Куда поставить главную батарею?
На этой неделе немного развлечёмся. Рассмотрим конструкцию научно-фантастического корабля — давшего название сериалу звёздного крейсера «Галактика» — сквозь призму принципов кораблестроения, выработанных для первых дредноутов. Поговорим о расположении орудий.
Начнём с определения главной батареи «Галактики» — и других кораблей того же класса «Юпитер», согласно миру сериала, — а затем отметим позиции орудий. В самом сериале сделать это довольно сложно: трясущаяся камера и крупные планы зачастую не позволяют понять, какую именно часть корабля мы видим, когда открывает огонь та или иная батарея. К счастью, стратегическая игра Battlestar Galactica: Deadlock — насколько я могу судить, официально входящая в канон — предлагает не одну, а две модели кораблей класса «Галактика» времён их активной службы: до и после переоборудования; вторая соответствует версии из сериала. Благодаря им можно точно увидеть расположение батарей. Первоначальная конфигурация выглядит так:
«Юпитер» Mk I. Простите за элементы интерфейса на этих скриншотах: мне пришлось делать их на скорую руку.
А конфигурация после переоборудования — именно она с небольшими изменениями появляется в сериале — выглядит так:
«Юпитер» Mk II. Признаюсь, мне трудно поверить, что настолько полную переделку — например, с удалением одной из соединительных опор лётной гондолы — провели бы в рамках модернизации, а не при создании совершенно нового класса. С другой стороны, в годы холодной войны американские авианосцы конца Второй мировой, такие как USS Midway (CV-41), проходили переоборудования с весьма радикальными изменениями планировки полётной палубы.
У второй версии явно немного больше огневой мощи и чуть более стройный корпус, но принципиальная схема размещения орудий осталась прежней. Наибольшая огневая мощь сосредоточена в верхних, дорсальных башнях: две группы по четыре двухорудийные башни образуют квадраты. Однако самые тяжёлые орудия находятся спереди — под носом корабля установлена пара двухорудийных башен. В вымышленном мире их называют «вышибалами», хотя традиционным названием времён парусных кораблей было бы «носовые погонные орудия» — разновидность погонных орудий вообще, — поскольку в главную батарею они фактически не входят. Ещё одна, меньшая группа тяжёлых орудий установлена снизу, на вентральной стороне корабля, но она отделена от верхней батареи: направить обе группы на одну цель обычно невозможно. Нижние орудия не могут подняться достаточно высоко, а верхние — достаточно опуститься, отчасти из-за расположения лётных гондол.
Дорсальные орудия корабля класса «Юпитер» Mk I.
Наконец, на самих лётных гондолах находится набор меньших скорострельных орудий точечной обороны, прикрывающих соответственно левый и правый борта. В игре именно они создают заградительный зенитный огонь, хотя в сериале мы видим, как к нему присоединяются и орудия главной батареи. Это не так уж безумно: универсальные противокорабельные и зенитные орудия устанавливались на многих надводных кораблях времён Второй мировой. Даже чудовищные 18,1-дюймовые орудия главного калибра линкоров типа «Ямато» могли стрелять зенитными снарядами — правда, как и большая часть японских средств ПВО той войны, крайне малоэффективными.
Дорсальные орудия Mk II, перегруппированные по четыре — как и вентральные. Что странно, огневые позиции слегка утоплены в корпус, отчего сектора обстрела становятся ещё хуже.
Конечно, у показанных в сериале звёздных крейсеров есть ещё одна категория вооружения: истребители в двух лётных гондолах. К слову, две не соединённые между собой гондолы, кажется, должны создавать чудовищные проблемы с хранением боеприпасов и топлива и противопожарной безопасностью. Но, полагаю, будет справедливо назвать основным вооружением крейсера именно тяжёлые орудия. В сериале совершенно ясно показано, что доктрина Колониального флота требует сближаться до дальности огня тяжёлых обычных батарей, а затем подавлять вражеские корабли массированным обстрелом. Авиагруппа звёздного крейсера сама по себе очень плохо приспособлена для борьбы с крупными кораблями: специализированных бомбардировщиков у неё нет. «Раптор» способен выполнить эту работу, но по сути является переоборудованным разведчиком, а не специализированным бомбардировщиком.
