A construção de dois submarinos principais, o projeto 629 (o segundo componente do sistema de armas), estava acontecendo simultaneamente em Severodvinsk e Komsomolsk-on-Amur. Eles foram comissionados em 1957 e, dois anos depois, a bandeira naval foi hasteada em mais cinco dos mesmos barcos. Todos eles estavam equipados com o sistema de mísseis D-1. Seu reequipamento subsequente para o complexo D-2 foi realizado por estaleiros. No total, excluindo o submarino do projeto 629B, a frota recebeu 22 submarinos do projeto 629 - os dois últimos entraram em serviço no Oceano Pacífico em 1962.
O desenvolvimento do sistema de armas consistiu no desenvolvimento experimental terrestre (NEO) de elementos, sistemas de bordo e sistemas integrados de controle automatizado (KAFU) e conjuntos de mísseis balísticos e outros componentes do complexo de mísseis: testes de projeto de vôo do foguete no alcance usando suportes fixos e oscilantes com as mesmas tarefas que também foram durante testes semelhantes do RK D-1 (de 19 lançamentos de mísseis, 15 foram bem-sucedidos); testes conjuntos com o veículo de lançamento subaquático Projeto 629 (11 de 13 lançamentos de mísseis foram bem-sucedidos).
Durante o período de agosto a setembro de 1960, na Baía de Kola, em um stand especial reproduzindo o compartimento de mísseis do submarino de projeto 629, foram realizados 6 testes de resistência à explosão, permitindo verificar a segurança do sistema de mísseis ao explodir cargas de profundidade em vários distâncias do casco do barco de transporte. Com base em seus resultados, decidiu-se reabastecer com um oxidante na costa. O reabastecimento ainda era realizado no submarino a partir de seus tanques. O sistema "Projeto 629 Submarino - RKD-2" foi adotado pela frota soviética em 1960 e esteve em serviço até 1972.
Este sistema previa a possibilidade de lançamento de SLBMs de uma posição submersa a uma distância de pelo menos 1100 km. A criação inicial do complexo de mísseis foi planejada para ser confiada ao escritório de projetos M. K. Yangel, o futuro acadêmico e criador de toda uma gama de mísseis balísticos intercontinentais (ICBMs), incluindo o pesado ICBM RS-20 que causou a maior preocupação entre os americanos (de acordo com a classificação dos EUA SS-18, OTAN - "Satan") No entanto, por acordo mútuo de MK Yangel e V. P. Makeev, que estavam unidos pela unidade de pontos de vista e abordagens, decidiram confiar a equipe de design de V. P. Makeeva (doravante - KBM).
Na primavera de 1960, o projeto preliminar do sistema de mísseis foi concluído, revisado e aprovado. V. L. foi nomeado designer-chefe do D-4 na KBM. Kleiman, seus deputados O. E. Lukyanov e N. A. Karganyan, a supervisão do desenvolvimento do Instituto de Pesquisa da Marinha foi conduzida pelo Capitão 2º Rank B. A. Khachaturov e o Tenente Comandante S. Z. Eremeev. Este princípio de funcionamento foi mantido em todas as fases subsequentes da criação do sistema de mísseis - os oficiais da frota eram, de facto, membros efectivos da equipa de concepção, participando na procura, desenvolvimento e implementação das decisões tomadas.
Foi dada especial atenção ao desenvolvimento experimental baseado em solo (NEO) de elementos, sistemas e montagens de SLBM R-21 e outras partes do complexo. Cada projeto e solução de circuito foram verificados por testes em escala real em condições de bancada. Assim, dezenas de testes de bancada de tiro (OSI) do motor do foguete foram realizados, inclusive simulando a ação de contrapressão durante o lançamento de um motor de propelente líquido na mina de um submarino, utilizando plugues especialmente criados que foram montados nos bicos das câmaras de combustão.
