Катапульта на авианосце
Первый взлет самолета с палубы корабля состоялся еще в 1910 года. Однако это не более чем условное название как самолета, так и самого взлета самого взлета. Самолет представлял собой небольшой примитивный планер, который взлетал со специально сконструированного помоста размером 25*7 метров. Летательный аппарат «Кёртисс» которым управлял Юджин Эли, смог преодолеть расстояние 4,5 км и успешно приводнился, удержаться на плаву ему позволяли деревянные поплавки.
Летательный аппарат «Кёртисс» 1910 год
Летательный аппарат «Кёртисс» 1910 год
Такой самолет не мог выполнять какие-либо боевые задачи, разве что разведка и связь с отдаленными частями и формациями флота. Когда технология повторного пуска самолетов была освоена наступила эра гидроавианосцев.
Появился рад существенных технических проблем, которые необходимо было решить. В процессе модернизации летательных аппаратов и оснащении их дополнительными баками с горючим и станковыми пулеметами увеличивало их вес. Разгон на палубе уже не давал необходимого ускорения для получения взлетной тяги. Была разработана стартовая катапульта. Это были направляющие, вдоль которых осуществлялся разгон при помощи системы тросов.
Стоит отметить: Первый взлет с катапульты состоялся в 1916 году и стал возможным при непосредственной помощи в разработке отцов всей авиации братьев Райт. Направляющая рампа, установленная на авианосце США “Северная Каролина”, имела длину 30 метров и позволяла в 7 раз увеличить стартовую скорость самолета.
Особенности современных Авианосцев
- Авианосцы — Сравнение по странам — История создания
Разновидности
Строительство авианосцев
Палуба авианосца как вид пассивной защиты корабля
Стартовая катапульта на авианосце
Аэрофинишер – Система торможения самолетов
Атомная установка на авианосце
Реактивные самолеты для авианосцев
Тип стартовых катапульт на авианосце
Сегодня применение авиации в военно-морских силах уже привычная практика. Во время проведения боевых действий при атаках наиболее удобно использовать воздушное вооружение. Однако первое время существовала проблема запуска самолета с палубы авианосца.
Катапульта позволяет в несколько раз увеличить скорость взлета с авианосца. Ее первые образцы действовали по принципу рогатки – однако такой способ не получил развития. И в настоящий момент существует два варианта данного устройства. Рассмотрим каждый из них в отдельности:
- Паровая катапульта – для ускорения используется пар, размещенный в специальных цилиндрах под взлетной полосой. На корме корабля монтируются направляющие, через которые проходит трос, тянущий истребитель по заданной линии. Этот трос прикреплен к поршню, находящемуся внутри цилиндра. После запуска пар выталкивает поршень, который в свою очередь тянет за собой самолет. В результате достигается скорость, равная 250 км/ч – достаточная для поднятия воздушного судна в небо. В настоящее время паровая катапульта используется на американских авианосцах типа «Нимиц» и на авианесущих крейсерах некоторых других стран.
- Электромагнитная катапульта – новая система запуска самолетов, применяемая на недавно вышедшем авианосце США – «Джеральд Р. Форд». Устройство электромагнитной катапульты состоит из: троса, направляющего колеса, магнитной трубы с железным сердечником, а также индуктивных катушек и резисторов. Принцип действия схож с предыдущим устройством, при этом самолет набирает скорость под действием магнитного поля. Движение и последующий взлет самолета с авианосца возможен строго по направляющей.
При столь быстром разгоне воздушное судно вырабатывает огромное количество раскаленного газа. Поэтому перед стартом позади самолета поднимается специальное устройство – газоотражатель. Он защищает персонал и необходимые технические установки от горячих выбросов. Принцип работы паровой катапульты значительно уступает электромагнитному устройству. Во втором случае при запуске самолета отсутствует дополнительное паровое задымление, которое препятствует нормальному обзору как со стороны пилота, так и со стороны остального персонала. При этом существует значительно меньше шансов аварийных нештатных ситуаций. Также современные методы катапультирования позволяют увеличить скорость взлета с авианосца.
Схема устройства паровой катапульты: 1 — полётная палуба; 2 — паровой цилиндр; 3 — тормозной цилиндр; 4 — труба парового коллектора; 5 — стартовый клапан; 6 — челнок; 7 — буксирный трос; 8 — задерживающее устройство.
Шло время и самолеты набирали в массе, не отставали от них и мощности катапульт. Так, например, в 20-е годы прошлого столетия катапульта на корабле «Мэриленд» имея всего 24 метра для разгона, могла передать ускорение телу 1,6 тонны до 75 км/ч. В 50 годы катапульты могли разгонять палубную авиацию до 200 км/ч массой 6 тонн и до 115 км/ч массой 28 тонн. Сегодня эти цифры практически остались неизменными, поскольку это очень сильное давление, которое оказывается на пилотов. При старте они испытывают перегрузки 6 g которые потом резко снижаются до 3 g.
Длина взлетной полосы
Большинству боевых летательных аппаратов в естественных условиях требуется около 1,5 км разгона. Если на земле проблем с этим не возникает, то в море истребитель или бомбардировщик должен осуществить подъем в условиях ограниченного пространства. Длина взлетной полосы на корабле обычно не превышает 200 метров. Например, авианосцы типа «Нимиц», находящиеся на вооружении США в количестве 10 единиц, имеют общую длину судна почти 333 метра, при этом взлетная полоса занимает не более одной трети.
В связи с этим военные инженеры стали разрабатывать варианты решения данной задачи. Так, были сконструированы катапульты, позволяющие осуществлять взлет с авианосца. Стоит отметить, что не все авианесущие корабли оснащены катапультами. Существует еще один способ запуска авиации – трамплин. Расскажем о нем на примере Российского авианосца «Адмирал Кузнецов».