Проблемы
Что же не так с этой схемой? Главная проблема — и в игре она становится мучительно очевидной, тогда как при просмотре сериала её легко не заметить — состоит в ужасных секторах обстрела. Причём сразу по двум отдельным, но важным причинам.
Первая — доступный самим орудиям сектор наведения. Самая задняя группа дорсальных орудий в обеих версиях корабля хотя бы частично перекрыта кожухом двигателей — особенно на Mk I. Носовая секция выше центральной, где стоят башни, поэтому всем верхним орудиям закрыт огонь вперёд и вниз. На Mk I эта проблема заметнее, чем на Mk II, но присутствует у обоих. У нижних орудий все те же недостатки выражены ещё сильнее. Особенно это касается вентральных батарей Mk II: они не могут полностью опустить стволы, поскольку по какой-то непостижимой причине установлены в углублениях корпуса.
Небольшое отступление: столь раздутый нос кажется мне неправдоподобной конструкторской ошибкой. В носовой секции звёздного крейсера нет ни основной системы вооружения, ни двигательной установки — сверхсветовой или досветовой, — ни оборудования для лётных операций. Иными словами, там нет ни главного оружия, ни основной силовой установки. Судя по всему, в носу в основном размещены экипаж и командные помещения. Если посмотреть на историю кораблестроения от вёсел и парусов до атомных реакторов, одной из немногих постоянных останется то, что общую форму и профиль корабля определяют двигатели и вооружение, а помещения для экипажа втискивают туда, «где осталось место». Поэтому совершенно непонятно, что же находится в носу такого важного, ради чего его стоило сделать чрезмерно большим и частично перекрыть главной батарее сектора обстрела. Если судить по историческим проектам, чем бы ни была занята носовая секция, ею скорее пожертвовали бы ради сохранения секторов огня главной батареи.
Проблему с наведением усугубляет группировка самих орудий. Батареи нормально работают при стрельбе «вверх» или «вниз» относительно ориентации корабля, но на почти горизонтальной траектории башни начинают перекрывать друг друга: передние орудия группы не могут стрелять назад, левобортные — на правый борт и так далее. Скорее всего, «мёртвые зоны» обстрела заметно больше, чем кажутся. Я не уверен, какая именно технология здесь используется — рельсотроны или традиционные орудия с химическим метательным зарядом, — но при выстреле явно видно дульную вспышку. Значит, даже снаряд, едва прошедший мимо соседней башни, обдаст её горячими газами и прочими продуктами выстрела. Как мы вскоре увидим, подобная конструктивная проблема встречалась у многих ранних дредноутов, и вряд ли космический вакуум чем-то поможет. Плюс — не будет ударной волны. Минус — газы долетят до тыльной стороны соседней башни, почти не потеряв ни скорости, ни температуры.
Кадр из сериала — кажется, на нём на самом деле «Пегас», — где очень хорошо видны дульные вспышки.
Вторая проблема возникает, если рассматривать все сектора обстрела вместе: фактически не существует такого ракурса, с которого звёздный крейсер класса «Юпитер» мог бы обрушить на крупную вражескую цель большую часть или всю свою огневую мощь. Под каким углом ни атакуй «Галактику», значительной части её орудий буквально нечего делать. Если цель находится на одном уровне с кораблём и прямо перед ним, стрелять могут только носовые погонные орудия; но они не достанут цель выше или ниже, а при смещении цели к левому или правому борту сможет стрелять лишь половина орудий. Цели на траверзе, находящиеся на одном уровне с лётными гондолами, доступны лишь половине верхних и нижних орудий — или меньшему числу, в зависимости от угла. А цель над «Галактикой» может принять на себя полный удар дорсальной батареи, но больше ничего.
(Опытные игроки в Deadlock могут заметить небольшое окно, в котором удалённые цели, расположенные впереди и чуть выше «Юпитера», попадают одновременно под огонь «вышибал» — они могут немного поднимать стволы над «ватерлинией» — и дорсальной батареи. Но, по крайней мере по моему опыту, это окно мучительно узко и едва ли было намеренной особенностью проекта.)