Para testar o sistema de propulsão (DU) do foguete como um todo, foi realizado o OSI DU, e no início dos últimos três OSI já havia resultados dos testes de "lançamento" (sobre eles - abaixo) do R-21 Maquetes SLBM do suporte flutuante de submersível (SS) na Faixa Sul da Marinha … Isso possibilitou comparar os resultados dos testes de campo e de bancada, avaliar a correção do método de cálculo e fazer os ajustes necessários. O resultado deste trabalho foram os testes de disparo do banco R-21 SLBM usando o sistema de controle de mísseis a bordo.
Estruturalmente, o míssil balístico submarino R-21 era um míssil balístico de estágio único usando propelentes líquidos (12,4 toneladas de oxidante, 3,8 toneladas de combustível). O corpo do foguete - todo soldado, feito de aço EI-811, combinava o compartimento de instrumentos sequencialmente localizado (OBO), o tanque do oxidante, o tanque de combustível e o compartimento da cauda do foguete em um único conjunto.
O motor de foguete, criado no gabinete de design A. M. Isaeva, era um quarto de quatro câmaras, também feito de acordo com um esquema aberto. Ele tinha controle automático de empuxo e proporção de oxidante e consumo de combustível. As câmaras de combustão do LRE também eram os órgãos dirigentes das SLBMs. Os projetistas mudaram seus eixos de balanço em um ângulo de 60 ° em relação aos planos de estabilização, o que proporcionou a relação mais racional entre os valores dos torques de controle de pitch, yaw e roll.
O motor tinha um empuxo na superfície da terra igual a 40 tf, o empuxo específico era 241,4 tf. Um desligamento de emergência do motor de propelente líquido (AED) foi previsto, garantindo o isolamento hermético confiável das linhas de combustível. As especificações do lançamento subaquático exigiam o aperto dos compartimentos SLBM, acessórios pneumohidráulicos, conectores elétricos, cabos, etc. Isso era fornecido por uma estrutura de corpo único totalmente soldada, cabos selados que saíam dos compartimentos por dutos herméticos especiais, cujas cavidades eram infladas com ar, e juntas seladas da ogiva com o corpo do foguete, usando um pneu de borracha inflado.
O sistema de controle de mísseis a bordo é inercial. Era baseado em dispositivos giroscópicos, os quais se localizavam no compartimento de instrumentos do foguete: giroverticante, girohorizon e girointegrador de acelerações longitudinais. Todos os outros dispositivos e elementos do sistema de controle de bordo foram criados principalmente no instituto de pesquisa, que era chefiado pelo N. A. Semikhatov, futuro acadêmico e desenvolvedor líder de sistemas de controle para todos os sistemas de mísseis navais estratégicos. O controle militar sobre a criação do SU neste instituto de pesquisa foi realizado pelo Capitão 2 ° Rank V. V. Sinitsyn).
A comunicação do sistema de controle de bordo com o teste do navio, bem como o equipamento de lançamento, era realizada por meio de dois conectores especiais selados por meio de cabos substituíveis fornecidos pelo fabricante junto com o foguete. Durante a preparação do pré-lançamento, para garantir a estanqueidade, os cabos foram insuflados com ar com uma pressão nominal de 6 kg / m2. cm.
Um SLBM foi lançado de um poço de mina submerso. Durante a preparação do pré-lançamento, os giroscópios foram guiados, o campo de tiro foi definido, os cabos e pneus foram pressurizados e, consecutivamente, em duas etapas, os tanques foram pressurizados. Após atingir a pressão necessária nos tanques, o poço do submarino foi enchido automaticamente, em seguida, a pressão da água dentro do poço foi equalizada com a pressão externa e a tampa do poço foi aberta.
Imediatamente antes do lançamento, o foguete foi transferido para alimentação a bordo (da bateria da ampola), em um determinado espaço do foguete, ao fornecer ar comprimido, foi criado um "sino". O "sino" era inflado em modo automático, controlado por sensores apropriados. Era necessário amortecer os processos gasodinâmicos que acompanham o lançamento, o que permitiu reduzir a limites aceitáveis a potência e as cargas térmicas do foguete que surgem no lançamento de uma mina "cega" não equipada com saídas de gás especiais.
