Требовалось создать принципиально новый вид морских вооружений, способных уничтожить броненосец, но не требующих таких финансовых затрат, как те, что необходимы при постройке аналогичного корабля. Расчёт строился на поражение корабля в незащищённую (небронированную) часть. Таковой оказалось днище. Попытки создать оружие, способное поражать подводную часть корпуса корабля, известны с глубокой древности. Так, главным оружием появившейся в VIII веке до н.э. триеры был таран. С появлением пороха появляются различные конструкции взрывных устройств на основе пороховых зарядов, поджигаемых с помощью специальных фитилей (временной взрыватель). Первые опыты по созданию морского оружия, способного взрывом поражать подводную часть корпуса корабля, предпринял в XVII веке знаменитый голландский механик Корнелис Дреббель, находившийся на службе у английского короля. Ему удалось создать конструкцию дрейфующей мины в виде бочонка с зарядом пороха, снабжённого поплавком и устройством, поджигающим заряд при ударе о цель. Британское Адмиралтейство заказало Дреббелю 290 таких снарядов (водных петард) и 50 водных мин. Такие дрейфующие мины применялись при осаде Ла-Рошели в 1626—1628 гг.{187} Есть некоторые основания предполагать, что Дреббель пытался создать и некое наступательное оружие — возможно, шестовую мину, но имеющиеся описания опытов не дают чёткого ответа на этот вопрос. В дальнейшем неоднократно предпринимались попытки создать различные подводные заряды, которые по традиции в XIX — начале XX века назывались минами[31].
Наибольшего успеха удалось добиться в создании мин для заграждения подходов к базам флота. Созданные российским академиком Б.С. Якоби гальваноударные мины были успешно применены во время Крымской войны против британских кораблей на Балтике. Но морская мина имеет один принципиальный недостаток — это пассивное оружие. Требовались средства для активного воздействия на подводную часть корабля противника в морском бою.
Первые значительные успехи применения подводного оружия приходятся на гражданскую войну в США. В годы войны от воздействия мин погибли более трёх десятков военных кораблей США, в том числе и 7 броненосцев{188}. Тогда американским морякам удалось создать первый образец оружия, применяя которое, можно было атаковать подводную часть корабля. Эта мина представляла собой шест, на конце которого был укреплён заряд, снабжённый электрическим замыкателем, запитанным от электрической батареи на борту носителя этого оружия. Во время войны между Севером и Югом как минами заграждения, так и шестовыми минами удалось потопить несколько боевых кораблей. Причём вооружённая шестовой миной подводная лодка «Ханли», потопив 17 февраля (нового стиля) 1864 г. корабль северян — шлюп «Хаузатоник», открыла боевой счёт нового рода сил. После этой войны ещё более активизировались работы по созданию подводного оружия. Появились вооружённые минами корабли — миноноски и минные катера. Для их вооружения применяются не только шестовые, но и буксируемые мины, изобретённые англичанином Дж. Гарвеем. У этого оружия серьёзным недостатком была слишком малая дальность действия. Для шестовых мин — 10—15 м, а для буксируемых — до 50 м. При этом при атаке буксируемой миной надо было пройти вдоль борта атакуемою корабля. Требовалось оружие, позволяющее атаковать противника со сравнительно большого расстояния. Таким оружием мог стать самодвижущийся снаряд, но попытки его создания упирались в скудность имеемых в то время источников энергии. Их перечень ограничивался упругостной энергией различных пружин, механической энергией ветра и течений, тепловой энергией парового двигателя или энергией пороховых газов при сгорании пороха. Электрические двигатели и двигатели внутреннего сгорания были лишь в опытных образцах. Энергия сжигания пороховых зарядов не давала видимого результата из-за невозможности регулирования процесса горения. Многочисленные попытки создания подводных ракет, стабилизируемых при движении в воде, или шнекообразной формы для придания снаряду вращения, или с различными крыльями-стабилизаторами не приносили успеха. Только в XX веке были созданы составы порохов обеспечивающих ровное горение, и системы управления, способные удерживать торпеду на заданной глубине.
