Механические самураи: активный фотоэлектрический взрыватель Тип 3

[Граф Цеппелин]

Небольшое дополнение к моему самому первому циклу статей о ранних управляшках:

АКТИВНЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВЗРЫВАТЕЛЬ ТИП 3:



К окончанию Первой Мировой Войны, осколочно-фугасные снаряды, поражающие цель осколками и сверхдавлением ударной волны, прочно заняли нишу основного артиллерийского боеприпаса (потеснив прежнего фаворита – шрапнель). Фугасы были самым эффективным средством поражения полевых укреплений и окопавшейся пехоты. Но была проблема: математическое моделирование взрывов показывало, что оптимальный поражающий эффект достигается когда фугас взрывается не при ударе о землю, а на небольшой высоте над ней. Оставалось только понять, как добиться этого на практике.



Решение задачи неконтактного подрыва фугаса оказалось непростой головоломкой. Инженеры экспериментировали с различными типами таймерных (отсчитывающих время) и барометрических (реагирующих на изменение атмосферного давления) взрывателей, но все эти устройства давали слишком большой разброс. Снаряд или взрывался слишком низко, или слишком высоко. Требовалось какое-то устройство, способное точно определить расстояние до поверхности.

В конце концов, проблему первыми решили американцы, при помощи радарного взрывателя VT (англ. Variable Time – Варьирующее Время, это название было дано в целях конспирации, чтобы создать у вражеской разведки впечатление, что речь идет о взрывателе с особо точным электронным таймером). Разработанный первоначально для зенитных снарядов, этот взрыватель реагировал на отраженное от цели “эхо” собственного радарного сигнала, был компактен, чрезвычайно прочен (ведь от него требовалось выдерживать колоссальное ускорение пушечного выстрела!) и с успехом был адаптирован для неконтактного подрыва фугасных снарядов и авиабомб. О его эффективности, генерал Паттон в 1945 году писал, что “применение неконтактных взрывателей в артиллерии полностью меняет аксиомы наземной войны”.

Но помимо США, создать активные неконтактные взрыватели в годы Второй Мировой сумела только одна держава. Япония.

Японский неконтактный взрыватель Тип-3 был активным фотоэлектрическим. Он предназначался для подрыва фугасных авиабомб на оптимальной высоте над землей. Мощная лампа в носу бомбы направляла вниз узкий луч света, пульсирующий в заданном ритме. Расположенный рядом фотоэлемент воспринимал отраженный от поверхности свет лампы, и когда уровень освещенности на фотоэлементе достигал порогового значения – бомба взрывалась. Чтобы случайная засветка (или намеренные помехи) не заставили взрыватель сработать преждевременно, лампа и фотоэлемент работали в очень тщательно синхронизированном цикле: взрыватель срабатывал, только если принимаемый сигнал соответствовал ритму пульсаций излучаемого луча. Такой взрыватель могу устанавливаться на стандартные авиационные бомбы Тип 3 No.25 (весом 250 кг) и Тип 3 No.80 (весом 800 кг).



Тип 3 No.25 (слева) и Тип 3 No.80 (справа).

За создание принципиально нового взрывателя для японских авиабомб отвечал Ивао Арисака, капитан Японского Императорского Флота. Выпускник военно-морского училища, он окончил Токийский Университет в 1934, служил офицером связи на авианосце “Хосе”, а затем был направлен в Первую Военно-Морскую Техническую Лабораторию арсенала флота в Каназаве. Интересно отметить, что в 1940 году Арисака провел шесть месяцев в Нью-Йорке как “инспектор по электронике”, формально от японской компании, занимавшейся покупками американского оборудования.

Как отмечали американские следователи, Арисака “отличался готовностью к сотрудничеству и очень подробно рассказывал о механизме действия взрывателя” (стоит отметить, что подобное поведение было достаточно характерно для японцев. Поскольку традиционные нормы поведения не предусматривали ни пленения, ни тем более капитуляции страны, большинство японцев понятия не имели, как вести себя в плену. И с готовностью рассказывали все, что знали).