A saída sem tensão dos SLBMs da mina de um submarino, que se movia na presença de perturbações causadas pelas ondas do mar e pelo curso do submarino, era garantida por meio de um esquema direcional tipo arrasto, que consistia em guias rígidas montadas sobre as paredes da mina e jugos montados no corpo do próprio foguete. A plataforma de lançamento foi bloqueada com pinos especiais durante a partida. Para reduzir o arrasto aerodinâmico, os manetes foram lançados no início da seção aérea da trajetória de vôo (15 s após o SLBM ter sido separado da plataforma de lançamento). Para melhorar a estabilidade estática, durante o vôo, o foguete foi equipado com quatro estabilizadores, localizados polarmente na cauda.
A ogiva do foguete pesando 1179 kg foi equipada com munição especial. O compartimento da ogiva foi produzido por excesso de pressão de ar no compartimento de instrumentos do foguete. Antes disso, a ogiva era liberada da fixação rígida ao corpo do foguete com a ajuda de quatro piro-travas acionadas por comandos do sistema de controle de bordo.
O tempo de voo do míssil até o alvo localizado no alcance máximo não ultrapassou 11,5 minutos, a altura máxima da trajetória balística atingiu 370 km. No caso de disparos com alcance mínimo de 400 km, o tempo de vôo foi reduzido para 7,2 minutos, e a altitude máxima foi de pouco mais de 130 km. Antes da emissão de SLBMs para um transportador subaquático, um complexo de operações foi realizado na base técnica de mísseis (TRB) da frota, incl. teste pneumático de sistemas, alinhamento, teste horizontal do sistema de controle de bordo, reabastecimento com propelentes e acoplamento do míssil à ogiva. De acordo com a classificação adotada nos EUA, o P-21 SLBM recebeu o índice alfanumérico SS-N-5, de acordo com a classificação da OTAN - o nome "Sérvio".
Os componentes mais importantes do complexo de mísseis D-4 eram um sistema de controle automatizado integrado de KAFU, um lançador (PU), um complexo de equipamentos de solo (KNO) e um sistema de mira PP-114.
A base do KAFU foi, criada em um dos institutos de pesquisa do Ministério da Indústria e Comércio, o rolamento automático e formação de alcance (APD) "Stavropol-1" e o equipamento computacional decisivo do sistema "Izumrud", que orientou os dispositivos giroscópios a bordo levando em consideração a entrada das informações do complexo de navegação (NK) "Sigma".
O lançador, denominado SM-87-1, proporcionou: armazenamento de SLBMs em um poço de submarino com parâmetros de carregamento, lançamento de um foguete de um poço cheio de água, bem como a operabilidade de um míssil balístico após exposição a condições de tempestade e explosões no o submarino em um raio especificado; sua segurança contra incêndio e explosão após rupturas no raio crítico. A resistência à corrosão dos sistemas de lançamento proporcionou seis preparações de mísseis antes do lançamento, com inundação total das minas com água do mar.
Com a ajuda de um complexo de equipamentos de solo, foram realizadas as operações necessárias à operação terrestre dos SLBMs (transporte, carregamento em submarino, armazenamento diário, trabalhos preparatórios para emissão a um porta-aviões submarino em base técnica de foguetes, reabastecimento).
Após a conclusão da etapa de desenvolvimento experimental terrestre em volume que permite começar a trabalhar um lançamento subaquático (no jargão consagrado dos mísseis - testes de "lançamento"), foram iniciados os testes de maquetes do foguete R-21, primeiro de um suporte submersível flutuante (PS) e, em seguida, com um Projeto 613 D-4 reequipado (um silo de mísseis foi montado atrás do gabinete da casa do leme) do submarino S-229. As maquetes corresponderam totalmente ao R-21 SLBM em termos de características de peso e tamanho, contornos externos e locais de atracação com os sistemas do navio. Eles foram preenchidos com componentes de combustível com base na operação do motor por um determinado período.