Пытались создать снаряд, движущийся по воде или энергией пружины, или силой ветра (как своеобразный брандер). Этим с 1860 г. занимался капитан 2-го ранга австро-венгерского флота Иоганн Блазиус Луппис. Поскольку ему не хватало технических знаний и денег, к работе был привлечён директор предприятия «Стабилименто текнико» в Фиуме англичанин Роберт Уайтхед. Ему удалось создать самый необходимый предмет для управления торпедой — автомат глубины (АГ). Кроме того, он применил в качестве движущей силы на торпеде новый источник энергии — сжатый воздух давлением 60 атм. (впервые получен инженером Соммелье в 1859 г.). В качестве двигателя использовалась поршневая машина-«компаунд» с двумя качающимися цилиндрами, расположенными под углом 90° и работавших на один кривошип. Созданный Уайтхедом новый вид морского оружия стал первым в истории человечества автономно управляемым снарядом. Создание его системы управления было обеспечено развитием точной механики и математических наук, позволившим создать методику регулировки АГ, управлявшего торпедой по глубине и дифференту. Именно методика регулировки автомата глубины и составляла суть «секрета Уайтхеда». Чтобы избежать огласки методики регулировки, Уайтхед не стал брать патент на своё изобретение, но непременным условием покупки торпед на своём заводе он ставил отдельным пунктом, при отдельной оплате, закупку своего «секрета». Поскольку покупателями у Уайтхеда были не частные лица, а государства, он мог рассчитывать на то, что его методика не будет разглашена. Так, в ВМС Италии до 1885 г. офицеры (строго ограниченное число), ознакомленные с методикой регулировки АГ, получали особую отметку в личном деле. В Российском флоте с чертежами торпед могли знакомиться только торпедные механики и минные офицеры, и храниться они должны были в каюте командира{189}. Секрет Уайтхеда («ноу-хау» по современной терминологии) был опубликован только в конце XIX века, когда партию его торпед закупили США — последний крупный флот, получивший воздушные торпеды на вооружение.
Заказы на завод в Фиуме поступали со всего мира, что позволило наладить массовое крупносерийное производство и усовершенствовать его технологию. Усовершенствованию подверглась и конструкция торпед, в 1876 г. был введён второй винт, что позволило увеличить точность удержания торпеды на курсе. Первые 30 лет развития ТО точность удержания торпеды на курсе обеспечивалась пристрелкой торпед на полигонах и подбором положения пера вертикального руля. Были попытки создать другие системы управлением движения, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, но успешно работавшей конструкции создать больше никому не удалось. Только к концу века появился гироскопический прибор-автомат (или прибор курса), предложенный австрийским лейтенантом Людвигом Обри. Поэтому прибор управления торпедой по направлению долгие годы назывался «прибором Обри». Запуск прибора производился специальной пружиной. Прообразом этого прибора были торпеды американца Хоуэлла, инерционный аккумулятор которых мог служить для корректировки курса. В качестве двигателя на торпедах (помимо горизонтальной поршневой машины) начинает применяться звездообразный двигатель Бразерхуда (3-х и 4-цилиндровый). Вместо двухлопастных винтов с 1898 г. вводятся 4-лопастные, давление воздуха поднимается до 150 кг/см2.