Разумеется, подозреваю, что орудия расположили так из кинематографических соображений. В композиции кадра относительная высота часто указывает на могущество. Поскольку почти все орудия «Галактики» находятся сверху, корабль можно снова и снова показывать «ниже» противников-сайлонов. Вероятно, это намеренный способ визуально передать колоссальный перевес сил между людьми и сайлонами. Для телесериала это очень веская причина выбрать подобную конструкцию, и в самом сериале она прекрасно помогает создавать динамичные, драматичные боевые сцены.
Но мы, конечно, собрались здесь ради педантичности, а не ради здравого визуального дизайна. Поэтому переходим ко второй части: как с этой задачей справлялись в истории, или…
Чему «Галактика» может научиться у «Саут Кэролайны» (BB-26)
Те же вопросы — какой должна быть главная батарея и где её разместить — мучили кораблестроителей в конце XIX и начале XX века, как до появления HMS Dreadnought (спущенного на воду в 1906 году), так и в первые годы после него. На появление Dreadnought и целого названного в его честь типа кораблей повлияло множество факторов. Дредноут стал результатом сложного взаимодействия достижений в артиллерии, бронировании и паровых силовых установках, между которыми конструкторам приходилось искать компромисс.
Но здесь я хочу сосредоточиться на двух ключевых идеях: что означает характеристика Dreadnought как корабля с единым крупным калибром и как все эти большие орудия были расположены.
Чтобы объяснить первое, придётся начать с додредноутов — в своё время их, разумеется, так не называли, а просто именовали броненосцами. Эти корабли обычно несли смешанные батареи орудий множества калибров. Считалось, что меньшие орудия способны стрелять быстрее и потому лучше поражают небольшие быстроходные цели вроде миноносцев, тогда как крупные пушки необходимы для борьбы с другими броненосцами. Их делили на «главную» батарею — большие орудия в башнях — и «вспомогательную» батарею — скорострельные орудия меньшего калибра, обычно в казематах. Некоторые додредноуты несли даже ещё более мелкую «третью» батарею. Порой смешивались калибры и внутри этих батарей, поскольку разные орудия обладали разной эффективностью против различных целей; значение имела и доступность пушек, как в случае японских линкоров типа «Сацума». Конструкции додредноутов кажутся мне восхитительными, хотя эта ветвь развития и оказалась тупиковой.
По материалам Википедии: HMS Majestic (1895) на схеме из Brassey’s Naval Annual (1902). Обратите внимание на обширную вспомогательную батарею в казематах вдоль бортов по сравнению с куда более скромной главной батареей в двух башнях.
(Ещё одно отступление: от эпохи додредноутов «Галактика» унаследовала казематы. Каземат представлял собой бронированную стенку вдоль борта корабля, внутри которой размещались вспомогательные орудия. Броня каземата защищала их лучше, чем при открытой установке на палубе, но обычно резко ограничивала сектора наведения — особенно по вертикали. После появления дредноутов казематы постепенно исчезали, а вспомогательную батарею, всё чаще выполнявшую после 1920 года зенитную роль, переносили в небольшие башни на верхней палубе. Но орудия точечной обороны «Галактики» установлены в конструкциях, по сути напоминающих казематы: они выступают из промежутков между силовыми балками, поддерживающими внешний слой брони. По сравнению с современными установками ближней обороны CIWS — произносится «си-виз» — сектора обстрела этих орудий точечной обороны не особенно хороши.)
В первой половине первого десятилетия XX века сочетание технических достижений привело к появлению линкора с единым крупным калибром. Первым стал Dreadnought, отчего последующие корабли с однородной крупнокалиберной артиллерией и начали называть дредноутами. Улучшение механизмов заряжания и дальномеров повысило точность — особенно на больших дистанциях — и скорострельность тяжёлых пушек, уменьшив зависимость от скорострельной вспомогательной батареи. К тому же её задачи во многих случаях перекладывали на сопровождающие крейсеры. Одновременно совершенствование брони линкоров всё яснее показывало, что любая артиллерия, кроме самой тяжёлой, скорее всего окажется бесполезной. Раз всю работу должна выполнять главная батарея, логично было отдать ей приоритет.