Другими участниками работы над проектом были лейтенант Иши Кодзиро, работавший в фирме “Sumimoto Inc.” над электронными лампами для взрывателя, коммодор Такаги, профессор Асада из имперского университета в Осаке, и лейтенант Тадаши Сато. Последний, по словам Арисаки, и предложил саму идею фотоэлектрического взрывателя. Выяснить, так ли это, американские следователи не смогли; лейтенант Сато был тяжело болен, и американские военные не стали подвергать его допросу.


УСТРОЙСТВО:

Неконтактный фотоэлектрический взрыватель Тип-3 был довольно массивной конструкцией, устанавливаемой в носовой части стандартной 250-кг или 800-кг фугасной авиабомбы. Корпус его имел цилиндрическую форму, диаметром примерно 25 см, и длиной около 34 см. В плоской передней части имелись три прозрачных окошка: за одним помещался циферблат таймера, два других служили для размещения источника света и фотоэлемента соответственно.



Схема работы взрывателя Тип 3.

Источником света служила мощная 50-ваттная, 12-вольтная лампа, расположенная за прозрачным окошком в носу бомбы. Коллиматорная стеклянная линза диаметром 4 сантиметра и фокусным расстоянием в 2,5 см собирала свет от лампы в узкий, более-менее параллельный луч. Расчетный ресурс лампы составлял около часа (что, впрочем, не имело значения, так как время падения бомбы не превышало нескольких минут) при силе света в 140 свечей.

Чтобы добиться пульсации луча, перед линзой был установлен вращающийся экран в виде диска с прорезями. Диск приводился во вращение 6-ваттным, 12-вольтным электромотором, который при помощи редуктора придавал ему 3600 оборотов в минуту (60 оборотов в секунду). Количество прорезей на диске было подобрано таким образом, чтобы при вращении, луч пульсировал с частотой 900-1000 циклов в секунду.



Взрыватель Тип 3 со снятым кожухом. Виден диск с прорезями.

Приемное устройство представляло собой цезиевый фотоэлемент PL50V1, разработанный специально для использования во взрывателях компанией “Mazura Co.” в Кавасаки. Он размещался в носу бомбы за вторым прозрачным окошком. Двояковыпуклая линза диаметром 12 см и фокусным расстоянием 15 см собирала приходящий свет (в первую очередь, от светового “зайчика”, оставляемого лучом самой бомбы на поверхности под ней) и фокусировала его на фотоэлементе, обеспечивая высокую чувствительность. Разработке фотоэлемента было уделено особое внимание: чтобы надежно выполнять свою работу, он должен был плавно реагировать на изменение освещенности, без “пиков”.

Выходной сигнал фотоэлемента поступал в двухконтурный усилитель. Он изготавливался той же “Mazura Co.” и состоял из двух вакуумных ламп-триодов, установленных последовательно. Коэффициент усиления составлял максимально до 80 децибел.

Обработкой сигнала занимался логический контур на основе аргоновой электронной лампы-тиратрона модели XB767A. Этот тиратрон был специально разработан для использования во взрывателе токийской компанией “Sumimoto Inc.” Он был рассчитан на “полевые” условия, отличался повышенной прочностью и способностью надежно и устойчиво работать, несмотря на механические вибрации.



Электронная схема взрывателя Тип 3.

Оба триода усилителя и тиратрон логического контура были соединены с селектором, размещенным на валу электромотора, вращающего диск перед лампой. Таким образом, пульсация источника света и работа приемной системы были тщательно синхронизированы. Усиливались и обрабатывались только те сигналы, которые поступали с частотой 900-1000 циклов в секунду. Когда частота усиленного сигнала фотоэлемента, поступающего в виде напряжения на сетку тиратрона, совпадала с частотой, задаваемой селектором на аноде, тиратрон подавал ток на детонатор бомбы.

Электроника взрывателя Тип-3 питалась от одной 12-вольтной и двух 67,5-вольтных солевых батарей. Блок питания был рассчитан на 10 ампер на протяжении 10 минут.

