Кто изобрел перископ

Сотрудники сайта не всегда

принимают точку зрения автора статьи...

возможны дискуссии на страницах сайта... (admin)

Кто изобрел перископ

Анатолий Ефимович Тарас
 

Слово «перископ» переводится с греческого языка как «вокруг» (пери) «смотреть, видеть» (скопос). Это оптический прибор для наблюдения из укрытий (окопов, блиндажей, развалин), из танков и других бронемашин, а главное – из подводных лодок.
Простейшие перископы состоят из отражающих зеркал на противоположных концах трубчатого контейнера. Зеркала расположены параллельно друг другу и под углом 45° к оси трубы или короба.
Вариантом зеркального перископа является полемоскоп. Термин произошёл от греческих слов «polemos» (война) и «skopeo» (смотрю). Таково общее название простейших оптических приборов для наблюдения из укрытия за полем боя.
Более сложные перископы используют вместо зеркал призмы. Общая конструкция перископа подводной лодки очень проста: два телескопа направлены друг в друга. Если два телескопа имеют разное индивидуальное увеличение, разница между ними приводит к общему увеличению или уменьшению изображения.
 

Типы перископов: А – зеркальный; В – призматический
 

Во времена борьбы с «космополитами» и с «низкопоклонством перед Западом» (1948—1955 гг.) советские авторы приписывали российским деятелям изобретение всего на свете. Вот и «русского немца», инженер-генерала Карла Андреевича фон Шильдера (1785—1854) они назвали изобретателем «первого в мире перископа» для его «первой в мире металлической подводной лодки».
Например, об этом писал Владимир Лупач в своей 200-страничной книжке «Русский флот – колыбель величайших открытий и изобретений» (Москва: издание ДОСААФ, 1952).
С тех пор прошло более 70 лет. Казалось бы, что все точки над “i” давно расставлены. Но и сейчас нет-нет, да появляются в интернете заявления о том, что «первый в мире перископ изобрел российский инженер-генерал Карл Шильдер». Или, в более скромном варианте, – «Шильдер изобрел первый перископ в России».
Однако оба утверждения не соответствуют действительности.
Самый первый перископ в мире придумал и серийно изготовлял в 1430-е годы (за 400 лет до Шильдера!) немецкий ювелир и первопечатник Иоганн Гутенберг (ок. 1399—1468). Свои устройства он продавал в городе Аахен (Aachen) паломникам, чтобы они могли видеть в толпе поверх голов впереди стоящих людей религиозные сцены (мистерии) на площади перед собором.
Перископ Гутенберга представлял собой узкую коробку прямоугольного сечения, вытянутую по вертикали. В верхнем и нижнем концах коробки были закреплены зеркальца, наклонённые на 45° относительно линии горизонта. Зеркальца дважды изменяли ход световых лучей и благодаря этому человек мог видеть объект, закрытый от него препятствием.  
В 1644 г. французский монах Марин Мерсенн (Marin Mercenn; 1588—1648) в своей книге «Физико-математические рассуждения», в параграфе под названием «О судах, плавающих под водой» высказал идею применения камеры-обскуры (camera lucida) для рассматривания предметов, находящихся на поверхности воды неподалеку от подводной лодки, погруженной на небольшую глубину.
В 1647 г. астроном и механик Иоганн Гевел (на латыни Johannes Hevelius; 1611—1687) из немецкого вольного города Данциг издал книгу «Selenographia sive Lunae description» (Селенография, или описание Луны). В ней он, помимо многого другого, описал зеркальный перископ с линзами, которому дал название «полемоскоп». И предложил использовать полемоскоп на войне – для наблюдения за объектами из укрытий («полемос» в греческом языке означает «война!»).
 