Единая однородная батарея крупных орудий также значительно упрощала управление огнём и наведение, потому что теперь все пушки обладали одинаковой дальностью, начальной скоростью снаряда и баллистическими характеристиками. Ограниченную вспомогательную батарею сохранили, но проект Dreadnought строился прежде всего вокруг главной батареи и предположения, что она под управлением единой системы управления огнём будет сосредоточена на одной цели. Разумеется, единый тип снаряда для всей главной батареи также существенно упрощал снабжение.
По материалам Википедии: план HMS Dreadnought (1906). Обратите внимание, как огневая мощь сосредоточена в главной батарее из пяти двухорудийных башен. Именно это и означает схема с единым крупным калибром.
Теперь возникает вопрос: куда поставить все эти большие пушки? В первые годы после появления Dreadnought возникло множество по-настоящему увлекательных проектов, и с точки зрения расположения главной батареи сам Dreadnought был скорее промежуточным этапом, чем окончательным решением. Он не мог направить все орудия ни в одну сторону. Из пяти башен только четыре стреляли на левый или правый борт — мешали две бортовые башни. Прямо назад могла стрелять всего одна башня из-за расположения кормовой надстройки. Теоретически три башни могли вести огонь вперёд, но на практике — помните, я обещал к этому вернуться? — залп бортовых башен прямо по носу, вероятно, снёс бы боевую рубку. Упс…
В ранних проектах дредноутов пробовали разные схемы, стремясь сосредоточить на одной цели максимальную огневую мощь. Первые немецкие корабли типов Nassau и Helgoland использовали «шестиугольную» схему. Она позволяла установить больше орудий, чем на Dreadnought, но не увеличивала число пушек, которые можно одновременно направить на одну цель. От неё отказались: масса корпуса возрастала без реального выигрыша в применимой огневой мощи.
По материалам Википедии: схема вооружения SMS Nassau (1908). Шестиугольное расположение позволяет втиснуть в доступное пространство палубы гораздо больше орудий — целых шесть башен! Однако из-за худших секторов обстрела огневая мощь по одной цели не превосходит схему башен Dreadnought, а значительная масса дополнительных башен оплачена бронёй и скоростью.
Другим вариантом была безумная, но по-своему великолепная шахматная схема на кораблях вроде HMS Neptune. Теоретически Neptune мог навести все орудия как на левый, так и на правый борт: смещённые относительно друг друга башни не перекрывали соседей. Но башням в средней части корабля пришлось бы стрелять сквозь надстройки. На практике выяснилось, что такой огонь наносит кораблю серьёзные повреждения — та же проблема воздействия дульных газов, которую мы уже видели у бортовых башен Dreadnought.
По материалам Википедии: схема HMS Colossus (1911) из Brassey’s Naval Annual (1915) с шахматным расположением орудий — таким же, как на Neptune. Надстройки дугой проходили над башнями в средней части корабля, чтобы те теоретически могли развернуться и стрелять через корпус на противоположный борт.
(К слову, тяжёлые бортовые башни создавали ещё одну проблему: отнесённая далеко от диаметральной плоскости масса уменьшала остойчивость корабля. Не уверен, насколько это важно для космического корабля.)
Решение пришло от ВМС США, причём с неожиданной стороны: от Конгресса. Нет, я не шучу. Американский флот пришёл к тем же выводам, которые привели британцев к Dreadnought, и в 1905 году попросил у Конгресса разрешения тоже построить модные новые линкоры — Dreadnought к тому времени уже вовсю строился. Но Конгрессу флот уже порядком надоел: только что были построены и спущены на воду шесть додредноутов типа Connecticut — помните, тогда их называли просто броненосцами, — причём несколько кораблей ещё даже не достроили, а флот уже просит новый класс? Поэтому ради ограничения расходов Конгресс потребовал, чтобы любой новый корабль флота имел водоизмещение не более 16 000 тонн.
Для сравнения: водоизмещение Dreadnought составляло 18 120 тонн. Значит, приходилось экономить массу. При таком ограничении позволить себе башни, которые ничего не делают, было невозможно. Чтобы корабль меньшего водоизмещения мог противостоять Dreadnought, жизненно важными становились оптимальные огневые позиции. Решением стала линейно-возвышенная схема.