Поскольку взрыватель Тип-3 отличался очень высокой чувствительностью, на нем применили значительное количество предохранительных мер. Взведение взрывателя осуществлялось механической вертушкой, раскручиваемой набегающим потоком воздуха и выкручивающей винт безопасности. Сама вертушка во избежание преждевременного выкручивания, блокировалась вытяжной шпилькой, соединенной фортепьянной струной с вытяжным шнуром, соединяющим бомбу с бомбодержателем. Чтобы фотоэлемент не включился слишком рано, использовался механический таймер, устанавливаемый перед вылетом на задержку от 0 до 30 секунд (обычно использовалась задержка в 15 секунд). Таймер отсчитывал время с момента запуска электромотора взрывателя и устанавливался при помощи винта.

ПРИМЕНЕНИЕ:

Применение взрывателя Тип-3 выглядело следующим образом:

* Перед снаряжением бомбы, механик снимал с взрывателя защитный кожух, устанавливал батареи и проверял работу тиратрона с помощью переносного вольтметра. При этом он резко встряхивал взрыватель, чтобы убедиться, что вибрации не сказываются на работе логического контура.



Меры безопасности взрывателя Тип 3.

* Предохранительные заглушки таймера извлекались, и заменялись вытяжными чеками. На боковой части взрывателя устанавливалась вертушка безопасности, блокированная предохранительной шпилькой, соединенной фортепьянной струной с вытяжным шнуром бомбы.

* Взрыватель помещался в стандартный разъем на осколочно-фугасной авиабомбе (250-кг или 800-кг), соединялся с детонатором бомбы и закреплялся болтами. Таймер устанавливался на необходимую задержку.

* Бомба подвешивалась на бомбодержатель самолета. Механик соединял кабель взрывателя с разъемом на самолете, тем самым подключая электронику к панели управления бомбардира. Затем он соединял вытяжной шнур с бомбодержателем.

* Бомбардир в кабине последовательно включал взрыватель Тип 3 на каждой подвешенной бомбе (стандартная панель допускала установку до четырех таких бомб) и проверял работу устройства. Механик извлекал вытяжную чеку таймера.



Панель управления бомбардира.

* Самолет поднимался в воздух и летел к цели.

* Примерно за минуту до сброса, бомбардир включал взрыватель выбранной для сброса бомбы. Это было необходимо, чтобы успели прогреться электронные лампы устройства.

* Бомба сбрасывалась. Вытяжной шнур выбирался, и активировал переключатель, который подключал собственные батареи взрывателя и отключал питание с борта самолета.

* Вслед за вытяжным шнуром выдергивалась фортепьянная струна, извлекая предохранительную шпильку из вертушки. Вертушка раскручивалась набегающим потоком воздуха и разблокировала подачу тока на электромотор.

* Электромотор раскручивался, и загоралась лампа источника света. Спустя предустановленную задержку, таймер разблокировал фотоэлемент и взрыватель Тип-3 начинал работу.

* Когда бомба оказывалась достаточно низко, фотоэлемент начинал реагировать на отраженный от поверхности пульсирующий свет. Точная высота подрыва не была определена, так как зависела от светоотражающих свойств поверхности. В целом, предполагалось, что взрыватель сработает на высоте от 5,5 до 14 метров (18-45 футов). При этом взрыватель Тип-3 с равной эффективностью работал как в ночных, так и в дневных условиях освещенности.

ПРИМЕНЕНИЕ:

Взрыватели Тип-3 поступили на вооружение в японской морской авиации в июле 1944 года. Они ограниченно применялись в боевых действиях на Филиппинах и на Окинаве. Точных данных об их боевой эффективности нет (что неудивительно – при огромном масштабе использования обеими сторонами боеприпасов, отследить применение сравнительно небольшого числа бомб просто не представлялось возможным), но по косвенным данным можно предположить, что оно было достаточно эффективным. Вероятно, большая часть запаса взрывателей после Окинавы была оставлена в резерве, как средство против угрозы американского вторжения на японские острова.



Диаграмма чувствительности цезиевого фотоэлемента взрывателя Тип 3.

Всего было изготовлено 1500 взрывателей Тип-3. Хотя американцы отмечали, что на осмотренных ими образцах взрывателей стояли более высокие серийные номера – до 1685-го – японские инженеры утверждали, что завышенная нумерация была введена намеренно для введения противника в заблуждение. Высокая сложность взрывателя и ограниченные возможности японской электронной промышленности затрудняли его внедрение.

