SeyrüseferMühendishaneMakaleler → Torpil Teknolojisi: Temel Bilgiler

Torpil Teknolojisi: Temel Bilgiler

Mühendishane - Makaleler
Cumartesi, 05 Kasım 2005

Torpil Pervane

Torpil (torpido) kendi güç kaynağıyla su içinde hareket edebilen ve su yüzeyindeki veya su altındaki hedefleri batırmak için kullanılan bir silahtır ve denizaltılardan, gemilerden, kıyılardan, helikopterlerden, uçaklardan veya mayınlardan atılabilir.

Bilinen ilk torpil, Memlûk döneminde Suriye'de çalışan bir Arap mühendis ve mucit; Hasan El Rammah tarafından 1270-1280 civarında icad edildi. Bu silah gemilere karşı kullanılmak üzere, su yüzeyinde bir çift roket ile hareket edecek şekilde tasarlanmıştı.

Yakın zamanda ise kendinden tahrikli ilk başarılı torpil denemeleri, eldeki mevcut bilgilere göre, Avusturya-Macaristan donanmasından emekli bir deniz subayı olan Hırvat asıllı İvan Lupis Vukiç tarafından yapılmıştır. Bu tasarım 1860 senesinde Rijeka'da imparator Franz Joseph'e gösterilmiştir. Bu sıralarda Trieste'de (İtalya) bazı donanma projeleri üzerinde çalışan İngiliz mühendis Robert Whitehead 1864 yılında buluşunu geliştirmek için Hırvat Lupis ile anlaşmıştır. Sonuç olarak 21 aralık 1866 da imalatı tamamlanan ilk kendinden tahrikli torpil olan "minenschiff" Avusturya- Macaristan donanmasına resmen teklif edilmiştir.

Bu buluşun satın alınmaya karar verilmesi üzerine Whitehead, ilk torpil fabrikasını 1870 senesinde Rijeka'da kurdu. İlk üretilen model yaklaşık 3m/s sürât ile 900m'lik menzile sahipti. 1881 senesine gelindiğinde fabrika artık torpillerini 10 kadar ülkeye satıyordu. Bu ilk torpiller basınçlı havayla çalışıyordu ve patlayıcı olarak gloksilen kullanıyordu. Bu arada Whitehead, torpillerin verimini ve gücünü giderek artırıyordu; 1876'da 9m/s, 1886'da 12m/s ve 1890'da 15m/s.

 

Whitehead torpili model-1

Resim.1) İlk Whitehead torpiline ait bir çizim

 

1877'de İngiliz donanması Whitehead'e İngilterede bir fabrika kurması ve geliştirme çalışmalarına devam etmesi için 15.000 pound ödedi ve Whitehead Portland'da (İngiltere) yeni fabrikasını açtı. O zaman için en büyük Whitehead torpili 5.8m boyunda ve 457mm (18pus) çapındaydı ve gövdesi parlatılmış çelik veya fosfor bronzundan imal ediliyordu, patlayıcısı ise 90kg civarındaydı. Torpilde 90 atm basıncında depolanan hava 3 silindirli bir brotherhood motoruyla çift pervaneyi çeviriyordu. En zorlu tasarım çalışmaları ise torpilin rota ve derinliğini kontrol edebilmesi teknikleri üzerinde yapılıyordu.

Torpil, gelişiminin başlangıcında yüzey hedeflerine yani gemilere karşı yine gemiler tarafından kullanılmak amacıyla geliştirilmiş bir silahtı. Kısa bir süre sonra denizaltıların sahne almasıyla torpil kullanımı çok daha etkili ve tehlikeli bir hâl almış oldu.

Bazı kaynaklara göre askeri bir harekatta torpil kullanılarak batırılan ilk gemi Şili iç savaşında, 23 nisan 1891'de başka bir gemiden atılan torpil ile batırılan Blanco Enclada'dır. Dünya üzerinde dalış halinde torpil kullanarak bir gemiyi batıran ilk denizaltı ise Osmanlı Donanmasının ilk denizaltısı olan "Abdülhamid"dir. İstanbul boğazında yapılan tatbikatta Abdülhamid Sarayburnu açıklarında dalmış, ve karşı kıyıda, Üsküdar önlerinde demirlemiş duran hedef gemiye yaklaşarak torpil isabetiyle batırmıştır.

 

Abdülhamid denizaltısı Haliç'te

Resim.2) Dalış halindeyken torpil ile gemi batıran ilk denizaltı; Osmanlı Donanma gemisi Abdülhamid Haliç'te demirliyken

 

İkinci dünya savaşı ve yaşanan büyük ölçekli denizaltı savaşları torpillerin gelişmesinde önemli katkılar sağlamıştır. İlk güdümlü torpillerin tasarım çalışmaları da bu yıllara rastlar. Güdüm öncesi dönemde torpiller düz bir hat üzerinde seyir yapıp hedefe çarpmak suretiyle patlamak üzere tasarlanırlardı. Fakat giderek yükselen denizaltı tehditi ile sualtında hareket edebilen bir denizaltıyı vurabilme ihtiyacı neticesinde güdümlü torpil ihtiyacı da giderek artıyordu.

1960'lara kadar torpil tasarımı 2.dünya savaşında sağlanan gelişmelere ve elde edilen tecrübelere dayanmaktaydı. Torpil genelde yakıt ve sıkıştırılmış hava ile işletilen bir içten yanmalı motor ile sevk edilirdi. Bu torpilller yaklaşık 1 denizmili menzil ve 1 derece kadar rota hassasiyetine sahiplerdi ve yaklaşık 0.5-1m derinlikte seyir yaparak 23m/s civarında sürâte ulaşıyorlardı. Konvansiyonel yüksek infilaklı (HE) savaş başlığına ve darbe veya akustik/manyetik tapaya sahiplerdi.

Denizaltı torpili fırlatmak için hedef gemiye 400m civarında uygun bir atış konumuna yerleşir ve torpillerini salvolar halinde ateşlerdi. Ateşlemeler arasındaki boşluklar ile torpil salvosunun yayılması kontrol edilirdi. salvodaki torpil sayısı ve ateşleme aralıkları hedefin rota, sürat hesaplamalarındaki olası hataları azaltacak ve olası kaçınma manevralarının etkisini en aza indirecek ve en yüksek etkiyi en az silahla alabilecek şekilde tayin edilmeye çalışılırdı.

İkinci dünya savaşı döneminde kullanılan en mükemmel torpiller tartışmasız Japon yapımı Tip93'ler ve onların denizaltılarda kullanılmak üzere geliştirilen daha küçük modeli Tip95'lerdi. Japonlar Abd ve İngiliz deniz kuvvetlerine karşı aleyhlerinde olan dengeyi biraz olsun düzeltebilmek için torpil konusuna büyük önem verdiler ve kendi savaş taktiklerini de bu teknolojiye göre düzenlediler. Tip93 1930'larda geliştirilmiş bir silahtır ve ilk olarak 1935'de kullanılmaya başlanmıştır. O zamana kadar üretilen torpiller sıkıştırılmış hava kullanırken Tip93 motor için doğrudan oksijen kullanıyor ve tahrik sistemi Japonlar tarafından geliştirlen bir hidrojen peroksit teknolojisine dayanıyordu. Böyle bir teknolojiye sahip ikinci ülke ise Almanya idi.

 

Japon Tip93 torpili

Resim.3) Japon Tip 93 ağır torpili kovandan çıkıyor

 

610mm (24 pus) çapındaki Tip93'lerin elde ettikleri sürat ve menzil değerleri o yıllar için inanılmazdı, aslında bugün için bile çok iyidir. Havanın içinde bilindiği gibi %77 civarında azot vardır. Dolayısıyla örneğin içten yanmalı bir motoru çalıştırmak için torpil içinde hava depolamak bu nedenle çok verimsizdir. Ayrıca bu azot suda çözülmeden dışarı atılmak zorunda olduğundan suda, torpil dümen suyunda gözle çok belirgin olarak görülebilen büyük bir iz bırakır. Ağırlıkça havadaki %23 oksijene karşılık hidrojen peroksit %90 oksijen içerir ve özgül hacmi (birim ağırlık başına hacmi) 190 Atm de saklanan havanın sadece 1/5 idir.

 

Hidrojen peroksitin kimyasal ayrışması;

2H2O2 --> 2H2O + O2

şeklinde gerçekleşir. Sonuç olarak hidrojen peroksit içindeki oksijenin yaklaşık %48'i tahrik sisteminde oksitleyici olarak kullanılabilir. Geri kalan oksijen ise formülden görülebildiği gibi su biçimindedir.

 

Bir torpilde ilk icat edildiği günden itibaren en önemli güçlük arzulanan menzil ve sürat için gereken yeterli miktarda enerjiyi taşıyabilmek olmuştur. İlk olarak basınçlı hava ile çalışan motorlardan sonra çeşitli hidrokarbonlar ve alkoller kullanarak içten yanmalı motorlar kullanılmasıyla büyük gelişmeler sağlanmıştır. Fakat oksitleyiciler üzerinde daha fazla çalışmak gerekmiştir. Oksitleyici olarak hava kullanmak en kolay çözüm ise de bunun iki temel sakıncası vardır. Öncelikle hava sadece %23 oksijen içerir. İkincisi ise yeterli miktarda hava depolayabilmek için en azından 170 atm'in üzerinde yüksek basınçlı hava şişelerine ihtiyaç vardır ve bu kadar yüksek basınca dayanabilecek yapıların ağırlıkları ciddi hacim ve ağırlık sınırlamalarına sahip torpil gibi bir silah için fazla ağır ve büyüktür.

Bu oksitleyici sorununu gidermek için iki çözüm ikinci dünya savaşı öncesinde denenmiştir. Birincisi hava yerine saf oksijen veya oksijen hava karşımı kullanmak ve ikincisi ise yüksek saflıkta hidrojen peroksit çözeltisi kullanmak. Sonuç olarak sıvı oksijen taşımak diğerine göre çok daha sorunlu olduğundan hidrojen peroksit daha tercih edilen bir teknoloji olmuştur. Hidrojen peroksit teknolojisi günümüzde bile İsveç ve Rusya tarafından başarıyla kullanılmaktadır. Her şeye rağmen hidrojen peroksit çok tehlikeli bir maddedir. Ne kadar tehlikeli olabileceğini anlamak için Rus donanmasına ait devasa Kursk nükleer denizaltısının birkaç sene önce batmasına bir torpildeki hidrojen peroksit sızıntısının (en azından kabûl gören iddia böyle) sebep olduğunu düşünmek yeterlidir.

 

Japonya bir torpile hidrojen peroksitli tahrik sistemini başarıyla uygulayan ilk ülkedir. Sonuç olarak imâl edilen üç hızlı Tip93 torpilleri; 24,7m/s ile 20km, 20,6m/sn ile 32km ve 18,5m/s ile 40km menzile sahiplerdi.

 

Amerikalılar da 1929-1934 arasında navol adını verdikleri bir hidrojen peroksit çözeltisi ile alkole dayanan tahrik sistemi üzerine çalışmalar yaptılar. Bu sistem hem hidrojen peroksitin ayrışmasından açığa çıkan ısı enerjisini ve hem de açığa çıkan bu oksijen ile alkolü yakarak elde edilen enerjiyi kullanıyordu. Geliştirilmeye çalışılan bu tahrik sistemi standart bir Mk14 torpiline uygulanıp denendiğinde menzil dört kat arttı. Buna rağmen yaşanan teknik zorluklar sebebiyle çalışma asla seri üretime geçilecek kıvama gelemedi.

 

Modern Torpiller

Başlangıcından beri torpil tasarımcılarının ve imalâtçılarının önündeki zorluklar çok büyüktü. İlk olarak görünmezlik ve sürpriz yeteneği optimize edilmeliydi ki fark edilmeden denizaltılarla çok uzak mesafeden ve kendini olabildiğince belli etmeden saldırılabilsin.

Sadece düz rota üzerinde ilerleyen eski teknoloji bir torpille bile, periskop, sonar ve belki de radar kullanımıyla su üstündeki bir hedefin rota, sürat ve menzili kolaylıkla tespit edilebilmesi ve en uygun ateşleme hesabı yapılarak hedefin kolaylıkla vurulabilmesi mümkündür.

Fakat su altındaki bir hedefin, tespit edilse bile, vurulması pek öyle kolay bir görev değildir. Hedefin doğru olarak tespiti ancak tuzluluk, sıcaklık gibi çevresel şartların etkilerinin bilgisayar kullanarak hesaplanması ile yapılabilir ve çözümü çok zor 3 boyutlu bir problem sunar.

Diğer iki önemli etken de yüksek sürat ihtiyacı ve derin sularda etkin olarak kullanılabilme olarak ortaya konabilir. Özellikle SSN'lere (nükleer tahrik sistemli avcı-katil denizaltı) karşı savaşta bu iki etken daha da önem kazanmaktadır.

Hedef ile ilgili bilgilerin pasif olarak elde edilmesi çoğu durum için, kendini belli etmemek amacıyla, kaçınılmazdır ve zorluğu daha da arttırır. HBT (Havadan Bağımsız Tahrikli) denizaltıların sahneye çıkmasıyla ise pasif akustik yöntemlerle denizaltı tespit etmek ve atış çözümü oluşturmak neredeyse imkânsız bir hâl almaktadır.

Bu zorlukların üstesinden gelmenin belki de tek etkin yolu kendi güdüm yeteneğine sahip, hedefin yaklaşık konumuna gönderilen aynı zamanda tel ile çift yönlü güdülebilen aktif/pasif güdümlü bir torpildir.

Böylelikle gelişmiş denizaltılara karşı savaşabilmek için ihtiyaç duyulan torpillerden beklenen nitelikler ortaya konabilir, önem sırasıyla;

  1. Görünmezlik
  2. Sürât; torpilin çatıştığı hedeften en azından 1,5 kat daha hızlı olması gereklidir
  3. Menzil; arama, hücum ve gerekli olduğunda tekrar hücum safhalarını yerine getirebilmeye yeterli olmalıdır
  4. Kendi üzerinde güdüm yeteneği
  5. Derin dalış yeteneği
  6. Tel ile çift yönlü güdülebilme yeteneği

Bunlara ilave olarak, modern bir torpil gerçek ve sahte hedefler arasında ayrımı yapabilmeli, karşı önlemlerden etkilenmemeli ve hem sığ hem de çok derin suda aynı derecede etkin olabilmelidir.

Bu çok geniş yelpazedeki talepleri karşılayabilmek için, hidrodinamik, mekanik ve elektrikli tahrik, elektro-akustik algılayıcı tasarımı, sinyal işleme ve doğrulama, kendi ürettiği sesin bastırılması, yazlım ve donanım, akış gürültüsü kontrol teknikleri, tapa tasarımı, benzetim ve savaş başlığı tasarımı gibi pek çok karmaşık mühendislik alanında ortak bir çalışma yapmak gereklidir.

İkinci dünya savaşı döneminde yapılan çalışmalar günümüzün modern torpil teknolojisinin temelini oluşturmuştur. O dönemde bu alanın en gelişmiş iki oyuncusu, Almanya ve Japonya savaştan mağlup ayrılınca onların elindeki bu teknolojilerinden büyük oranda faydalanan ABD, İngiltere ve SSCB/Rusya ile birlikte İsveç ve Almanya en önemli torpil üreticileridir. Bunların yanında İtalya, Fransa, Japonya ile yeni yeni Çin, Hindistan ve Güney Kore de torpil üreticisi ülkeler arasına katılmışlardır.

1950'lerin ilk yıllarına kadar geçen sürede özellikle ABD ve İngiltere kendi güdüm yeteneğine sahip torpiller geliştirdiler. İngiltere savaş sonrası ele geçirdiği Alman akustik güdümlü torpil teknolojisine dayanan pasif güdümlü Mk30'u üretti. İngiltere daha sonraki dönemde Mk30'un geliştirilmesine devam etmeyip ABD'den Mk44 almış ve ağır torpil geliştirmeye yönelmiştir.

ABD ise aynı Alman teknolojisi ile akti/pasif güdümlü Mk43'ü üretmiştir. Bu torpil daha sonraki Mk44 ve Mk46 torpillerinin temelini oluşturmuştur.

Bu zaman dilimi içinde hafif torpil geliştiren diğer iki ülke ise Sovyetler Birliği ve Fransa'dır. Fransa 60'lı yılların ortalarında L4'ü üretti. Sovyetler tarafından sağlanan gelişmeler ile ilgili veri elde etmek ise bugün bile çok güçtür. Bu konuya ilerleyen bölümlerde yeri geldikçe değinilecektir.

 

Bir Torpilin Temel Bileşenleri

Modern bir torpili meydana getiren bileşenleri ayrı ayrı incelemek için aşağıdaki gibi bir bölümlendirme yapabiliriz:

  1. Gövde
  2. Seyir sistemi
  3. Tahrik sistemi
  4. Sevk sistemi
  5. Harp başlığı
  6. Güdüm sistemi ve elektronikler

Yazının sonraki bölümlerinde bu ana başlıklar ayrıntılı olarak açıklanmaya çalışılacaktır.


♦ Kaynaklar

1. http://www.muslimheritage.com/features/default.cfm?ArticleID=284
2. Navy International, Mayıs 1987
3. US Navy Torpedoes, F.J. Milfor
4. Resim.1) http://benitosacalugarodriguez.blogspot.com/2011/05/torpedero-45-habana.html
5. Resim.2) 2.Abdülhamid fotoğraf albümü
6. Resim.3) http://www.geocities.jp/ramopcommand/_geo_contents_/070813/shimonoseki.html
 







Telif Hakkı © 1997-2017 [uskudar.biz] - sürüm 5.5.1 - Bütün Hakları Saklıdır. Kullanım şartları için tıklayın!
Joomla! GNU/GPL lisansı altında özgür bir yazılımdır.