Схема устройства полемоскопа Гевела
 

Полемоскоп Гевела

 

Полемоскопы и их составные части. Из книги Гевела «Селенография»  
 

Кстати говоря, в 20-е годы XIX века в Париже, на набережной Сены где-то в районе королевского дворца Лувр, действовал платный аттракцион «Магические зеркала». За небольшую плату любой желающий мог рассматривать предметы, закрытые от него каменным блоком.
Устройство представляло собой зрительную трубу, разрезанную в середине на две части. Между обеими частями находился каменный блок. Но благодаря четырем плоским зеркалам, размещенным под углом 45 градусов друг к другу, можно было видеть предмет, закрытый от наблюдателя камнем. Таким образом, это был полемоскоп, но не вертикальный, а горизонтальный.
 

«Магические зеркала» действовали по принципу полемоскопа Гевела

Большой зеркальный полемоскоп французских артиллеристов времён Крымской войны 1853—1855 гг.  
 

Российский учёный и изобретатель Михаил Ломоносов (1711—1765) в своих неопубликованных записках периода 1763—64 гг. описал устройство оригинального зеркального перископа.  
Он хотел снабдить этот прибор двумя механизмами. Один из них изменял угол наклона верхнего зеркала с целью наводки на рассматриваемый объект по вертикали. Другой механизм (червячная шестерня, охватывающая трубу перископа, и червячный винт), позволял вращать трубу на 360 градусов, чтобы обозревать весь горизонт. Ломоносов назвал прибор «горизонтоскопом».
 

«Горизонтоскоп» М.В. Ломоносова (около 1763 г.) Набросок изобретателя
 

В 1798 г. французский изобретатель, некий Мартнер, подал в морское министерство проект подводной лодки. Описывая её устройство, он упомянул и перископ. Мартнер предлагал использовать для обнаружения вражеских кораблей длинную круглую трубку, верхний конец которой находится выше уровня воды. Принцип устройства этой зрительной трубки был аналогичен зеркальному перископу Гутенберга, но Мартнер дополнил его двумя стёклами. Стекло в верхней части трубки защищало зеркало от заливания водой, а в нижней части изобретатель предусмотрел простейший окуляр для удобства наблюдения.
 

Круглый в сечении металлический зеркальный перископ с окуляром
 

В бумагах, которые знаменитый изобретатель Роберт Фултон (1765—1815) передал в 1806 г. на хранение консулу США в Париже, имеются цветные рисунки оптического прибора «perxscopt». Они датированы 1804 годом. Однако более 100 лет рисунки оставались неизвестными. Впервые их опубликовал Уильям Парсонс (William Barclay Parsons) в 1922 г. в своей книге «Robert Fulton and the Submarine».  
 

На рисунке Фултона изображён изобретенный им оптический прибор «perxscopt», помогающий командиру подводной лодки подойти под днище вражеского корабля для прикрепления мины
 

 

Показаны конусообразные стеклянные секции, вставленные в стенку и крышу рубки подводной лодки. Их назначение: а) помочь капитану субмарины в определении курса, не всплывая на поверхность моря; б) подвести лодку точно под днище вражеского корабля, чтобы прикрепить мину.
Фигуры: а) Способ размещения конических стеклянных секций (с пробками на случай аварии); б) Часть рубки с наблюдателем (Фултон нарисовал себя); в) Батометр, измеритель глубины погружения.
(1804 г. Хранится в Отделе рукописей и архивов Нью-Йоркской публичной библиотеки).
 

