RIM-2 "Terrier" - сторожевой пёс американского флота (часть II)
Продолжение: начало (часть I) здесь
НАВЕДЕНИЕ:
Как уже упоминалось выше, существовали два принципиальных способа наведения “Терьера”: метод “осёдланный луч” для BW и BT-версий, и метод полуактивного самонаведения для HT-версии. Суть первого метода заключалась в том, что цель отслеживалась вращающимся лучом корабельного радара, совершающим обороты вокруг линии визирования цели.
Схема наведения методом "осёдланный луч"
Вместе с лучом радар передавал особым образом кодированный сигнал, который воспринимала автоматика летящей ракеты. Передаваемый код менялся в зависимости от положения луча. То есть если летящая по лучу ракета отклонялась от оси вращения луча, то по принимаемому сигналу автопилот сразу понимал: куда именно, и насколько.
Метод полуактивного самонаведения заключался в том, что цель “подсвечивалась” непрерывным лучом корабельного радара. Антенна на борту ракеты принимала отраженное от цели “эхо” луча, и автоматически сопровождала цель по этому “эху”. Автопилот ракеты вел ее в точку перехвата, используя метод сближения с постоянным углом упреждения - то есть поддерживал ракету так, чтобы угол, под которым антенна видит цель, оставался постоянным. Если угол менялся, ракета автоматически доворачивала.
Схема полуактивного самонаведения
Основной РЛС целеуказания для “Терьера” был радар AN/SPG-55, способный обеспечивать наведение ракет как методом “осёдланный луч” так и методом полуактивного самонаведения. Именно эта РЛС устанавливалась на абсолютном большинстве носителей “Терьеров”. Самые первые ракетные крейсера типа “Бостон” и “Провиденс” оснащались более примитивной РЛС AN/SPQ-5, которая была способна только к наведению методом “осёдланный луч” и могла использоваться только для ракет BW и BT версий.
РЛС целеуказания AN/SPG-55 на эсминце "Фаррагут".
РЛС целеуказания AN/SPG-55 использовала антенну Кассегреновского типа - то есть состоящую из большого параболического отражателя и расположенного в его фокусе небольшого гиперболического переотражателя. Параболический отражатель был устроен так, что отражал волны как с вертикальной, так и с горизонтальной поляризацией, но при этом поворачивал их на 90 градусов (то есть горизонтальная поляризация при отражении менялась на вертикальную). Гиперболический переотражатель же отражал только волны с горизонтальной поляризацией, а с вертикальной - пропускал.
В вершине параболической “тарелки” находился импульсный облучатель “органного” типа, с четырьмя расположенными прямоугольником рупорами. Он посылал на переотражатель импульсы горизонтально поляризованного излучения С-диапазона (4-8 гигагерц). Переотражатель, как уже говорилось выше, горизонтально поляризованное излучение отражал, и “разбрасывал” его по поверхности параболической антенны.
Отражаясь же от параболической “тарелки”, импульсы меняли свою поляризацию на вертикальную - и теперь свободно проходили сквозь переотражатель. Таким вот сложным образом антенна генерировала очень узкие лучи высокой мощности для сопровождения цели и наведения ракет.
В фокусе гиперболического отражателя находились еще два рупорных облучателя, работающих в Х-диапазоне (8-12 гигагерц), в режиме непрерывного излучения. Один рупор был направлен на антенну, второй вовне; они использовались для “подсветки” цели, чтобы на нее могли наводиться ракеты с полуактивным радиолокационным самонаведением.
Наконец, сбоку от основной антенны размещалась небольшая вспомогательная - способная, как и основная, генерировать вращающийся приводной луч наведения ракет, но меньшей мощности и более широкий. Задачей вспомогательной антенны было “подхватить” широким лучом стартующую ракету и направить ее в узкий приводной луч основной антенны. Без такой вспомогательной антенны, взлетающая ракета рисковала просто промахнуться мимо узкого приводного луча.
