О СУО американских тяжёлых кораблей вообще и крейсеров типа «Де Мойн» в частности

Чуть-чуть теории

Задача морской системы управления огнем (СУО) сводится к тому, чтобы установить нужные прицел и целик на орудия и произвести выстрел в нужное время. На словах все очень просто, но на деле задача чрезвычайно сложна.

В морских боях эпохи мировых войн морской артиллерии необходимо было вести огонь с упреждением, стреляя не во вражеский корабль, а в точку, в которой он окажется в момент прилета снарядов. Соответственно, первая половина задачи заключается в том, чтобы правильно спрогнозировать местонахождение вражеского корабля относительно своего. Для этого необходимо и достаточно знать текущую и прогнозную величины изменения расстояния (ВИР) до него и величину изменения пеленга (ВИП) на него же.

При этом обе эти величины складываются из курсов и скоростей как корабля-цели, так и стреляющего корабля. Данные по своему кораблю понятны (если только командир не закладывает серию непредсказуемых маневров) и у артиллериста всегда под рукой, в годы Второй мировой их уже умели подавать в аналоговый компьютер в автоматическом режиме. Данные о неприятельском корабле предоставлялись командно-дальномерными постами, измерявшими дистанцию и пеленг цели.

Однако знание ВИР и ВИП — это еще половина дела. Вторая половина заключается в том, чтобы правильно учесть все факторы, влияющие на полет снаряда с тем, чтобы положить залп в расчетную точку. А это будет и влажность, и направление и скорость ветра, и начальная скорость снаряда, которая меняется в зависимости от того, какой тип снаряда и заряда используется, и температура пороха, и девиация, и прочая и прочая.

При этом следует учитывать, что цель, конечно, может двигаться равномерно и прямолинейно, но не обязана делать этого — и то же относится к стреляющему кораблю. А кроме того, на море присутствует сбивающая прицел качка, которую следует каким-то способом компенсировать.

Разумеется, чем больше дистанция, на которой ведется артиллерийский бой, тем сложнее становится поразить неприятеля. Даже при анализе морских сражений Русско-японской войны невозможно игнорировать организацию управления огнем и качества материальной части, такой как дальномеры и способы передачи данных к орудиям. Что уж тут говорить о морских боях Первой и Второй мировой войн — системы управления огнем (СУО) постоянно усложнялись, а их качество играло все более важную роль в противостоянии стальных гигантов.

Поэтому сколько-то корректное сравнение советских «средних» крейсеров проекта 66 с тяжелыми американскими «Де Мойнами» решительно невозможно без учета СУО этих кораблей.

О СУО крейсеров типа «Де Мойн»

Тяжелые крейсера типа «Де Мойн» оснащались весьма совершенной для своего времени системой управления огнем. Могу предположить, что американские СУО конца 40-х – начала 50-х годов были лучшими в мире, но я не делал сопоставления и не знаю, как они соотносятся с британскими. Что же до СССР, то наша страна в эти годы была в положении догоняющих, однако до наших СУО мы еще дойдем: а пока рассмотрим основные элементы американской СУО, в просторечии именуемого по названию входящих в его состав директоров — Мк.54.

СУО в основном режиме функционирования работала так: два директора, снабженных дальномерами и РЛС, передавали данные в центральный артиллерийский пост (ЦАП), где вырабатывалось огневое решение, а оттуда оно уже транслировалось в башни главного калибра. При этом основным способом управления на «Де Мойнах» была централизованная наводка, при которой установка прицела и целика орудий осуществлялись посредством силовых приводов в соответствии с данными, выработанным ЦАП. При этом выстрел отдельного орудия или залп также осуществлялись «по нажатию кнопки» управляющего огнем: таким образом, пока ничто не сломалось, расчеты башенных установок вообще не принимали участия ни в установке прицела, ни в производстве выстрела.

Управляющий огнем офицер находился в специальном помещении, именуемом «fire control tower», но я, к сожалению, не разобрался, была ли это часть боевой рубки корабля или нет. Во всяком случае, эта «огнеконтрольная башня» была защищена лучше, чем директоры. На кораблях флота США эта «башня» комплектовалась перископами и индикаторами, но, кроме того, устанавливалось оборудование, способное, хотя бы и с меньшей эффективностью, выполнять функции как директоров, так и ЦАП-а, на случай выхода из строя того или иного: поскольку «Де Мойн» был крупным кораблем, скорее всего, именно так на нем и было. А может быть и нет, потому что, если я не напутал с переводом, тяжелые крейсера этого типа имели второй, запасной ЦАП.

Во всяком случае, предусмотрены были самые разные схемы ведения огня: все зависело от боевых повреждений, которые получит крейсер. Так, данные с директоров могли транслироваться прямо в башни, если централизованное управление стрельбой будет уничтожено. А если выйдут из строя директоры, то башни обладали аппаратурой, позволявшей им наводиться на цель и вести огонь самостоятельно.