Нет, это не означает «стрелять лучше»: согласно латинскому корню, речь о стрельбе поверх. На линкорах типа South Carolina две башни стояли в носу и две в корме, причём в каждой паре одна стреляла поверх расположенной перед ней. Длинные стволы выносили дульную струю достаточно далеко перед большей частью корпуса нижней башни. Дополнительным преимуществом некоторых проектов было то, что обе башни группы могли прикрыть погреба и механизмы меньшей броневой «цитаделью», также экономя массу. Самый известный пример — совершенно чудовищные на вид, но довольно эффективные британские линкоры типа Nelson примерно 1927 года. Все три их трёхорудийные башни были собраны в носовой части, чтобы уменьшить массу и уложиться в ограничения Вашингтонского морского договора.
По материалам Википедии: схема палуб и бронирования USS South Carolina (BB-26) из Brassey’s Naval Annual (1912), показывающая линейно-возвышенные орудия. Обратите внимание, как эта схема помогает экономить броню, обозначенную тёмной штриховкой.
Итак, Dreadnought с пятью двухорудийными башнями мог направить четыре из них на любой борт, одну назад и от одной до трёх вперёд. South Carolina, имевший всего четыре двухорудийные башни, мог без риска случайно снести собственную боевую рубку направить все четыре на любой борт, две назад и две вперёд. Правда, у линейно-возвышенной схемы были свои сложности: более высокие башни поднимали значительную массу вверх, повышали центр тяжести и могли ухудшить остойчивость всего корабля. Это жёстко ограничивало число башен, которые можно было поставить «ступенями», — обычно двумя. Впрочем, вскоре стало ясно, что при выборе между большим числом пушек и пушками большего размера преимущество обычно за размером.
Хотя для полного признания понадобилось несколько лет, линейно-возвышенное расположение в конце концов стало господствующим в конструкции линкоров, поскольку позволяло сосредоточить на одной цели всю крупнокалиберную огневую мощь против тяжёлых кораблей.
Переосмысливаем «Галактику»
Помня об истории проектирования линкоров, вернёмся к «Галактике». Нет ничего плохого в том, что её вспомогательная батарея — предназначенная для борьбы с истребителями и точечной защиты от ракет — разбросана по всему кораблю ради полного прикрытия. Но здесь действуют те же факторы — масса залпа, простота управления огнём, экономия массы и объёма, — которые привели к появлению однокалиберных линейно-возвышенных главных батарей на линкорах.
Точное расположение главной батареи очень сильно зависело бы от предполагаемого направления боя. Вместо того чтобы рассыпать тяжёлые орудия по всему кораблю, проектировщики выбрали бы единственный сектор, в котором большинство — если не вся — главной батареи могло сосредоточиться на одной цели. У корабля, движущегося в трёх измерениях вместо двух, есть три основных варианта: перпендикулярно главному направлению ускорения — по сути бортовой сектор, включающий также верхнее и нижнее направления; противоположно ускорению, то есть назад; или по ускорению, то есть вперёд.
Для «Галактики» очевидным выбором кажется передний сектор. Корабль вооружён главным образом обычными боеприпасами сравнительно малой дальности, тогда как главная угроза — большие вражеские авианосцы, действующие издалека ударными кораблями и ракетами. В сериале «Галактика» в основном ведёт сдерживающие оборонительные бои ради выигрыша времени, но проектировали её не как эскортный корабль. Изначально это был тяжёлый корабль первой линии, созданный для боя с крупными кораблями сайлонов. Следовательно, «Галактика», скорее всего, должна была вести огонь при сближении с целью — фактически атаковать, стреляя на ходу.
(Отступление: я исхожу из модели физики и движения, показанной в сериале и связанных с ним играх. Малые корабли во вселенной Battlestar Galactica часто разворачиваются вокруг своей оси — летят в одну сторону, а смотрят в другую, — но большие обычно сохраняют ориентацию по направлению движения. Что ещё важнее, корабли, как правило, ускоряются туда, куда хотят попасть, вместо движения по орбитам и переходным траекториям. Поэтому я предполагаю, что «Галактика» скорее развернётся носом к противнику и пойдёт на сближение, чем станет использовать сложные траектории перехвата, диктуемые орбитальной механикой.)