В 1828 г. студент Медико-хирургической академии в Санкт-Петербурге Казимир Черновский (1791—1847), по происхождению – шляхтич из Минской губернии, был заключен в Петропавловскую крепость за участие в тайном патриотическом обществе. Члены общества ставили целью восстановление независимости своего Отечества – Великого княжества Литовского, Русского и Жамойтского – захваченного царской Россией в ходе так называемых «разделов Речи Посполитой» в 1772—1795 гг. Естественно, власти империи считали подобный замысел государственным преступлением.
Пребывая в тюрьме, Черновский к 1832 г. разработал детальный проект большой металлической подводной лодки и целого ряда устройств для неё, в том числе перископа зеркального типа, выдвигающегося и поворачиваемого изнутри корпуса субмарины.
В 1834 г. инженер-генерал К.А. фон Шильдер построил в Санкт-Петербурге металлическую подводную лодку своей конструкции. В кормовой наблюдательной башенке лодки он установил зеркальный перископ. Прибор представлял собой частично поворачиваемую влево и вправо короткую медную трубу с зеркалами в верхнем и нижнем коленах, установленными под углом 45 градусов к горизонту.
Следует отметить, что общую схему устройства подводной лодки (металлический корпус, наблюдательную башенку, складывающиеся гребки, зеркальный перископ, насос-вентилятор. мину для подведения к днищу вражеского корабля) Шильдер заимствовал у К. Черновского. С чертежами и описанием его субмарины Шильдера познакомил военный инженер, генерал-майор П.П. Базен, составлявший экспертное заключение по проекту Черновского*.  
/* Пьер-Доминик Базен (1786—1938) был француз, поступивший на русскую службу. В России его называли Петром Петровичем. /
В ходе длительных испытаний (7 лет, с 1834 по 1841 гг.) стало ясно, что командир лодки не способен ориентироваться ни через иллюминаторы в башенках, заливаемые водой, ни с помощью перископа. Изображение предметов в перископе получалось в том же масштабе, что и невооруженным глазом, но с размывкой их контуров. А поле зрения было невелико.
 

Макет подводной лодки К. Шильдера с перископом в кормовом наблюдательном колпаке. На некоторых рисунках и макетах перископ показан в носовом колпаке, что неправильно (на оригинальных чертежах Шильдера перископ в заднем колпаке)
 

Пришлось Шильдеру самому подавать команды рулевому в лодку через каучуковую переговорную трубу. При этом он находился «на палубе, погруженный в воду по грудь в одежде из непроницаемой водою ткани» и в ботинках со свинцовыми подошвами. Позже он подавал команды из гребного катера:
«…генерал-адъютант Шильдер, следуя непосредственно за подводной лодкой, с катера направлял ея ход приказанием чрез разговорную трубку, укрепленную в башне лодки, класть руль по его усмотрению – вправо или влево».
Таким образом, Шильдеру предшествовали перископы (полемоскопы) либо их проекты И. Гутенберга, М. Мерсенна, И. Гевела, М. Ломоносова, Мартнера, Р. Фултона, К. Черновского. Называть его «первым в мире» или хотя бы «первым в России» нет оснований.   
В 1854 г. Ипполит Мари-Дэви (Hippolyte Marie-Davy; 1820—1893), профессор физики в университете французского города Монпелье, разработал проект подводной лодки «Эро» (Herault) с электрическим двигателем.
Для этой лодки он предусмотрел частично втягивающийся в корпус лодки, но не вращающийся перископ. Перископ состоял из вертикальной трубы с двумя маленькими зеркалами, закрепленными на каждом конце под углом 45 градусов, и двух линз. Но если бы лодку построили, такой перископ (как и перископ Шильдера) не дал бы возможности управлять её движением.
В 1859 г. художник и архитектор Пауль Тетар ван Элвен (Paul Tetar van Elven; 1823—1896) из Нидерландов подал патентную заявку на проект небольшого полуподводного судна с паровой машиной и бронированной верхней палубой, вооруженного буравом с приводом от машины. Для него он сконструировал перископ зеркального типа с линзами, поворачиваемый на 360 градусов. Проект перископа Т. ван Элвена часто упоминается в зарубежной литературе как «первый в мире», что не соответствует фактам.  
В 1872 г. инженер бельгийской армии П. Доденар построил одноместную подводную лодку с мускульным приводом. За основу её проекта он взял субмарину «Черепаха» (Turtle), которую почти за 100 лет до него (в 1775 г.) построил американец Дэвид Бушнелл (David Bushnell; 1740—1826).
Для того, чтобы подводник мог наблюдать обстановку на поверхности воды, Доденар сконструировал перископ, в котором заменил зеркала стеклянными призмами, а также установил объектив и окуляр. Призматические приборы стали важным шагом в развитии военной оптики, но распространение они получили только в ХХ веке.
Российский изобретатель польского происхождения Стефан Казимир Джевецкий (1843—1938) на своих подводных лодках (образцы 1879 и 1884 гг.) установил неподвижный призматический перископ П. Доденара в водонепроницаемом кожухе. Вопреки заявлениям некоторых современных авторов, перископ не вращался. Но его можно было выдвигать вверх примерно на 40 см и втягивать обратно из наблюдательной башенки субмарины.
 

