогазогенератор остаются в основном углекислый газ и вода, за исключением небольшого количества солей из морской воды. Углекислый газ очень хорошо растворяется в воде, поэтому, за исключением начального этапа хода на «воздухе №1», выхлопных газов практически не остаётся, что делает торпеду почти бесследной. Это огромное преимущество для неё. Конечно, это был не главный замысел создания кислородной торпеды, а побочный эффект применения чистого кислорода.
Благодаря этому торпеда тип 93 имела мощность 520 л.с., массу боевого зарядного отделения 490 кг и дальность хода 20 000 метров на скорости 49 узлов. Она значительно превосходила по характеристикам не только торпеду тип 90 (масса боевого зарядного отделения 376 кг, дальность 7 000 метров на 46 узлах), но и торпеды других ведущих морских держав того времени.
...В теории всё просто, но на практике было множество проблем: кислород не терпит масла и трения, нельзя было использовать уплотнительные прокладки для герметизации, а неправильное сгорание немедленно приводило к взрыву.
Например, если сгорание не завершалось внутри парогазогенератора, пламя могло повредить нижнюю часть камеры сгорания или клапаны, что требовало тщательной проработки конструкции форсунок для кислорода, топлива и морской воды.
История разработки до этого момента также очень интересна, но подробности мы опустим и, возможно, вернемся к ним в другой раз.
Разработка этой кислородной торпеды началась в 5-м году эры Сёва (1930 году), когда Морской технический департамент направил в Арсенал флота в Курэ распоряжение о проведении НИОКР. Исследованиями и проектированием занимался инженер-капитан 2-го ранга Сидзуо Ояги. В 7-м году эры Сёва (1932 год) была создана экспериментальная торпеда «Ко» (試製魚雷庚 - сисэй гёрай ко:, «седьмая»), которая, как говорят, послужила для экспериментальной отработки ключевых технологий для будущей торпеды тип 93. Да, в современном японском первый - 甲 и седьмой - 庚 циклические знаки имеют одинаковое онное чтение - ко:.
Затем было решено разработать для крейсеров кислородную версию торпеды тип 90 путем ее модификации. Это была экспериментальная торпеда «А» (試製魚雷Ａ), за которую отвечали инженер-капитан 2-го ранга Тосихидэ Асакума из Морского технического департамента и техник Ацуси Кусуноки.
В 8-м году эры Сёва (2593 г. по имперскому летосчислению, 1933 год) после испытательных пусков она получила временное название торпеда тип 93, а 28 ноября 10-го года эры Сёва (1935 год) приказом №50 была принята на вооружение как торпеда тип 93 модель 1.
Тем не менее, после принятия на вооружение в различные узлы были внесены исправления и улучшения, и на корабли фактически поступила торпеда тип 93 модель 1 второй модификации.

Отредактированно WindWarrior (24.08.2025 20:26:42)

Метод удаления солевых отложений
Как я уже говорил, в торпеде тип 93 для впрыска топлива и охлаждения парогазогенератора вместо пресной воды, как в торпеде тип 90, использовалась морская вода. Это приводило к отложению солей в трубопроводах, а также к их кристаллизации в парогазогенераторе и цилиндрах главной машины, что требовало принятия мер.
Для удаления солевых отложений были применены следующие два метода:
Хлорид цинка
В трубопроводах от топливного бака до парогазогенератора соли из морской воды не представляли большой проблемы, но серьезные трудности возникали после сгорания в парогазогенераторе. В частности, соли могли скапливаться и забивать сопла, что было бы фатально.
Изначально для подбора оптимальной формы сопла была предпринята попытка визуализировать газовый поток с помощью впрыска алюминиевого порошка, однако этот эксперимент оказался неудачным.
Решение было найдено путем добавления в топливо небольшого количества хлорида цинка (ZnCl2), что уменьшало кристаллизацию солей. Считается, что идея использования хлорида цинка принадлежала инженеру-капитану 2-го ранга Сэйдзи Нарусэ, который отвечал за разработку экспериментальной торпеды F (торпеды с турбинной энергосиловой установкой для эсминцев).
Цилиндры главной машины
Продукты сгорания из парогазогенератора вдувались в цилиндр, где их расширение двигало поршень. В конечном итоге именно здесь кристаллизовались соли из морской воды.
Поскольку невозможно было вывести все соли вместе с остаточными газами, они постепенно накапливались внутри. Проблема была решена путем изготовления головки цилиндра из медной пластины определённой формы. Эта медная пластина деформировалась, создавая дополнительное пространство для скопившихся отложений.
Это решение было найдено еще на стадии разработки экспериментальной торпеды «Ко».
Кстати, оба этих метода удаления солей были также применены в торпеде тип 95.

(Упрощенная схема устройства торпеды тип 95 модель 2)
Изначально я хотел написать эту статью в блоге именно об удалении солевых отложений, но для этого пришлось сначала рассказать о энергосиловой установке, из-за чего текст получился длинным.
О торпедах старого Императорского флота можно рассказать еще много интересного, не только о главных машинах, но и о рулевых машинках, системах управления, взрывателях и других механизмах. Но об этом как-нибудь в другой раз, если будет возможность.