Такая сложная антенна могла выполнять одновременно несколько функций:
* Поиск и сопровождение цели осуществлялись по моноимпульсному принципу. Антенна посылала в сторону цели короткий импульс С-диапазона, “эхо” которого принималось сразу всеми четырьмя рупорами облучателя. Интенсивность принятого сигнала на разных рупорах сопоставлялась попарно. Таким образом определялось направление самого сильного сигнала - соответствующего положению цели - в котором и поворачивалась антенна. Если же сигнал на всех рупорах был одинаков, это означало, что антенна смотрит точно на цель.
Схема моноимпульсного сканирования положения цели
Поскольку сканирование положения цели осуществлялось каждым отдельным импульсом, то частота обновления данных была очень высока и позволяла РЛС эффективно сопровождать даже скоростные и активно маневрирующие цели (вроде истребителей или крылатых ракет).
* Наведение ракет методом “осёдланный луч” осуществлялось методом конического сканирования. Антенна посылала импульсы С-диапазона в виде вращающегося по часовой стрелке луча (30 оборотов в секунду), слегка отклоненного в сторону от линии визирования цели. Частота повторения передаваемого сигнала менялась в зависимости от положения луча: например, в позиции “справа-сверху” частота была равна 900 импульсам в секунду, а в позиции “справа-снизу” 850 импульсам в секунду. Таким образом ракета, принимая посылаемый радаром сигнал, всегда могла определить свое положение в луче.
Работа РЛС AN/SPG-55 при наведении методом "оседланный луч"
Если ракета находилась точно на линии визирования цели, то она принимала непрерывный сигнал, означавший, что она идет прямо на цель. Если же сигнал начинал прерываться, то это означало, что ракета отклонилась в сторону. Определяя частоту импульсов принимаемого сигнала, ракета понимала в какую сторону она отклонилась, а по амплитуде сигнала - насколько именно. На основе полученной информации автопилот “Терьера” вычислял, куда и насколько отклонить рули для возвращения на правильный курс.
Этот метод наведения был достаточно прост и надежен, но имел ряд существенных недостатков. Во-первых, точность ухудшалась с увеличением дистанции до цели ввиду расширения приводного луча. Во-вторых, метод был неэффективен против низколетящих целей ввиду переотражения луча от поверхности воды (что сбивало ракету с толку). На поздних моделях AN/SPG-55 эту проблему частично решили, резко снижая мощность луча в нижнем положении - так что отраженный от воды сигнал был слишком слабым, и не воспринимался ракетой - но это все же было паллиативное решение.
* Наведение ракет методом полуактивного самонаведения осуществлялось с помощью пары облучателей Х-диапазона. Направленный на антенну рупор генерировал непрерывное вертикально поляризованное излучение, которое собиралось параболической антенной в узкий луч высокой интенсивности, направленный на сопровождаемую радаром цель. Отразившееся от цели “эхо” этого луча принималось головкой самонаведения ракеты, и указывало ей направление на цель.
Работа РЛС AN/SPG-55 при наведении методом полуактивного самонаведения
Направленный же вовне второй рупор генерировал широконаправленный сигнал низкой интенсивности, идентичный узкому лучу. Этот сигнал служил идентификационным; принимая его ракета понимала, какое именно “эхо” ей нужно искать. Идентификационный сигнал был нужен, если одновременно обстреливалось несколько целей - чтобы ракета не запуталась, на какое “эхо” наводиться.
Таким образом, радар типа AN/SPG-55 мог выполнять целый комплекс задач одновременно: поиск и сопровождение цели, формирование приводных лучей для ракет с наведением “осёдланный луч” и “подсветку” цели для ракет с полуактивным самонаведением. Имелись, разумеется, и недостатки: использование одной и той же антенны и для сопровождения цели и для формирования приводного луча не позволяло наводить ракеты с каким-либо упреждением.
Для своего времени комплекс “Терьер” отличался достаточно высокой помехоустойчивостью. Ракеты с наведением “осёдланный луч” принимали мощный сигнал корабельного радара, и их антенны были ориентированы в сторону корабля-носителя. Заглушить такой сигнал было чрезвычайно трудно. Ракеты же с полуактивным самонаведением имели режим “наведения на помеху”. Если цель ставила помехи, пытаясь сбить с толку систему наведения, то ракета просто переключалась в пассивный режим, и начинала отслеживать источник помехи.