Перископ П. Доденара на подводной лодке С. Джевецкого
 

Лейтенант испанского флота Исаак Пераль (1851—1895) в 1888 г. сконструировал и построил подводную лодку, которую назвал своей фамилией – «Peral». Для неё он придумал оригинальную «оптическую башню непрямого видения». Перископ в виде стационарной конусообразной башенки через систему линз и зеркал проецировал изображение надводной остановки на «курсовой стол», позволявший командиру субмарины видеть цель и определять её курсовой угол (пеленг), а также дистанцию до неё.
По сути, это был усовершенствованный полемоскоп.
 

«Оптическая башня» И. Пераля на его подводной лодке
 

Однако субмарина «Пераль» имела много конструктивных недостатков и после двух лет испытаний её сдали в порт.

***

А кто первым создал по-настоящему работоспособный перископ для подводных лодок?
Французы уверяют, что первыми были они. В сентябре 1888 г. на казённой верфи в Тулоне была спущена на воду экспериментальная подводная лодка «Угорь» (Gymnote) с электромотором, построенная по проекту инженера Густава Зедэ (Gustave Zede; 1825—1891).
Его друг, военный инженер Артур Кребс (Arthur Constantin Krebs; 1850—1935) с помощью мастера-оптика Жана Рея (Jean Rey) изготовил для неё зеркальный перископ с линзами. Но уже первые испытания в море показали, что он не даёт четкого изображения целей, а поле обзора весьма ограничено. От перископа Кребса пришлось отказаться.  
 

Перископ Артура Кребса и Жана Рея для «Gymnote» (1889)
 

В июне 1891 г. со стапеля той же верфи в Тулоне сошла на воду вторая французская экспериментальная лодка «Густав Зедэ» (её назвали в честь конструктора, погибшего в начале того года).
Инженер Гастон Ромацотти (Gaston Romazotti; 1855—1915), который достраивал субмарину после гибели Г. Зедэ в результате несчастного случая в лаборатории, установил на ней неподвижный зеркальный перископ с двояковыпуклыми линзами (так называемый клептоскоп) высотой один метр. Он обеспечивал панорамный обзор вперед в секторе 40 градусов (по 20 градусов влево и вправо от оси корабля) и до 7 градусов вверх над поверхностью воды.
У клептоскопа лучи света, проходившие через линзу, отражались призмой вниз по трубе, усиливались двояковыпуклой линзой, затем проходили через вторую призму и фокусировались на бумажном экране перед рулевым в лодке. Изображение на экране давало ему представление о том, что находится впереди по курсу. Практика показала, что этого недостаточно.  
Тогда лодку в 1895 г. дополнительно оснастили зеркальным перископом с линзами. Его создали офицеры флота Рене Давелюй (Rene Daveluy; 1863—1939) и Луи-Ипполит Вайолет (Louis-Hippolyte Violette; 1869—1950). Позже, став адмиралом, Давелюй писал в своих «Воспоминаниях»:
«Надо было вылечить подводную лодку от слепоты. (...) Я пришел к выводу, что перископ на «Gustave Zede» должен иметь высоту не менее 3,5 м. Что касается диаметра, то чем меньше, тем лучше, чтобы обеспечить меньшее сопротивление движению. Желательно, чтобы диаметр не превышал 8 см. Я понимал проблему, но у меня не было её решения. (...)
Тогда я призвал на помощь лейтенанта Вайолета, второго после Густава Зедэ, для которой не было секретов в науке. (...) Вайолет разработал научное обоснование и решил технические вопросы. После этого нам осталось лишь изготовить само устройство.
(…) Увы, первое испытание нас разочаровало. Тогда мы с Вайолетом решили модифицировать устройство. Для этого отвинтили окуляры от моего бинокля и установили их на трубу перископа. Посмотрев в окуляр, мы убедились, что решение непрямого зрения через толщу воду найдено». / Перевод мой. – А.Т. /
 

