Относительные лаги советских подводных лодок

Прибор измеряющий скорость корабля и пройденное им расстояние называют лагом. В рассматриваемый период на подводных лодках устанавливались относительные лаги, измеряющие скорость относительно водной среды, которые делились на электромеханические (вертушечные) и гидродинамические.

До середины 1920-х годов основным измерителем скорости и пройденного расстояния на советских подводных лодках оставался поставляемый из-за рубежа электромеханический лаг Форбса, который перед Первой мировой войной начала выпускать британская фирма «Elliott Brothers (London) Ltd». Он состоит из особой металлической трубки, в нижней части которой на вертикальной оси укреплён винт-пропеллер. Эта приёмная трубка может при помощи специального приспособления выдвигаться на 40 сантиметров из подводной части корпуса корабля, В трубке имеются два отверстия, нижнее из которых направлено в нос корабля, а верхнее в корму. При движении вода, попадая в нижнее отверстие трубки, вызывала вращение пропеллера, которое после преобразования в электрический сигнал передавалось на счётчик пройденного расстояния и индикатор скорости.

Счётчик пройденного расстояния имеет деления, нанесённые на двух концентрических окружностях. Наружная окружность градуирована от 0 до 100 миль; надписи идут через каждые 10 миль, а каждые 5 миль обозначаются более длинными чёрточками. Внутренняя окружность разделена на 10 частей и служит для указания кабельтовых. Ниже внутренней окружности имеются 4 окошка, служащие для цифрового отображения пройденных кораблём миль. Индикатор скорости представляет собой дуговую шкалу, разделённую для показания скорости от 3-х до 33-х узлов.

Лаг Форбса отличался низкой надёжностью и большими погрешностями измерения, поэтому после Первой мировой войны его существенно усовершенствовал русский гидрограф Черникеев В. И., живший в Лондоне. Он применил вместо винта вертушку, имевшую значительно меньшее трение в осях подвеса, и сделал приёмную трубку более обтекаемой и надежной. Лаг Черникеева обладал заметными преимуществами перед прежними системами этого типа: он был годен к работе в любой момент времени; не выходил из строя при движении задним ходом; работал в большем диапазоне скоростей – от самых малых до предельных; измерял как пройденное расстояние, так и скорость хода (в том числе подводной лодки в подводном положении).


Нижняя часть приёмной трубки лага Форбса [1] 1 – выходная направляющая поверхность; 2 – пропеллер; 3 – роликовый подшипник; 4 – входное отверстие; 5 – входная направляющая поверхность; 6 – кронштейн; 7 – лаговая трубка; 8 – ось пропеллера; 9 – выходное отверстие	Кинематическая схема подводного механизма лага «ГО марка 3» [1] 1 – вертушка; 2,6,7,8 – червячные передачи; 3 – ось; 4 – звёздочка; 5 – контактное устройство

Первые испытания лага были произведены в Лондоне на гребной шлюпке. Затем его установили на британской подводной лодке «K 14» вместе с четырьмя тщательно выверенными новейшими лагами других типов. Лаг Черникеева в результате длительных испытаний оказался лучшим как по точности, так и по надёжности и удобству эксплуатации. На советских подводных лодках закупленные за границей лаги Черникеева начали устанавливаться с 1925 года.

В 1933 году Завод мореходных инструментов (Ленинград) освоил серийное производство отечественного вертушечного лага «ГО марка 3», прототипом которого послужил лаг Черникеева. У этого прибора в выступавшем за пределы корпуса корабля суппорте находился подводный механизм с вертушкой и контактным устройством, который размещался в заполненной маслом герметической камере. Во время движения корабля при вращении вертушки на внутриотсечные индикаторы от контактного устройства передавались электрические импульсы, общее количество которых было пропорционально числу оборотов вертушки и, следовательно, пройденному расстоянию. То есть лаг измерял не скорость, а только пройденное расстояние, а скорость по-прежнему определялась по тахометрам или рассчитывалась по времени и пройденному пути. В комплект лага входил резервный источник питания – аккумуляторная батарея ёмкостью 45 А·ч, позволяющая прибору автономно работать в течение 10-15 часов. Переключение на резервное питание обеспечивало непрерывность выработки исходной для счисления информации при аварийных ситуациях.