Наиболее успешными конструкциями автономных торпед, которые могли конкурировать с торпедой Уайтхеда, были: американская торпеда Хоуэлла с инерционным аккумулятором и воздушная торпеда российского конструктора И. Александровского. ВМФ США несколько лет пытался применять торпеду Хоуэлла, но сложность её подготовки к выстрелу в конце концов заставила принять на вооружение торпеду Уайтхеда. Отечественная торпеда И. Александровского создавалась, прежде всего, как оружие подводных лодок. Она представляла собой уменьшенную копию подводной лодки этого конструктора Работы по осуществлению замысла конструктора были начаты в 1868 г., после получения сведений о работах Уайтхеда в Австрии. Хотя нельзя исключать, что И.А. Александровский продумывал свою конструкцию и ранее. В написанных им документах с прошениями о финансовой помощи он сообщал следующее: «…Когда я в 1869 г. представил адмиралу А.А. Попову проект изобретенного мною Торпедо, найденный им удобоисполнимым… и впоследствии чертежи были представлены Великому князю Константину Николаевичу»{190} (в то время Константин Николаевич занимал должность генерал-адмирала, возглавлявшего всё морское ведомство). Но в списке своих работ от 20 ноября 1868 г. Александровский числит только подводную лодку, водолазный аппарат и усовершенствованный компрессор{191}. Конструктору дали разрешение на изготовление торпеды с последующим выкупом её в казну. Однако возможности кустарной мастерской, которой располагал И.А. Александровский, были невелики, и изготовить торпеду ему удалось только в 1874 г. Характер применения торпеды делал её главным параметром дальность, поэтому Александровский вводит в конструкцию торпеды особое устройство — регулятор давления, обеспечивающий подачу сжатого воздуха в машину с постоянным давлением, чем обеспечивалась ровная скорость на всей дистанции хода и большая дальность за счёт более экономного расходования энергокомпонент. В ходе испытаний торпеда 4 раза прошла 300 сажен при давлении в баллоне 30 атм. В дальнейшем удалось добиться прохождения её 7000 футов (примерно 2100 м) за 8—12 минут. Скорость торпеды к 1875 г. возросла с 4 до 10—12 узлов. С расстояния 100 сажен удалось добиться попадания в шлюпку{192}. На испытаниях торпеда показала данные, незначительно отличающиеся от первых торпед Уайтхеда, но в торпеде был один принципиальный недостаток — приборы управления движением торпеды по глубине. Первоначально управление движением по глубине осуществлялось приёмом балласта, затем были введены горизонтальные рули. Конструкция их состояла из двух гидростатов, каждый из которых управлял работой своей пары горизонтальных рулей. Поскольку к началу испытаний изготовили только носовую машинку управления рулями, на первом испытании торпеда имела всего одну пару рулей. Так как торпеда имела скорость 4 — 5 узлов (против 6 — 7 узлов у австрийцев), на испытаниях она удовлетворительно держала глубину. Дело в том, что при малой скорости носовые рули изменяют глубину без изменения дифферента. При увеличении же на последующих испытаниях скорости торпеда перестала держать заданное углубление и двигаться с размахами по глубине до 10—15 м. Причина этого была в том, что разработанная Александровским конструкция не обеспечивала выход на заданное углубление с дифферентом, равным нулю. Согласовать работу рулей не удалось, и эффективность управления ими дифферентом торпеды весьма мала. Это мог обеспечить только маятниковый автомат Уайтхеда, но сам Иван Александрович этого так и не понял и до конца своих дней считал причиной успеха своего конкурента более высокое качество изготовления его механизмов[32]. Хотя надо отметить, что доля правды в этих словах была: возможности крупного завода в Фиуме и кустарных мастерских в Кронштадте были несоизмеримы. По своим габаритам (калибр 60 см) торпеда Александровского значительно превосходила торпеду Уайтхеда и уступала ей в скорости. Первоначальным двигателем была одноцилиндровая поршневая машина, затем её заменили двухцилиндровой, но требуемой скорости так и не достигли{193}. В мае 1875 г. торпеды Александровского были приняты в казну{194}, но как боевое средство их рассматривать, конечно, было нельзя. При покупке лицензии на производство торпед Уайтхеда перед Русско-турецкой войной 1877—1878 гг. в контракте было специально оговорено право России на применение АГ Уайтхеда на любом другом образце оружия, за сам «секрет» было уплачено 9000 фунтов{195}.