Перископ И. Вайолета и Р. Давелюя для подводной лодки «Gustave Zede» (1895)
 

Фабрикант Жюль Карпантье (Jules Carpentier; 1851—1921) на своём оптическом заводе изготовил с 1905 по 1919 годы около 100 перископов конструкции Давелюя – Вайолета для подводных лодок французского флота.
Итак, первыми были французы? Но американские историки техники утверждают, что первый работоспособный перископ создал Саймон Лейк (Simon Lake; 1866—1945).
Он спроектировал и построил большой линзо-призматический перископ, который в 1902 г. установил на своей подводной лодке «Protector» (Защитник). Лейк назвал его «омнископ» («всевидящий») – от латинского «omnia» (всё, все) и греческого «скопос» (смотреть, видеть).
 

Омнископ С. Лейка на подводной лодке «Protector» (1902)
 

Омнископ С. Лейка в музее
 

Верхняя часть перископа, выступающая из рубки «Защитника»  

 

Патент С. Лейка на линзо-призматический перископ, выданный 14 апреля 1903 г.
 

Линзы увеличивали изображение рассматриваемого объекта («приближали» его к наблюдателю), а 8 призм обеспечивали чёткость «картинки». Кроме того, омнископ Лейка состоял из двух металлических труб, вставленных одна в другую. Благодаря этому, он без повреждений выдерживал давление воды на глубине до 50 метров, а также при движении лодки полным ходом под водой.
 

Линзо-призматические перископы: А– 4 линзы; Б – 5 линз

 

Перископ С. Лейка периода 1916—1918 гг.  
 

Англичане считают создателем перископа современного типа не французов и не американца, а Говарда Грабба (Howard Grubb; 1844—1931). Он был инженером-оптиком, и владел оптической фабрикой в Дублине.
Фабрику основал его отец Томас Грабб (Thomas Grubb; 1800–1878). Она выпускала подзорные трубы и бинокли. Его младший сын Говард начал работать в фирме в 1865 г. Именно под его руководством компания приобрела репутацию производителя первоклассных телескопов, прицелов, дальномеров и перископов.
Однако Г. Грабб начал производить перископы не ранее 1905 года, так что первые две серии британских субмарин, спущенные на воду в 1901—1905 гг. перископов не имели*. Обзор поверхности воды командиры этих субмарин производили через смотровые прорези наблюдательных колпаков, служивших также люками для входа и выхода.
/* Первая серия – 5 лодок типа «Holland» (113/122 т), спущенных на воду в 1901—02 гг. Вторая серия – 13 лодок типа «А» (190/205 т), спущенных на воду в 1903—05 гг. /  
 

Макет британской подводной лодки первой серии (тип «Холланд»).
Перископ отсутствует.
 

Перископ фирмы Грабба периода 1910-х гг.
 