С 1936 года лаги «ГО марка 3» начали устанавливаться на подводных лодках. Опыт эксплуатации лагов этого типа показал, что они не отличаются надёжной работой, так как в конструкции «ГО марка 3» имелось большое количество размыкающихся контактов, быстро изнашивались шестерни и звёздочки, а в камеру подводного механизма попадала вода. В отчёте флагманского штурмана Черноморского флота Ковеля Ю. П. за 1943 год отмечалось: „… Подводные лодки мало пользуются лагом «ГО м3», так как до сих пор лаги этого типа работают плохо, с переменной поправкой. Поэтому переходы на позицию и обратно осуществляются, в основном, по оборотам машин“. По данным отчётов гидрографических служб флотов значения поправок лагов менялись за время походов на отдельных лодках в пределах от 0,7 % до 25 %, а в среднем – в пределах 5-10 %. Отмечалось, что лаги особенно плохо работают в подводном положении на экономическом ходу, хотя на некоторых подводных лодках их работа признавалась удовлетворительной. Штурману, если он хотел пользоваться лагом, приходилось постоянно сверять посчитанное им расстояние с реально пройденным (проверялось по береговым ориентирам) и поправлять лаг, надеясь, что после этого он начнет давать более точные показания. При получении нового обсервованного места всё повторялось. Неудивительно, что штурманы, не доверяя показаниям лага, продолжали использовать для счисления пути только тахометры (подлодки КБФ «Щ-406» и «С-7» в 1942 году и другие случаи). В этом случае пройденное расстояние рассчитывалось как произведение от времени движения и скорости корабля. Последняя считалась, исходя из оборотов винтов, для чего на каждой лодке должна была иметься таблица соответствия числа оборотов реальной скорости (составлялась в период испытаний при пробегах на мерной миле). В результате вопросы учета пройденного расстояния и расчёта местоположения постоянно являлись головной болью штурманов, если определение по береговым ориентирам или астрономическим способом было невозможно. Живучесть лага по отношению к боевым воздействиям была удовлетворительной, большинство боевых повреждений удавалось легко и быстро устранить. Опыт боевого использования лага «ГО марка 3» показал, что в целом он не отвечал предъявляемым к нему тактическим требованиям. Это требовало создания и принятия на вооружение лагов гидродинамического типа.

В 1938 году на Заводе мореходных инструментов (Ленинград) началась разработка отечественного гидродинамического лага «Гаусс», прототипом которого послужил шведский лаг SAL. В 1944 году лаг «Гаусс» был принят на вооружение. В нём непосредственно измерялась скорость, а пройденное расстояние вырабатывалось с помощью фрикционного интегратора; применялась рычажно-пружинная компенсация скоростного напора, для выборки поправок имелись три регулятора. Это позволяло выбирать постоянную для всех скоростей составляющую поправки лага и составляющую, линейно зависящую от скорости.