Помимо противовоздушного, у “Терьера” существовало и противокорабельное применение. Начиная с версии BT-3, ракету можно было направить по лучу в сторону неприятельского корабля и затем перевести в пикирование, “уронив” на цель. Неконтактный взрыватель перед запуском блокировался, чтобы не вызвать преждевременный взрыв ракеты в воздухе. Метод был не слишком надежен из-за проблем “Терьера” с наведением вблизи поверхности воды, но тем не менее работал. Гораздо более эффективными в этой роли были ракеты HT-серии, которые без труда наводились на радарное “эхо” от мачты и надстроек корабля.
Версия с ядерной боевой частью могла применяться и для нанесения ударов по береговым целям. В этом режиме ракета двигалась по ориентированному в сторону цели лучу. Когда ракета оказывалась над целью, система управления резко опускала луч вниз, переводя ракету в пикирование, а когда ракета снижалась до нужной высоты - отключала луч, вызывая срабатывание боевой части.
ПУСКОВОЙ КОМПЛЕКС:
За годы эксплуатации зенитных “Терьер”, для них было создано несколько вариантов пускового комплекса, существенно различавшихся архитектурой и компоновкой. Ранние модели, предназначенные для размещения на переоборудуемых кораблях Второй Мировой, были довольно громоздкими и требовали многочисленного персонала. Поздние модели, предназначавшиеся для ракетных эсминцев и крейсеров новой постройки, были более компактны и практически полностью автоматизированы.
Каждый пусковой комплекс состоял из трех принципиальных компонентов: магазина хранения ракет (одного или нескольких), отсека предстартовой подготовки и технического обслуживания ракет и, собственно, поворотной пусковой установки. Архитектура и взаимное расположение этих компонентов могли сильно разниться от модели к модели - и даже в пределах одной модели могло существовать несколько модификаций.
На борту корабля ракеты хранились состыкованными с ускорителями, но со снятыми крыльями и стабилизаторами. Такое решение было принято по соображениям экономии места: размах крыльев “Терьера” составлял 1,59 метра, в то время как диаметр только 0,34 метра. Размещались ракеты в одном или нескольких магазинах с системой выбора нужной ракеты и подачи ее для подготовки к пуску. Конструкции как магазинов, так и систем подачи ракет сильно различались от модели к модели.
Из магазина, выбранные ракеты перемещались через взрывозащитные двери в отсек предстартовой подготовки. В этом отделении персонал вручную устанавливал на ракеты крылья и стабилизаторы, снимал блокировку с взрывателей, и в случае подачи ракеты с ядерной боевой частью - устанавливал специальный электронный ключ, без которого ядерный заряд не мог быть активирован.
Ракета в секции подготовки
Рядом с секцией предстартовой подготовки (или же вообще прямо в ней) находилась секция проверки и обслуживания ракет. Ламповая электроника RIM-2 “Terrier” требовала регулярной проверки каждые несколько месяцев. Поэтому ракеты поочередно извлекали из магазина, перемещали в эту секцию, проверяли и при необходимости ремонтировали.
Подготовленные к запуску ракеты подавались через специальные люки на пусковую установку. Существовало несколько моделей пусковых установок “Терьера”, но различались они в основном только углом, на который ставились направляющие балки для перезарядки. Все пусковые установки имели одинаковую принципиальную компоновку, с двумя направляющими балками для ракет по бокам от центральной поворотной тумбы.
Пусковая установка
Готовые к пуску ракеты подвешивались на балках пусковой с помощью специальных “дужек” на ускорителе. Через расположенные на корпусе контакты на ракету подавался ток для прогрева электронных ламп и электролита в аккумуляторах (процесс прогрева начинался сразу же после извлечения ракеты из магазина, и на пусковой только завершался). Заряженная пусковая разворачивалась в направлении цели и поднимала балки на угол +45 градусов для запуска ракет. Полный цикл перезарядки от пуска до пуска занимал около 30 секунд, из которых 11 занимала ручная установка крыльев и стабилизаторов.
В состав пускового комплекса входил и эжектор - встроенное в палубу устройство для аварийного сброса с пусковой не сумевших стартовать нормально ракет. Возвращать отказавшую ракету обратно в магазин было не всегда возможно, а в некоторых случаях (например, неудачное воспламенение ускорителя) и попросту рискованно. Поэтому в случае “осечки”, пусковую разворачивали поперек палубы, эжектор упирался гидравлическим поршнем в хвост ракеты, и мощным “пинком” сталкивал ее с направляющей за борт.