Как же переместить главную батарею «Галактики», чтобы улучшить сектора обстрела? Думаю, решение заключается в линейно-возвышенной схеме. Одним из главных ограничений такого расположения на линкорах было повышение центра масс, делавшее корабль менее остойчивым. Именно поэтому на кораблях вроде HMS Nelson третью башню нельзя поднять выше первых двух. Но космический корабль не способен опрокинуться через борт — хотя вектор ускорения желательно провести через центр масс, иначе включение двигателей заставит корабль вращаться, — так что намного большую часть батареи можно расположить ступенями. Вместо групп в центре корпуса орудия можно поставить в носовой секции одно над другим, предположительно перенеся помещения экипажа и командования в среднюю часть корабля.
По материалам Википедии: HMS Nelson, спущенный на воду в 1925 году. Ради экономии массы и соблюдения Вашингтонского морского договора все три башни главной батареи собрали в носовой части, чтобы они могли пользоваться общей бронёй и погребами. Конструкция получилась довольно удачной, но боже, как же она уродлива.
Если пойти дальше, то вместо нынешней смеси множества средних орудий и нескольких установок точечной обороны я постарался бы свести главную батарею к нескольким гораздо более крупным установкам — расположенным ступенями в носовой части, — одновременно увеличив число малых установок сверху и снизу корабля, желательно с широкими секторами обстрела. Среднюю секцию также можно сделать выше, но короче, чтобы её не перекрывали носовая и кормовая части и орудия получили лучшие сектора огня.
Заключение
Подобные конструкторские нелепости встречаются далеко не только в Battlestar Galactica. Сектора обстрела имперских звёздных разрушителей из Star Wars, пожалуй, ещё хуже. Ромбовидная форма корабля обещает огромное пространство для линейно-возвышенных орудий, но вместо этого главная батарея стоит по сторонам центральной надстройки. Башни выстроены так, что одновременно стрелять вперёд всеми орудиями невозможно.
Есть ещё один тесно связанный с предполагаемым направлением боя вопрос, которого я пока не касался: расположение брони. Почти ни одна бронированная машина — будь то военный корабль или танк — не имеет равномерной толщины защиты. Форму брони тщательно рассчитывают с учётом предполагаемого направления атаки и важности разных частей машины. Особенно ясно это видно на танках, где броня сзади и сверху обычно значительно тоньше лобовой или бортовой. Того же следовало бы ожидать от «Галактики». В Deadlock так и есть: борта и передний сектор защищены намного лучше кормы, верха и низа.
Но имеет ли всё это значение? Честно говоря, не особенно. Безусловно, опора на исторические подходы к проектированию способна сделать конструкции в фантастике правдоподобнее, а сам вымышленный мир — реальнее, улучшая повествование.
Но, думаю, главный вывод здесь очевиден, хотя о нём часто забывают. Легко критиковать конструкции исторических систем вооружения, однако на деле они были результатом упорной работы множества умных людей над сложными задачами. Возможности «сделать всё сразу» не существовало: каждая добавка огневой мощи или брони означала лишнюю массу, а значит, меньшую скорость — или, в космосе, худшее отношение тяги к массе. При заданных двигателях и требованиях к скорости каждая прибавка брони отнимала огневую мощь, и наоборот. Множество малых орудий означало меньше пушек в главной батарее.
Увидев конструкцию с очевидными компромиссами — знаменитый M4 Sherman, например, — мы часто списываем их на «плохой» проект. Но на деле это нередко результат вынужденного выбора между конкурирующими и несовместимыми требованиями.
(Уточнение: кажется, некоторые читатели неправильно поняли моё замечание о Sherman. На самом деле я считаю, что с учётом предъявлявшихся к конструкции требований — особенно логистических — M4 Sherman был выдающимся примером успешного проектирования. Я лишь отметил, что это ещё и глубоко компромиссная конструкция с незаслуженно плохой, на мой взгляд, репутацией среди широкой публики и энтузиастов. Впрочем, в последнее время отношение, похоже, меняется.)
Если вам понравилась эта статья или у вас есть комментарии, присоединяйтесь к дискуссии в канале Telegram или сервере в Discord.