Директор Мк.54

Американский «Gun Director» можно считать аналогом наших командно-дальномерных постов — функции у них были весьма схожи. Как уже говорилось выше, на крейсерах типа «Де Мойн» имелось два таких директора, располагавшихся на специальных «башенках», призванных поднять эти посты повыше. Задачей директора Мк.54 являлось определение параметров цели — расстояния до нее, пеленга и высоты (для воздушной цели, конечно). Наблюдение велось «прерывисто», когда указанные параметры определялись при помощи дальномера с определенной периодичностью, или непрерывно — когда работала РЛС управления огнем.

В целом, Мк.54 мало отличался от Мк.34, устанавливаемого на крейсера Второй мировой войны «Балтимор», «Орегон-Сити», «Кливленд», «Фарго» и «Бруклин».


Разница состояла в том, что на Мк.54 устанавливалась более совершенная модель оптического дальномера Мк.66 место Мк.45. Последний имел базу 18 футов (5,49 м), предназначался для измерения дистанций на расстояние до 50 000 ярдов (45 720 м). Кроме того, были расширены возможности контроля воздушных целей. И на Мк.34, и на Мк.54 устанавливалась антенна РЛС Мк.13, но на самых ранних моделях Мк.34 устанавливалась более старая Мк.8.

Артиллерийская РЛС Мк.13 работала в достаточно узком секторе 11,5 град., посылая импульсы 10 раз в секунду. При этом каждый импульс формировал луч шириной 0,9 град. и высотой 3,6 град. Нормальная дальность работы Мк.13 составляла 50 000 ярдов (45 720 м), максимальная — 80 000 ярдов. В пределах нормальной дальности ошибка определения дистанции при соответствующем режиме работы не превышала плюс-минус 15 ярдов + 0,1 % от измеренной дальности, а на дистанции от 50 000 до 80 000 ярдов — 1 % измеренной дальности. То есть на расстоянии в 30 000 ярдов ошибка могла составить плюс-минус 45 ярдов от точного положения цели, а на 60 000 ярдов — плюс-минус 600 ярдов.

РЛС Мк.13 работала в трех режимах и могла показать на своем прицеле (экране):

1. В режиме нормальной развертки — любой участок длиной в 50 000 ярдов (45 720 м) в пределах дальности работы РЛС, то есть от 0 до 80 000 ярдов от корабля. В этом случае размер просматриваемого участка был фиксирован.


2. В режиме точной развертки на нормальной дальности — любой участок длиной от 2000 до 4000 ярдов (1828,8 – 3657,6 м) в пределах 50 000 ярдов от корабля. Здесь оператор имел возможность задать любое значение просматриваемого участка в пределах 2000–4000 ярдов. Собственно, это и был боевой режим, в котором оператор получал данные о дистанции и других параметрах движения цели.

3. Режим точной развертки на большой дальности позволял просматривать участок в 2000–4000 ярдов на дистанции свыше 50 000 ярдов. Но, поскольку на таком расстоянии точность определения дистанции резко падала, передача полученных данных в центральный артиллерийский пост в этом режиме не предусматривалась. Он использовался тогда, когда оператор, обнаружив некую засветку на экране, желал уточнить, что именно он видит.

РЛС Мк.13 позволяла контролировать не только корабль-цель, но и всплески от падения залпов собственного корабля. Единственный нюанс — в некоторых случаях количество засветок от падения снарядов могло быть меньше, чем было выпущено снарядов в залпе. Происходило это потому, что Мк.13 способна была различить отдельные цели лишь в том случае, если расстояние между ними было 100 ярдов или более. В том случае, если расстояние оказывалось меньше рекомых 100 ярдов, то РЛС «сливала» цели в одну общую засветку на экране.

Падения снарядов выглядели на экране РЛС так:


При этом оператор благодаря отметкам сразу мог оценить как расстояние, отделяющее всплеск от своего корабля, так и расстояние между всплеском и кораблем-целью. Единственное неудобство (если оно вообще было), в сравнении с использованием дальномера, заключалось в том, что на экране РЛС всплеск наблюдался только несколько меньше времени, чем в дальномер. Впрочем, когда по одной цели вели огонь несколько кораблей, возможно, это могло быть даже преимуществом, так как засветки «чужих» снарядов быстро пропадали из вида и не мешали видеть падения собственных снарядов.

Наведение антенны РЛС и/или дальномера на цель осуществлялось оператором вручную (разумеется, посредством силовых приводов), но его работа облегчалась тем, что и дальномер, и антенна РЛС были стабилизированы. Ниже антенны и дальномера располагалось помещение, где и располагался сам директор и персонал 8 человек.