Несмотря на значительные размеры ракет “Терьера”, комплекс мог перезаряжаться как в базе, так и в открытом море, с корабля снабжения. Ракеты перемещались с корабля на корабль при помощи кранов, либо системы подвесных талей. Загрузка боеприпаса осуществлялась через люки в крыше магазина, в расстыкованном виде: отдельно ускорители, отдельно сами ракеты. Стыковка ракет с ускорителями осуществлялась в отсеке подготовки, после чего собранные заряды отправлялись в магазин.
Ранние модели комплекса (Mk-4, Mk-8, Mk-9) могли использовать только ракеты BW и BT-типа.
Mk-4 GMLS- первая версия комплекса, принятая на вооружение, и единственная с вертикальной перезарядкой. Ракеты хранились вертикально в двух конвейерных магазинах (на 36 ракет каждый). Отсек подготовки находился непосредственно под пусковой установкой; выбранные ракеты снимались с конвейера и перемещались в отсек подготовки, где на них вручную устанавливали крылья и рули. После чего гидравлический транспортер поднимал ракеты через люки прямо на рельсы пусковой установки. Существовали две модели Mk-4 Mod 0 и Mk-4 Mod 1, различавшиеся только тем, что вторая модель размещала пусковую установку палубой выше и предназначалась для “линейно-возвышенного” размещения.
Такой пусковой комплекс имел целый ряд недостатков, главным из которых была его значительная высота. Без опасений за остойчивость его можно было устанавливать только на крупных боевых кораблях - крейсерах водоизмещением не менее 10.000 тонн. Поэтому GMLS Mk-4 устанавливался только на переоборудованных американских тяжелых крейсерах “Бостон” и “Канберра”, и переоборудованном итальянском легком крейсере “Джузеппе Гарибальди” (еще довоенной постройки)
Mk-8 GMLS - минимальная версия комплекса, разработанная для проверки возможности размещения “Терьера” на небольших кораблях (модифицированных эсминцах Второй Мировой). Весь комплекс размещался в небольшом ангаре, смонтированном вместо кормовой надстройки эсминца. Ракеты хранились горизонтально на двух барабанах, по семь ракет в каждом. Отсек предстартовой подготовки находился посередине между барабанами.
Эсминец DDG-1 "Gyatt" с ракетным ангаром на корме.
Комплекс Mk-8 существовал в единственном экземпляре, смонтированном на эсминце DDG-1 “Gyatt”. Хотя комплекс успешно прошел испытания и был принят на вооружение, 8-метровые ракеты “Terrier” оказались слишком велики и массивны для маленького эсминца. От планов оснастить еще шестнадцать эсминцев улучшенной версией комплекса (Mk-8 Mod 1) в итоге отказались, а сам “Gyatt” переоборудовали обратно в артиллерийский корабль.
Mk-9 GMLS - эта версия комплекса была разработана специально для переделки легких крейсеров типа “Кливленд” в ракетные крейсера типа “Провиденс”. Главной ее особенностью было то, что весь ракетный комплекс располагался на верхней палубе корабля, в длинном стальном ангаре. Ракеты в ней хранились горизонтально, в индивидуальных ячейках и подавались на пусковую по потолочным рельсам.
Ангарный комплекс Mk-9
Ангар Mk-9 состоял из четырех секций. Первая (считая от носа корабля) была магазином на 60 ракет, хранившихся в индивидуальных ячейках. Вторая секция была трансферным отделением; по нему перемещалась транспортная тележка, которая с помощью выдвижной направляющей извлекала ракету из выбранной ячейки, и либо подвешивала ее на потолочные транспортные рельсы для подачи на пусковую, либо перекладывала в другую ячейку. Третья секция была еще одним магазином, также на 60 ракет. По центру третьей секции проходил транспортный коридор, по которому ракеты подавались в отсек подготовки. Наконец, четвертая секция была отсеком подготовки и обслуживания.