В Италии роль первопроходца отдают инженеру Паоло Триульци (Paolo Triulzi; 1860—1945). В 1905—1918 гг. перископы его конструкции получили все подводные лодки, спроектированные инженером Чезаре Лауренти (Cesare Laurenti; 1865—1921). Это 43 субмарины 8-и типов: «Glauco» (5 лодок), «Foca» (1 лодка), «Medusa» (8 лодок), «Argonauta» (1 лодка), «Balilla» (1 лодка), «F» (21 лодка), «Pacinotti» (2 лодки), «Provana» (4 лодки).
В Германии перископы для подводных лодок производила знаменитая фирма оптики «Карл Цейсс» в городе Йена. Инженеры фирмы начали с перископа С. Лейка, у которого фирма купила лицензию в 1907 г. Немцы значительно усовершенствовали исходный образец, а также увеличили длину перископа.
/* Основатель фирмы Карл Цейсс умер ещё в 1888 г. /
Дело в том, что чем больше глубина погружения, тем меньше возмущение поверхности воды от движения подводной лодки и тем лучше она защищена от артиллерийского огня и тарана. К тому же, чем глубже плывет подводная лодка, тем легче ею управлять.
По этим причинам во время войны 1914—1918 гг. длина перископа постоянно увеличивалась, а размеры верхнего торца неуклонно уменьшались. Увеличение длины потребовало, в свою очередь, увеличения диаметра внутренней трубы для ограничения амплитуды колебаний, неизбежно возникающих при подводном движении.
Для немецких «у-ботов» (U-boote) фирма «Карл Цейсс» изготовляла перископы длиной 7 метров, с диаметром внутренней трубы 15 см. При этом диаметр 76-сантиметровой верхней части внешней трубы составлял 3 см.
Перископы британских субмарин постройки 1917—19 гг. были ещё длиннее – 9,14 м (30 футов). А верхняя часть перископа (высота 0,9 м) имела диаметр 5,1 см.
 

Примерно так подводник видел цель в перископ во время войны 1914—1918 гг.
 

К лету 1916 г. новейшие перископы уже состояли из трёх основных частей: трубы с оптикой, тумбы с сальниками и механизма подъёма/опускания.
Внешняя труба перископа проходила через два сальника: в верхней части тумбы и в корпусе самой лодки. Командир, находившийся в центральном посту, смотрел в окуляр, перпендикулярно прикрепленный к нижней части трубы и видел, что происходит на поверхности, управляя подводной лодкой на глубине от 4,5 до 7,5 м.
Перископ никогда не держали постоянно поднятым. Специальный механизм поднимал или опускал перископ со скоростью 6—8 метров в минуту.
Поле зрения обычно составляло 40° при 15-кратном увеличении. Поэтому надо было смотреть через перископ по кругу. Это делали одним из двух способов: вращая оптическую систему внутри внешней трубы, либо, что бывало чаще, вращая весь перископ.
 

Патент США на призматический перископ для подводной лодки, выданный 7 декабря 1920 г. Чарльзу Беделлу (C.H. Bedell) по его заявке от 15 декабря 1917 г.
 

Из-за близости к магнитному компасу перископ должен быть немагнитным. Поэтому его трубы делали из высокопрочной бронзы, а затем перешли на хромоникелевую сталь, хотя она намного дороже бронзы.
Своего совершенства перископ достиг в конце 1930-х годов, к началу Второй мировой войны. Его оптика стала намного сложнее и качественнее.  
 

Схема устройства перископа времен Второй мировой войны  
 

Обычно подводные лодки имели два перископа: командирский и зенитный. Командирский служил для определения расстояния до цели, своего курсового угла на цель, курсового угла и скорости цели.
Зенитные перископы отличаются от командирских углом вертикального наведения (до 90°) и большей светосилой, что делало их предпочтительными при наблюдении в сумерках и ночью.  
 

Командир советской подводной лодки К-3 капитан 2 ранга К.И. Малофеев у перископа 

Командир подводной лодки флота США времён Второй мировой войны у перископа

 

Слева направо: командирский перископ; зенитный перископ; верхняя часть устройства РДП с камуфлирующим покрытием  
 

В XXI веке новейшие подводные лодки уже не имеют перископов. Их заменили гидроакустические и электронные локаторы с компьютерной обработкой данных и выдачей изображения в формате 3D.  
 

Перископы 1980-х гг.