Американцы, заполучившие после капитуляции Японии образцы взрывателя Тип 3, высоко оценили этот экземпляр японской технологии. По мнению американских экспертов, конструкция взрывателя была изящна и оригинальна, использованные технические решения (в особенности фотоэлемент и тиратрон) заслуживали самой высокой оценки. Оценили американцы и надежность взрывателя.

Особенно отмечалось, что взрыватель Тип-3 отличается очень высокой помехоустойчивостью; хотя направленный на бомбу прожектор теоретически мог заставить взрыватель сработать преждевременно, подстроить пульсации луча прожектора под цикл работы взрывателя было бы непросто. Кроме того – поскольку поле зрения фотоэлемента было довольно узким – прожектор должен был бы находиться небезопасно близко к точке падения самой бомбы. Наконец, использование таймера задержки означало, что любая световая помеха может быть эффективна лишь в последние секунды полета бомбы (до этого ее фотоэлемент просто не работал). В целом, американцы пришли к выводу, что нарушить работу взрывателя Тип-3 противнику очень непросто. Японские инженеры, хотя и не занимались специально разработкой средств противодействия, тоже отмечали, что по их мнению взрыватель Тип-3 весьма устойчив к неприятельским усилиям.

ИСТОЧНИКИ:

* Description and Operation of Japanese Type 3 Photoelectric Fuse - US naval technical mission to Japan (1945).
* Japanese Explosive Ordnance – Bombs, Bomb Fuzes, Land Mines, Grenades, Firing Devices and Sabotage Devices - TM 9-1985-4/TO 39B-1A-11 (1945).

[Crusader]

 Вот японцы вообще выше головы прыгнули.

 Как всегда грац, Коллега.

[Владимирович]

оригинально вышло, но в снаряд не вставить, полагаю

[Граф Цеппелин]

оригинально вышло, но в снаряд не вставить, полагаю

Нет, не выдержит ускорений - слишком много движущихся и хрупких частей. Но вот в зенитную ракету вполне мог бы влезть.

Вот японцы вообще выше головы прыгнули. Как всегда грац, Коллега.

Спасибо!

[инженер-исследователь]

    В книге "Чума от дьявола" про отряд 731, было написано, что у японцев был контактоно-неконтактный взрыватель "мать и дочь", состоящий из двух бомб, одна из которых была оснащена радиопередатчиком, а вторая радиоприёмником и вторая бомба взрывалась сразу когда прекращала принимать сигналы от первой, а первая бомба была оснащена обычным взрывателем, бомбы сбрасывались с небольшим интервалом и первая начинала свою передачу, когда первая взрывалась, передача,естественно прекращалась ,что приводило к подрыву второй бомбы. Меня интересует, можно ли узнать подробности такой схемы?

[Affidavit Donda]

Как всегда великолепно!

[Affidavit Donda]

состоящий из двух бомб, одна из которых была оснащена радиопередатчиком, а вторая радиоприёмником и вторая бомба взрывалась сразу когда прекращала принимать сигналы от первой, а первая бомба была оснащена обычным взрывателем, бомбы сбрасывались с небольшим интервалом и первая начинала свою передачу, когда первая взрывалась, передача,естественно прекращалась ,что приводило к подрыву второй бомбы

Дорого, ненадёжно и точность — поллаптя по карте.

[Граф Цеппелин]

В книге "Чума от дьявола" про отряд 731, было написано, что у японцев был контактоно-неконтактный взрыватель "мать и дочь", состоящий из двух бомб, одна из которых была оснащена радиопередатчиком, а вторая радиоприёмником и вторая бомба взрывалась сразу когда прекращала принимать сигналы от первой, а первая бомба была оснащена обычным взрывателем, бомбы сбрасывались с небольшим интервалом и первая начинала свою передачу, когда первая взрывалась, передача,естественно прекращалась ,что приводило к подрыву второй бомбы. Меня интересует, можно ли узнать подробности такой схемы?

Ни разу не слышал, и ни один документ не упоминал ничего подобного. Проверю, но есть сомнения.