Центральный артиллерийский пост (ЦАП)

«Сердце» управлением огнем боевого корабля. Именовался у американцев main-battery plotting room и располагался под броневой палубой. Задача данного ЦАП заключалась в том, чтобы, получив исходные данные, выработать прицел и целик и передать его к орудиям.

ЦАП крейсеров типа «Де Мойн» получал следующие данные:

1. Используемый пороховой заряд и снаряд

2. Начальная скорость орудия (могла меняться в зависимости от расстрела)

3. Направление и скорость ветра

4. Курс и скорость своего корабля

5. Курс и скорость цели

6. Дистанция до цели

7. Пеленг до цели

8. Боковую поправку и поправку по дальности (вносилась управляющим огнем)

9. Время

10. Высота (для воздушных целей)

Интересно, что часть выработанной в ЦАП-е информации передавалась обратно к директорам. Например, ВИП (величина изменения пеленга) транслировалась на директор с тем, чтобы в случае, если контакт с целью оказался потерян, директор продолжал «вести» место, где цель должна была бы находиться. Это делалось для того, чтобы в момент, когда контакт будет восстановлен, она сразу оказалась бы в секторе действия РЛС управления огнем Мк.13.

Величина изменения расстояния (ВИР) генерировалась стандартно — путем постоянных измерений расстояния до цели, осуществляемых в течение некоторого временного интервала, с учетом маневров как собственного корабля, так и цели. При этом, разумеется, допускалось введение любых поправок на усмотрение управляющего огнем.

В общем случае электрогидравлические силовые приводы башен устанавливали прицел и целик автоматически, в соответствии со значениями, «назначенными» им аналоговым компьютером ЦАП-а. Однако возможны были и более традиционные методики, когда ЦАП давал значения прицела и целика, а выставлялись они расчетами орудий.

О методах компенсации качки

Качка — проклятие морского артиллериста. Она бывает трех видов, но нас интересуют продольная (килевая) и боковая (бортовая), причем, как правило, корабль подвергается влиянию и той и другой. Влияние поперечной качки на точность стрельбы совершенно очевидна — поскольку угол наклона палубы как бы прибавляется (или вычитается) из прицела орудия, то при игнорировании качки выстрел даст либо перелет, либо недолет. С продольной качкой все немного сложнее.

Если орудие установлено на прямую наводку, то ему продольная качка нипочем — прицела она не собьет. Но в морском бою прямая наводка используется лишь на чуточку чаще, чем никогда: расстояния обычно слишком велики, и для попадания требуется придавать орудийному стволу некоторый угол возвышения. В условиях продольной качки ствол орудия с ненулевым углом возвышения отклоняется от линии прицеливания по целику, то есть снаряд ляжет правее или левее цели. В связи с тем, что вражеский корабль — цель весьма крупная, на сравнительно малой дистанции и при слабой качке этот эффект еще можно игнорировать, но на большой — нельзя. Необходимо брать поправку на так называемый «угол наклона цапф» — то есть на продольную качку.

Во времена Русско-японской войны с продольной качкой, насколько мне известно, не боролись вообще — расстояния были слишком малы для того, чтобы ее необходимо было учитывать. А с боковой качкой боролись просто — прицел выставлялся с поправкой на угол боковой качки, а выстрел производился, когда корабль имел максимальный крен на обращенный к противнику борт. Это делалось так, потому что скорость качки неравномерна: корабль как бы «замирает» в крайнем положении крена, вызванном качкой, а затем, постепенно набирая скорость, возвращается в ровное положение. При этом максимальная скорость достигается в точке, в которой корабль не имеет крена, а далее, «переваливаясь» на другой борт, скорость нарастания крена постепенно снижается и падает до нуля в крайней точке крена. Затем цикл повторяется.

И вот, поскольку моряки тех лет не имели никаких приборов, а могли полагаться только на свои глазомер и реакцию, то они производили выстрел в момент, когда скорость качки, а значит и ее влияние на прицел минимальны — то есть при максимальном крене корабля.


Затем появились высокоточные кренометры, характеристики которых позволили приспособить их для морской стрельбы. В этом случае выстрел следовал не сразу после того, когда нажата кнопка или педаль спускового механизма, а в момент, когда, кренометр фиксировал постановку корабля на ровный киль.


Кстати сказать, немецкий флот в Ютландском сражении этой системы еще не имел и стрелял по старинке.

Стрельба «по кренометру» была хороша решительно всем, кроме одного — она искусственно замедляла темп ведения огня, так как приходилось ждать, пока корабль займет нужное положение в пространстве. Естественно, возникало желание стабилизировать орудия так, чтобы влияние качки было в любой момент компенсировано. И американцам это удалось — во времена Второй мировой их корабли были оборудованы прибором Мк.41, который также числился «gun director-ом», но именовался также «Стабильная вертикаль».