Лук
Лук – другое древнейшее метательное орудие. Так, в пещере Сибуду в Южно-Африканской Республике (ЮАР) археологи нашли каменные наконечники стрел возрастом около 60 000 лет!
Рельеф на скале Абу-Симбел на берегу Нила. Фараон Рамсес II в битве при Кадеше. XIII век до н.э.
Работа вазописца Эпиктета. Скифский лучник. Около 520 г. до н. э.
Самый простой лук изготавливался из цельного куска дерева. Были и композитные луки, которые состояли из нескольких частей: более массивной центральной рукоятки и упругих левого и правого плеча, скрепленных вместе. Конструкция лука могла укрепляться, например, поверхностным плетением из жил животных, а в местах крепления тетивы могли быть костяные или металлические вставки.
Лук имеет два упругих на изгиб плеча (верхнее и нижнее плечо), которые после отпускания натянутой тетивы возвращают свою первоначальную форму за счет сил упругости. Чтобы запустить стрелу дальше, нужен лук с более толстыми и длинными упругими элементами. Но и сил для натягивания тетивы нужно будет потратить больше.
Логичным развитием всех последующих античных метательных машин стало использование в своей основе лука и пращи. Эти два ручных метательных орудия исчерпывают все физические принципы, применяемые позже в более сложных устройствах:
- использование потенциальной энергии деформированного упругого элемента (согнутого или скрученного);
- удлинение плеча метательного рычага для увеличения скорости тела, как в праще.
Взлет самолетов с Адмирала Кузнецова
Отличительной особенностью российского авианосца является возможность использования на его борту тяжелых самолетов, которые не смогут взлететь с американских более модернизированных атомных аналогов. Корабль не имеет громоздких паровых и других катапульт, вместо этого палуба имеет трамплин с углом наклона 14,3°, благодаря ему и становится возможен взлет с авианосца.
Адмирал кузнецов
На самом деле установка трамплина была вынужденной мерой. Катапульта требовала больших энергетических затрат, которые можно получить с помощью ядерных установок. В СССР же не планировалось строительство атомных авианосцев. Однако у такого судна имеются и достоинства:
- Взлет самолетов с Адмирала Кузнецова может осуществляться в любой климатической зоне, в отличие от паровых катапульт, которые не смогут работать в Северно-Ледовитом океане;
- Отсутствие любого вида катапульты существенно освобождало место на корабле, в результате свободное пространство можно использовать для дополнительного вооружения. Так, катапульта на авианосце типа «Нимиц» занимает значительное пространство, в результате чего в качестве мощного вооружения корабль имеет только боевую авиацию. В то же время, «Адмирал Кузнецов» оснащен большим количеством другого ракетного оружия. Именно поэтому российское судно именуют тяжелым авианесущим крейсером.
В России производство современного атомного судна с боевыми самолетами на борту находится пока на этапе планирования. В случае начала строительства, электромагнитная катапульта на российском авианосце станет оптимальным устройством для подъема воздушных судов.
Гастрафет
Примерно с IV в. до н.э. в Древней Греции начали использовать гастрафет (в буквальном переводе – «брюшной лук»). Это ручное метательное орудие использовало механизм, напоминающий храповой, для завода тетивы и более мощные упругие плечи, по сравнению с луком. Чтобы зарядить гастрафет, нужно было упереть один конец в землю, а на другой надавить всей своей массой животом. Позднее у римлян и в Средние века такое орудие получило название арбалет, от латинского arcaballista — «arcus» — дуга, «ballisto» — бросаю.
Заряжание гастрафета
Гастрафет стрелял тяжелыми и короткими стрелами. Стрелы для арбалета принято называть болтами.
Гастрафет
Древнегреческие эвтитоны и палинтоны. Древнеримские скорпионы и баллисты
Для того, чтобы метать еще дальше, изобрели торсион. Торсионные метательные машины использовали уже не энергию упруго согнутого тела, а упруго скрученных канатов, сделанных из конского волоса или животных жил. Но внешне такое устройство напоминало гастрафет – так же два плеча, только в виде рычагов, закрепленных одним концом в пучке из канатов.
В Древней Греции метательные машины с торсионным механизмом для стрел получили название эвтитоны (греч. Euthytonon — стреломет), а для метания камней палинтоны (греч. Palintonon — камнемет).
Позже, в Древнем Риме, легкие эвтитоны, стреляющие стрелами, начали называть скорпионами. А камнеметы называли баллистами.
Палинтон– древнегреческий камнемет с торсионами. По-древнеримски — баллиста
Древнегреческий эвтитон (слева) и древнеримский скорпион (справа)
Многие под словом «катапульта» представляют средневековые осадные стенобитные орудия, метающие ядра. Изначально же катапультой в Древней Греции начали называть двухплечевые метательные машины, имеющие торсионный механизм. В некоторых источниках говорится, что изначально в Древней Греции под катапультой понимались только стрелометы (эвтитоны), хотя эвтитоны вместо стрел могли использовать и небольшие камни. Один из переводов слова «катапульта» (греч. καταπέλτης — «катапелтес») – производное от слов «вниз» и «бросать, швырнуть».
Искусство стрельбы из метательных машин (греч. «katapaltai») было описано еще примерно в 350 году до нашей эры античным греческим писателем Энеем Тактиком в трактате об осадном искусстве.
Позже, в Древнем Риме, катапультами собирательно начали называть все метательные машины — и баллисту, и скорпион, и онагр. Поэтому в исторических источниках получается путаница в точном названии тех или иных метательных машин.