Преобразование гидродинамического давления в значения скорости и пройденного расстояния показано на рисунке. Полное и статическое давление от приемной трубки 1 через крановый распределитель 2 поступает в сильфонный аппарат 3. Разность давлений в камерах этого аппарата вызывает перемещение штока 4, который поворачивает рычаг 5. При этом замыкается один из контактов 6, приводя во вращение двигатель скорости 19. Двигатель скорости вращает коноид 12, связанный с ним указатель скорости 11 и сельсин-датчик 20, передающий значение скорости в виде электрического сигнала на репитеры скорости и пройденного расстояния 21. От двигателя 19 также вращается ходовой винт 16 каретки 17 интегратора. Коноид 12 в продольном сечении конусообразен, а в поперечном его радиус изменяется с углом поворота в соответствии с квадратичной зависимостью динамического давления от скорости. В коноид 12 упирается щуп 10, который при повороте коноида изменяет угол наклона каретки 8 вокруг оси 7, что, в свою очередь, изменяет направление и силу действия пружины 9 на рычаг 5, возвращая его в начальное положение. При этом размыкаются контакты 6 и останавливается двигатель 19. Гидродинамическое давление уравновешивается натяжением пружины 9 через шток 4 и рычаг 5, а угол поворота коноида 12 и указателя скорости 17 соответствует скорости судна. Пройденное судном расстояние вырабатывается интегратором. На его каретке 17 расположен ролик 15, фрикционно связанный с конусом 14, равномерно вращаемым двигателем 13. При изменении скорости двигатель 19 вращает ходовой винт 16, вызывая перемещение каретки 17 вместе с роликом 15 вдоль образующей конуса 14. От положения ролика зависят радиус конуса в том месте, где ролик его касается, и, следовательно, частота вращения ролика. Таким образом, число оборотов ролика за некоторое время пропорционально интегралу от скорости судна за это же время, то есть пройденному расстоянию. Вращение ролика 15 через систему шестереночных передач обеспечивает работу счетчика пройденного расстояния 18.


Кинематическая схема гидродинамического лага [1]

В лаге «Гаусс» наблюдалась нестабильность поправок, изменения которых за 1-2 месяца достигали 3-4 % вследствие ослабления пружин механизма компенсации скоростного напора. Гидравлический лаг «Гаусс» обладал относительно высокой точностью и надёжностью в работе, однако имел большой вес и потреблял много электроэнергии. 05.04.1945 вышел приказ народного комиссара ВМФ СССР № 0155, которым предписывалось провести испытания отечественного гидродинамического лага на подводной лодке «М-201» Северного флота. Однако почти одновременно «М-201» получила приказ перебазироваться по железной дороге в состав Краснознамённого Балтийского флота.

Основные характеристики отечественных относительных лагов

Характеристики	«ГО марка 3» (модель 1)	«ГО марка 3» (модель 2)	«Гаусс-50»
Тип	вертушечный	вертушечный	гидродинамический
Начало работы при скорости, уз	1-2	1-2	0,5
Диапазон измеряемых скоростей, уз	1-22,5	1-45	0-50
Время включения, мин	3-5	3-5	3-5
Напряжение сети, В	110, 220	110, 220	110, 220
Потребляемый ток, А	12-15 при пуске, далее 2-3	12-15 при пуске, далее 2-3	20
Потребляемая мощность, Вт	220-330	220-330	около 2000
Общий вес установки, кг	160	160	400
Особенности эксплуатации	смена масла каждые 5 суток, доливка – через 2 суток	смена масла каждые 5 суток, доливка – через 2 суток	вентилирование воздухособирателей каждые 4 часа


Индикатор скорости лага Форбса [6]	Счётчик пройденного расстояния лага Форбса [6]

[1] Корякин В. И., Хребтов А. А. От астролябии к навигационным комплексам. – СПб.: «Судостроение», 1994.

[2] Борцов А. С. Развитие навигационно-гидрографического обеспечения боевой деятельности отечественных подводных лодок в период 1914 – 1945 гг. – Сайт «Штурманская книжка» – Дата обращения: 14.11.2012.

[4] Платонов А. В. Энциклопедия советских подводных лодок. 1941-1945 / А. В. Платонов – М.: ООО «Издательство АСТ»; СПб.: ООО "Издательство «Полигон»", 2004.

[5] Морозов М. Э. Советский подводный флот 1922-1945 гг.: О подводных лодках и подводниках / М. Э. Морозов, К. Л. Кулагин. – М.: АСТ: АСТ МОСКВА: Транзиткнига, 2006.

[6] Manual of Gunnery for His Majesty's Fleet. Volume III – Admiralty (Gunnery Branch), 1920.