Смысл этого агрегата заключался в том, что он постоянно вычислял поправку на продольную и боковую качку и передавал ее компьютеру, вырабатывавшему огневое решение. Тот же, в свою очередь, при расчете прицела и целика учитывал и поправки на качку. И, поскольку американская система предусматривала централизованное наведение орудий посредством силовых приводов, то получалось, что во Второй мировой войне они, ни много ни мало, добились стабилизации своей артиллерии по башни главного калибра включительно.

Поэтому американцы различали ведение непрерывного огня и ведение огня прерывистого. Прерывистый огонь был аналогом стрельбы на ровном киле, то есть выстрел производился, когда корабль не имел ни крена, ни дифферента. Или же систему можно было настроить так, чтобы выстрел производился на заданном угле крена — оба варианта прерывистого огня отражены на схемах, которые я приводил выше.

Непрерывный огонь велся в условиях, когда «стабильная вертикаль» обеспечивала стабилизацию орудий в двух плоскостях, то есть давала поправку и на продольную, и на боковую качку.


В таком режиме орудия могли стрелять по готовности — ожидать, пока корабль займет нужное положение в пространстве было не нужно.

Я рассмотрел основные, базовые принципы управления огнем главного калибра американских тяжелых артиллерийских кораблей. Управление зенитным огнем универсальной артиллерии не имело принципиальных отличий, с поправкой, разумеется, на специфику поражения воздушных целей.

Недостатки СУО тяжелых крейсеров типа «Де Мойн»

Буду краток — их не было.

Не то чтобы СУО «Де Мойнов» была идеалом и эталоном на все времена, конечно же, нет. Но американцы выжали максимум из тех возможностей, которые предоставили им существовавший тогда уровень научно-технического прогресса и опыт первой промышленной державы мира (да-да, США когда-то такими были). Вполне допускаю, что СУО «Де Мойнов» можно было бы как-то улучшить — например, мне не попадалось указание на то, что использовалась поправка на влажность воздуха, но, возможно, это проблема недостатка информации у меня, а не качества американской СУО. Но я решительно не вижу возможности создать в те годы СУО, которая имела бы какое-то принципиальное преимущество перед американской.

О некоторых особенностях работы СУО «Де Мойнов»

Я полагаю, что при создании СУО для своих новейших тяжелых крейсеров США оказались чрезвычайно близки к идеалу, который вообще мог быть достигнут при уровне НТР тех лет. Но при этом совершенно не стоит абсолютизировать возможности этого СУО.

Бесспорно, американцы имели превосходные РЛС управления артиллерийским огнем, которые позволяли определять параметры целей точнее, чем оптические дальномеры, причем делали это постоянно, а не с некоторой периодичностью. При использовании оптических дальномеров очень многое зависело от квалификации и остроты зрения оператора, и вероятность человеческой ошибки была очень значительной. Использование РЛС в те годы минимизировало влияние человеческого фактора, но все-таки не исключало его полностью — оператор РЛС также мог допустить ошибку, в результате которой ЦАП получал недостоверные данные о цели.

Безусловно, применение РЛС значительно повысило скорость пристрелки — для морских боев Второй мировой, ведущихся без радиолокационного управления огнем, пристреляться третьим залпом считалось за очень хороший результат, но зачастую на это требовалось 4–6 залпов или больше. В то же время управление огнем по данным РЛС регулярно позволяло дать накрытие уже первым или вторым залпом.

Но нужно понимать, что с точки зрения СУО тех лет РЛС управления огнем — это просто такой очень хороший дальномер, который дает более точные данные и ошибается намного реже, чем дальномер оптический. Наличие РЛС не подразумевало автоматической выгрузки данных в аналоговый компьютер, многие данные требовалось вводить вручную


А самое главное — наличие РЛС вовсе не обеспечивало выработки корректных данных для стрельбы в любой момент времени. Аналоговый компьютер, рассчитывающий эти данные, все равно ошибался в прогнозировании положения цели и требовал введения поправок оператором. При этом «Naval Ordnance and Gunnery» (в моем корявом переводе) отмечал, что:


Человеческий фактор в американской СУО никуда не делся — очень многое зависело от квалификации управляющего огнем, от того, насколько правильно он сумеет интерпретировать данные и подобрать нужные поправки. Ни РЛС, ни электромеханические приводы, ни «стабильная вертикаль» за него этого делать не могли — и не делали.

В распоряжении американских морских артиллеристов была не просто первоклассная, но, вероятнее всего, лучшая в мире система управления огнем. Тем не менее СУО «Де Мойна» лишь облегчала ведение точного огня по противнику, а не гарантировала его одним лишь фактом своего существования: волшебной кнопки «Утопить всех!» ее конструкцией не предусматривалось.

Рассмотрим теперь, чем могли располагать крейсера проекта 66, если бы СССР их все-таки построил.

Продолжение следует...