Ракетный крейсер USS Providence
Общая компоновка комплекса Mk-9 была практически идентична комплексу Mk-8 для ЗУР RIM-8 “Talos”. Идея была в том, что при необходимости пусковой комплекс можно будет быстро переоборудовать с одного типа ракет на другой. Оба комплекса имели, впрочем, и общий недостаток: значительный вес палубного ангара (более 250 тонн) создавал сильную продольную нагрузку на корпус, вызывая прогиб оконечностей. Имелись и проблемы с верхним весом. Единственными носителями комплекса Mk-9 были три легких ракетных крейсера типа “Провиденс” (по 120 ракет каждый).
Mk-10 GMLS - финальная, и “ультимативная” версия комплекса. В отличие от предыдущих, Mk-10 предназначалась исключительно для кораблей новой постройки: ракетных крейсеров и больших ракетоносных эсминцев. При ее разработке был учтен опыт предшествующих систем и сделаны необходимые выводы, и особый упор сделан на автоматизацию. За исключением установки стабилизаторов ускорителя, все остальные операции с ракетами Mk-10 проделывал без участия экипажа.
Пусковой комплекс Mk-10
Боезапас комплекса Mk-10 хранился в горизонтально расположенных барабанах, по 20 ракет на каждом. Барабаны размещались в один или два яруса в корпусе корабля. Верхние барабаны назывались RSR (англ. Ready Service Ring - Кольцо Пусковой Готовности), и ракеты с них подавались на пусковую. Нижние барабаны назывались LSR (англ. Lower Storage Ring - Нижнее Кольцо Хранения), и предназначались для хранения запасных ракет. Специальное приспособление могло перекладывать ракеты из ячеек LSR в опустевшие ячейки RSR и обратно. Таким образом, отстреляв боезапас RSR, корабль мог пополнить его за счет ракет с LSR.
Расположение барабанов в корпусе корабля
Отсек подготовки ракет располагался поверх магазина. В некоторых моделях он размещался прямо позади пусковой, и ракеты подавались горизонтально. В других же моделях он размещался под палубой, и ракеты подавались на пусковую наклонно, через выступающий над палубой гласис. Отсек обслуживания ракет во всех моделях находился под пусковой установкой.
Количество барабанов и способ подачи ракет на пусковую разнилось от модели к модели:
* Mk-10 Mod 0, Mod 1, Mod 3, Mod 4, Mod 6 - два барабана RSR с отсеком подготовки над палубой. Ракеты подавались на пусковую горизонтально, с помощью потолочных рельсов.
* Mk-10 Mod 5 - два барабана RSR с отсеком подготовки под палубой. Подача ракет на пусковую осуществлялась наклонно, через выступающий над палубой гласис.
* Mk-10 Mod 2 - четыре барабана (два RSR, два LSR) с отсеком подготовки под палубой. Подача ракет на пусковую осуществлялась наклонно, через выступающий над палубой гласис.
* Mk-10 Mod 7 - три барабана (два RSR, один LSR) с отсеком подготовки под палубой. Подача ракет на пусковую осуществлялась наклонно, через выступающий над палубой гласис.
* Mk-10 Mod 8 - три барабана (два RSR, один LSR) с отсеком подготовки над палубой. Ракеты подавались на пусковую горизонтально, с помощью потолочных рельсов.
* Существовал также проект Mk-10 (Mod 9?) с четырьмя барабанами RSR (ракеты могли подаваться в отсек подготовки с нижних барабанов без необходимости перекладывать их на верхние) и надпалубным отсеком подготовки, но, по-видимому, он не был реализован.
Ракеты "Терьер" на барабане (вид сквозь погрузочный люк)
Помимо зенитных ракет RIM-2 “Терьер”, комплекс Mk-10 мог также вести огонь противолодочными ракетами RUR-5 ASROC. Противолодочные ракеты заряжались в ячейки барабанов RSR, чередуясь с зенитными ракетами (барабаны LRS для этого использоваться не могли) Для того, чтобы эти короткие ракеты могли размещаться на месте более длинных “Терьеров”, применялись специальные адаптеры - которые после запуска нужно было снять с пусковой и вернуть обратно на RSR через отсек подготовки. Что существенно замедляло темп перезарядки.
Продолжение: окончание (часть III) здесь: