Celowanie przy użyciu peryskopu

Regulaminy Kriegsmarine – M. Dv. 416 Torpedo-Schießvorschrift für U-Boote i M. Dv. 906 Handbuch für U-Bootskommandanten – zawierają fragmenty opisujące procedurę ataku bez użycia systemu kierowania ogniem torpedowym. W przypadku M. Dv. 416 są to rozdziały I B i III B - “Fächerschuß mit festem Schußwinkel und Sehrohr ohne Anlage”, natomiast w przypadku M. Dv. 906 paragrafy 146 – 153. Procedury te były przewidziane dla sytuacji, gdy system kierowania ogniem był niesprawny (w szczególności niesprawny system przekazywania namiaru oraz system przekazywania kąta odchylenia żyroskopowego lub też sam kalkulator torpedowy). Wówczas stosowano atak torpedowy ze stałym kątem odchylenia żyroskopowego. 

Po określeniu parametrów ruchu celu (prędkości oraz kąta biegu), przy pomocy tablic, dysku torpedowego lub też kalkulatora torpedowego (jeżeli był sprawny) określano kąt strzału torpedy β. Był to kąt pomiędzy kursem torpedy a linią namiaru na cel w chwili strzału.

Były dwie możliwości strzału: strzał ze stałym odchyleniem żyroskopowym (w M. Dv. 906 miał on wartości 45° i 90°, natomiast w M. Dv. 416 przykładową wartość 20°) oraz strzał bez odchylenia żyroskopowego (czyli de facto strzał ze stałym odchyleniem żyroskopowym równym 0).

Rys. 1. Strzał na wprost oraz strzał z wykorzystaniem kąta odchylenia żyroskopowego

Aby ułatwić celowanie podczas takiego ataku, peryskopy (bojowy oraz wachtowy) okrętu podwodnego wyposażone były w odpowiedni osprzęt przeznaczony do tego celu.

Peryskop wachtowy typu NLSR C/9 (Nacht-Luft-Sehrohr) wyposażony był w dwa pierścienie – kręgi azymutalne. Były one umieszczone jeden nad drugim - współśrodkowo z tubusem peryskopu - i przytwierdzone do górnej części kadłuba okrętu – pod dławnicą peryskopu. Obydwa kręgi azymutalne posiadały podziałkę kątową od 0 do 360° oraz umieszczone były w taki sposób, że znacznik 0 jednego (znajdującego się wyżej) oraz znacznik 180° drugiego (znajdującego się niżej) kręgu skierowany był w kierunku dziobu okrętu. Obydwa te kręgi służyły do określenia namiaru względnego (czyli względem dziobu okrętu), na jaki jest skierowany peryskop.

Fot. 1. Kręgi azymutalne peryskopu wachtowego [1]

Rys. 2. Kręgi azymutalne peryskopu wachtowego

Dolny krąg azymutalny – przylegający bezpośrednio do tubusu peryskopu – umożliwiał odczyt namiaru “z zewnątrz” - po oderwaniu oka od okularu peryskopu. Wzdłuż tubusu peryskopu, dokładnie nad okularem, znajdowała się wygrawerowana linia. Gdy peryskop skierowany był do przodu – idealnie wzdłuż linii podłużnej okrętu, linia ta znajdowała się pod znacznikiem 0 dolnego kręgu azymutalnego.

Skrzynka okularowa peryskopu wachtowego NLSR C/9 wyposażona była w dodatkowy układ optyczny, który umożliwiał odczyt podziałki na kręgu azymutalnym bez odrywania oka od okularu - podziałka widoczna była w polu widzenia peryskopu. Był to układ soczewek i pryzmatów który przekazywał obraz podziałki z drugiego kręgu azymutalnego poprzez szczelinę w kołnierzu peryskopu do wnętrza skrzynki okularowej.

Ponieważ układ ten znajdował się na tylnej ściance skrzynki okularowej, aby odczytany namiar był prawidłowy, podziałka drugiego kręgu azymutalnego musiała być obrócona o 180° względem niższego kręgu azymutalnego. Tak więc gdy peryskop skierowany był w kierunku dziobu okrętu, układ optyczny przekazywał obraz znacznika 0 górnego kręgu azymutalnego.

Rys. 3. Przekrój poglądowy przez skrzynkę okularową peryskopu NLSR C/9 z widocznym układem optycznym przekazywania namiaru

Rys. 4. Skrzynka okularowa peryskopu NLSR C/9 [2] 

Powyżej dwóch nieruchomych kręgów azymutalnych znajdował się pierścień kąta strzału torpedowego (Vorhaltschieber). Posiadał on podziałkę kątową w zakresie 60° – 0 – 60° i mógł być obracany względem kręgów azymutalnych.

Fot. 2. Oblt. Erich Topp przy peryskopie wachtowym w centrali U 552 – na tylnej części skrzynki okularowej widoczny jest układ optyczny przekazujący namiar

Fot. 3. Skrzynka okularowa peryskopu wachtowego z widocznym układem optycznym przekazywania namiaru

Fot. 4. Skrzynka okularowa peryskopu wachtowego z widocznym układem optycznym przekazywania namiaru

Rys. 5. Skrzynka okularowa peryskopu wachtowego z widocznym układem optycznym przekazywania namiaru [3]

Fot. 5. Peryskop wachtowy w centrali U-Boota – widoczna jest osłona lampek oświetlających kręgi azymutalne

Rys. 6. Wizualizacja kręgów azymutalnych oraz pierścienia kąta strzału torpedowego peryskopu wachtowego

Rys. 7. Wizualizacja widoku przez peryskop wachtowy – widoczne są dwa kręgi azymutalne oraz pierścień kąta strzału torpedowego

Atak torpedowy ze stałym kątem odchylenia żyroskopowego wyglądał następująco: po osiągnięciu pozycji do ataku znajdującej się przed celem, znając parametry ruchu celu (prędkość i kurs, które zostały określone podczas wychodzenia na pozycję ataku), przy pomocy dysku torpedowego, kalkulatora torpedowego (jeżeli był sprawny) lub tablic (Vorhalttabelle) wyznaczano kąt strzału torpedy β (Vorhaltwinkel) - dla kąta biegu γ = 90° w chwili wystrzelenia torpedy.

Dodatkiem do regulaminu M. Dv. 416 Torpedo-Schießvorschrift für U-Boote był zbiór tablic M. Dv. 416 Tabellenheft zur Torpedo-Schießvorschrift für U-Boote. Zawierał on między innymi cztery tablice (dla czterech prędkości torped: 30, 40, 44 i 50 węzłów) z wartościami kąta strzału torpedy β dla różnych wartości kąta biegu celu γ oraz jego prędkości v_g. 

Rys. 8. Vorhalttabelle dla prędkości torpedy równej 40 węzłów [4]

Następnie obliczano kurs torpedy według następującej formuły: 

• gdy atakowano sterburtę celu: namiar prostopadły do kursu celu + kąt strzału torpedowego β
• gdy atakowano bakburtę celu: namiar prostopadły do kursu celu - kąt strzału torpedowego β

Przykładowo, jeżeli cel poruszał się kursem 40°, z prędkością 13 węzłów, zaś atak miał być przeprowadzony przy użyciu torpedy poruszającej się z prędkością 30 węzłów, to kąt strzału torpedowego - przy kącie biegu celu γ = 90° w momencie strzału torpedy – wynosił β ≈ 26°.

Atakując sterburtę celu, torpeda poruszałaby się kursem 336°.

Rys. 9. Kurs celu oraz torpedy

Następnie - w zależności od sytuacji taktycznej - decydowano z jakim kątem odchylenia żyroskopowego ρ przeprowadzony będzie atak.

Jeżeli atakujący U-Boot znajdował się już na kursie równym kursowi torpedy lub też wystarczało, że wykona niewielki zwrot w celu wejścia na taki kurs, wówczas wybierano niewielki lub wręcz zerowy kąt odchylenia żyroskopowego ρ. Jeżeli natomiast w celu wejścia na kurs równy kursowi torpedy U-Boot musiałby wykonać większy zwrot (który trwałby zbyt długo – przykładowo dla zanurzonego okrętu podwodnego płynącego z prędkością 4,5 węzła, zwrot o 70° - przy pełnym wychyleniu steru – trwałby ponad 80 sekund), wówczas zmniejszano wielkość koniecznego zwrotu poprzez wprowadzenie większej wartości odchylenia żyroskopowego ρ.

Rys. 10. Kurs torpedy oraz kurs U-Boota przy strzale bez odchylenia żyroskopowego – niezbędne jest wykonanie dużego zwrotu w celu wejścia na kurs ataku

Tablice podawały dane do strzału dla następujących wartości kąta odchylenia żyroskopowego ρ: 0, 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°.

Po wyborze najbardziej korzystnego kąta odchylenia żyroskopowego ρ obliczano kurs ataku – czyli kurs na którym powinien znaleźć się U-Boot w momencie wystrzelenia torpedy – według następującej formuły:

• gdy atakowano sterburtę celu  - namiar prostopadły do kursu celu + (kąt strzału torpedowego β + kąt odchylenia żyroskopowego ρ)
• gdy atakowano bakburtę celu - namiar prostopadły do kursu celu - (kąt strzału torpedowego β + kąt odchylenia żyroskopowego ρ)

Dla przedstawionej wcześniej sytuacji, gdy wyznaczony kurs torpedy wynosił 336° a U-Boot płynął kursem 45°, wejście na kurs 336° (celem wykonania ataku z zerowym kątem odchylenia żyroskopowego) wymagałoby wykonania zwrotu o 69°. Zakładając, że z powodów taktycznych nie było na to czasu (np. z powodu niewielkiej odległości do celu i związanej z tym konieczności natychmiastowego ataku), wymagany zwrot zmniejszono do wartości 9° poprzez wybór kąta odchylenia żyroskopowego ρ = 60° w lewo (czyli torpeda podążać będzie kursem względnym - względem linii podłużnej U-Boota - równym 300°). Kurs ataku wynosił zatem 36°. Po wydaniu rozkazu wejścia na obliczony kurs ataku, przekazywano do przedziału torpedowego rozkaz wprowadzenia do torped wybranego kąta odchylenia żyroskopowego. 

Rys. 11. Kurs torpedy oraz kurs U-Boota przy strzale z kątem odchylenia  żyroskopowego – konieczne jest wykonanie jedynie niewielkiego zwrotu w celu wejścia na kurs ataku

Następnie wartości kąta strzału torpedy β oraz wybrany kąt odchylenia żyroskopowego ρ  nastawiane były na peryskopie w następujący sposób:

1. ruchomy wskaźnik kąta strzału torpedowego był przesuwany tak, aby wskazywał na dolnym kręgu azymutalnym kurs względny torpedy (czyli 300°);
2. pierścień kąta strzału torpedowego (Vorhaltschieber) obracany był tak, aby unieruchomiony wskaźnik kąta strzału torpedowego wskazywał obliczoną wartość β = 26° na pierścieniu kąta strzału torpedowego po stronie opisanej jako Gegner Bug Rechts (ponieważ dziób celu skierowany był w prawo);
3. ruchomy wskaźnik kąta strzału torpedowego przesuwany był tak, aby wskazywał wartość 0 na unieruchomionym pierścieniu kąta strzału torpedowego;
4. unieruchomiony wskaźnik kąta strzału torpedowego wskazywał na dolnym kręgu azymutalnym namiar, na który powinien zostać nastawiony peryskop: 274°;

Wówczas linia namiaru, na który ustawiony został peryskop tworzył z linią podłużną okrętu kąt β + ρ, natomiast z torem torpedy (już po wykonaniu przez torpedę zwrotu o kąt ρ) – kąt β. 

Rys. 12. Nastawy kręgów azymutalnych podczas ataku z wykorzystaniem stałego kąta odchylenia żyroskopowego

Znajdując się na kursie ataku oraz po poprawnym nastawieniu peryskopu, wystarczyło czekać, aż cel (ustawiony pod kątem biegu γ = 90°) znajdzie się w siatce celownika peryskopu. Wówczas należało wystrzelić torpedę.

Jeżeli kąt strzału torpedowego wyznaczono przy pomocy tablic lub też dysku torpedowego, to obliczenia nie uwzględniały paralaksy wynikającej ze zwrotu torpedy oraz niezerowej odległości pomiędzy peryskopem a wyrzutniami torpedowymi. Liniową poprawkę paralaksy – dla danych wartości β i ρ - odczytywano z tablic (Schusstafel). 

Rys. 13. Okładka i pierwsza strona tablic z poprawkami paralaksy

Rys. 14. Strona z wartościami poprawki paralaksy

Wiesze tabeli zawierają wartości poprawki dla różnych wartości kąta biegu (30°, 40, 50°, 60°, 90°, 120°), natomiast kolumny – dla różnych wartości prędkości (10, 20, 30, 40 węzłów). Wartość poprawki należało odczytać z odpowiedniego fragmentu tabeli, odpowiadającego wybranemu kursowi torpedy (czyli kątowi odchylenia żyroskopowego). Dla przykładowej sytuacji taktycznej (kąt odchylenia żyroskopowego ρ = 60° w lewo czyli kurs torpedy równy 300°, kąt biegu γ = 90°, prędkość celu równa 13 węzłów), odczytana z tabeli poprawka paralaksy miała wartość ~52 metrów (wartość interpolowana pomiędzy wartościami 60 i 34 metry dla prędkości odpowiednio 10 i 20 węzłów). 

Poprawka ta miała postać poprawki liniowej (w przeciwieństwie do postaci kątowej, która była użyta w kalkulatorze torpedowym) – wymagała wystrzelenia torpedy w momencie, gdy cel znajdował się w odczytanej z tablic odległości od punktu celowania. Odłożenie właściwej poprawki wymagało od celowniczego poprawnego oszacowania wymiarów celu, ale za to nie była konieczna znajomość odległości do celu (jak w przypadku poprawki w postaci kątowej).

Zatem dla przykładowej sytuacji taktycznej, cel powinien minąć punkt celowania o ~52 metry. Zakładając, że celem jest statek typu Liberty (o długości około 130 metrów), chcąc trafić w jego środek, torpedę należało wystrzelić gdy w siatce peryskopu znalazła się rufa celu (a nie jego środek).

Rys. 15. Odłożenie liniowej poprawki paralaksy podczas celowania

Obliczona za pomocą modelu kalkulatora kątowa poprawka paralaksy dla odległości 1200 metrów ma wartość ~3°, co odpowiada ~60 m poprawki w postaci liniowej.

W ogólności zalecano ataki torpedowe z jak najmniejszym kątem odchylenia żyroskopowego, ponieważ wówczas wartość poprawki paralaksy była mniejsza.

Peryskop bojowy typu StaSR C/2 (Stand-Sehrohr) znajdujący się w kiosku U-Boota był wyposażony podobnie do peryskopu wachtowego. W swojej górnej części posiadał nieruchomy krąg azymutalny, z podziałką o zakresie od 0 do 360°, którego znacznik 180° umieszczony był w kierunku dziobu okrętu. Na tubusie peryskopu, bezpośrednio nad okularem umieszczony był znacznik, który umożliwiał odczyt namiaru bieżącego namiaru po oderwaniu oka od okularu.

Rys. 16. Peryskop bojowy StaSR C/2 [5] 

Peryskop bojowy również posiadał układ optyczny, który pozwalał na wyświetlenie obrazu podziałki kręgu azymutalnego w polu widzenia peryskopu. Ponieważ układ ten znajdował się po tej samej stronie peryskopu co okular, nie było konieczności użycia drugiego kręgu azymutalnego z podziałką przesuniętą o 180° (jak to było w przypadku peryskopu wachtowego) – układ optyczny pokazywał dokładnie tę samą wartość, która była wskazywana przez zewnętrzny znacznik namiaru.

Nad nieruchomym kręgiem azymutalnym znajdował się ruchomy pierścień kąta strzału torpedy, który używany był w taki sam sposób jak w przypadku peryskopu wachtowego.

Fot. 6. KrvKpt. Reinhard Suhren przy peryskopie bojowym w kiosku U 564 – widoczny jest pojedynczy krąg azymutalny [6]

Fot. 7. KrvKpt. Reinhard Suhren przy peryskopie bojowym w kiosku U 564 – widoczny jest pojedynczy krąg azymutalny [6]

Fot. 8. Peryskop bojowy w kiosku U 234 – widoczny jest pojedynczy krąg azymutalny

Rys. 17. Siatka celownicza peryskopu bojowego [2]

Rys. 18. Wizualizacja widoku przez peryskop bojowy – widoczny jest pojedynczy krąg azymutalny oraz pierścień kąta strzału torpedowego

Peryskop bojowy był również wyposażony w układ, który umożliwiał odczyt namiaru bezwzględnego (tzn. względem kierunku północy geograficznej). Układ ten (niem. Peilrichtung) składał się z zabudowanego poniżej okularu powtarzacza żyrokompasu, przekładni sprzęgającej nieruchomy krąg azymutalny z przekładnią różnicową, przekładni różnicowej oraz czterocyfrowego licznika mechanicznego.

Rys. 19. Układ odczytu namiaru bezwzględnego [5]

Fot. 9. Czterocyfrowy licznik mechaniczny peryskopu bojowego w kiosku U 570 [7]

Fot. 10. Czterocyfrowy licznik mechaniczny (zdjęcie przykładowe)

Wartość namiaru względnego (mierzonego względem dziobu okrętu) była przekazywana poprzez przekładnię sprzęgającą do przekładni różnicowej. Przekładnia różnicowa była także połączona z powtarzaczem żyrokompasu, który z kolei przekazywał kurs okrętu. Przekładnia różnicowa wykonywała operację sumowania tych dwóch wartości, wynikiem czego był namiar bezwzględny peryskopu. Wartość namiaru bezwzględnego była wyświetlana na czterocyfrowym liczniku mechanicznym (z dokładnością do 20 minut kątowych).

Możliwość odczytu namiaru bezwzględnego ułatwiała wykorzystanie peryskopu do celów nawigacyjnych (np. podczas namierzania podczas nawigacji przybrzeżnej lub też wydawania rozkazów wejścia na kurs pokrywający się z namiarem peryskopu) jak i bojowych (np. prowadzenie nakresu bojowego).

W centrali U 995 (znajdującego się w Laboe U-Boota typu VIIC przekształconego w muzeum), zainstalowany jest peryskop bojowy typu ASR C/13 (Angriff-Sehrohr). Jest to powojenna konstrukcja Zeissa, bazująca na peryskopie ASR C/6, który przeznaczony był dla U-Bootów typu XXIII. Peryskop ten posiadał skrzynkę okularową peryskopu wachtowego NLSR C/9 oraz głowicę peryskopu bojowego StaS C/2. Peryskop ASR C/13 znajdujący się obecnie w centrali U 995 pochodzi najprawdopodobniej z okrętu U-Hai lub U-Hecht (ex U 2365 i U 2367) i został zamontowany (najprawdopodobniej) w czasie przygotowywania okrętu do roli muzeum (gdy U 995 służył w Norweskiej Królewskiej Marynarce Wojennej jako KMN Kaura, w centrali znajdował się jeszcze oryginalny peryskop typu NLSR C/9).

Skrzynka okularowa peryskopu ASR C/13 jest uproszczoną wersją skrzynki okularowej peryskopu NLSR C/9. Jest ona nieco mniejsza, ale układ okularów oraz pokręteł jest identyczny. Skrzynka okularowa tego peryskopu nie posiada układu optycznego pokazującego obraz podziałki kręgu azymutalnego w polu widzenia okularu. Odczyt namiaru na który nastawiony jest peryskop jest możliwy przy pomocy linii wskaźnikowej wygrawerowanej na tubusie peryskopu. Wskazuje ona bieżący namiar na podziałce nieruchomego kręgu azymutalnego. Dlatego właśnie peryskop ASR C/9 wyposażony jest tylko w jeden krąg azymutalny, z podziałką zorientowaną w taki sposób, że znacznik 180° skierowany jest w kierunku dziobu okrętu (krąg azymutalny peryskopu w centrali U 995 nie jest poprawnie ustawiony względem osi podłużnej okrętu). Nad nieruchomym kręgiem azymutalnym znajduje się pierścień kąta strzału torpedy, którego funkcjonalność jest taka sama jak w przypadku wcześniej opisanych peryskopów.

Fot. 11. Peryskop ASR C/13 w centrali U 995 (widok od tyłu)

Fot. 12. Fragment tubusu peryskopu ASR C/13 z widoczną wygrawerowaną rysą wskazującą namiar 224° na kręgu azymutalnym. Powyżej widoczny jest pierścień kąta strzału torpedowego

Rys. 20. Siatka celownicza peryskopu bojowego ASR C/13

Rys. 21. Wizualizacja widoku przez peryskop bojowy ASR C/13

Źródła:

[1] Carl Zeiss Archiv
[2] Harry Schlemmer, Vom Turmsehrohr zum Optronikmast. Geschichte der Zeiss U-Boot-Sehrohre
[3] Dzięki uprzejmości Simona Morrisa
[4] Tabellenheft zur Torpedo-Schießvorschrift für U-Boote, 1940
[5] Fritz Köhl, Axel Niestle, Vom Original Zum Modell - U-Boot Typ VIIC
[6] Lawrence Paterson,U-Boat War Patrol - The Hidden Photographic Diary of U564
[7] Photographs taken during inspection by U.S. Naval Officers - Enclosure C of ONI Report