O projetista-chefe do submarino flutuante e do submarino do projeto 613 D-4 foi um funcionário do Central Design Bureau-designer do submarino do projeto 629 Ya. E. Evgrafov. As obras de fabricação do estande e do submarino foram realizadas pelo Estaleiro Mar Negro.
Os testes de "lançamento" foram realizados de maio de 1960 a outubro de 1961 na Faixa Sul da Marinha (foram realizados 16 lançamentos de maquetes do estande, 10 lançamentos de um submarino), sob a supervisão de uma comissão sob a liderança do Coronel MF Vasilyeva. Testes confirmaram que o R-21 SLBM é adequado para lançamentos subaquáticos de profundidades de até 50 metros.
No período final desses testes com mísseis R-21, dois experimentos foram realizados para determinar a segurança do míssil no lançamento para um submarino. Durante o primeiro experimento, foi simulado o travamento das culatras SLBM nas guias logo no início do movimento do foguete no eixo; no segundo, foi simulado o vazamento da linha oxidante na cauda do foguete, o que levou à mistura dos componentes do propulsor. Os resultados dos experimentos foram bem-sucedidos. Os manequins dos mísseis saíram da mina sem causar danos significativos aos elementos da mina. No total, 28 mock-ups foram usados para os testes de "lançamento", o que mostra a abordagem extremamente responsável dos desenvolvedores e especialistas navais para a solução de uma tarefa fundamentalmente nova - o desenvolvimento garantido de um lançamento subaquático de SLBMs. Foi aberto o caminho para a apresentação do sistema de mísseis D-4 na fase de testes conjuntos.
Esses testes foram realizados a partir do submarino pr.629B "K-142". O primeiro lançamento do SLBM foi realizado em 24 de fevereiro de 1962 (antes disso, ocorreu um lançamento experimental do mock-up "throw"). No total, foram 28 lançamentos durante os testes, dos quais 27 foram bem-sucedidos.
A completude e meticulosidade dos testes de solo e de vôo durante a operação valeram a pena - mesmo quando a vida útil do R-21 SLBM atingiu 18 anos, lançamentos malsucedidos deste míssil eram extremamente raros. O complexo D-4 foi colocado em serviço no final da primavera de 1963. Eles planejavam reequipar submarinos do Projeto 629 (atualizados para Projeto 629A) e submarinos do Projeto 658. Nessa época, nossa Marinha incluía 22 submarinos do Projeto 629, que tinham o sistema de mísseis D-2. No total, de acordo com o projeto 629A, de 1965 a 1972, 14 submarinos foram reequipados (considerando o submarino do projeto 629B, que também passou por reequipamento de acordo com o projeto 629A) submarinos. O submarino líder da Frota do Norte "K-88" ingressou na nossa Marinha em dezembro de 1966. No curso de seus testes de estado, 2 lançamentos do R-21 SLBM foram realizados com resultados positivos. Observe que durante a conversão desses submarinos de acordo com o Projeto 629A, juntamente com a substituição dos sistemas de navios do próprio complexo de mísseis, o sistema de navegação de Plutão também foi substituído pelo mais avançado Sigma.
Quanto aos submarinos do projeto 658M, todos os 8 barcos do projeto 658, que entraram em serviço no período a partir de novembro de 1960, foram reequipados. A reforma foi concluída em 1970.
Em 1977-1979, esse sistema de armas passou por uma modernização associada à substituição da ogiva. O míssil com a nova ogiva recebeu a designação alfanumérica R-21M, e todo o complexo - D-4M. O sistema de armamento "Submarino Projeto 658M (629A) - RK D-4 (M)" esteve em serviço na Marinha até o final da década de oitenta. E novas conquistas aguardam pela frente. O desenvolvimento do primeiro sistema de armas de mísseis navais da segunda geração "Submarino Projeto 667A - RK D-5" já foi definido, estudos de projeto e trabalho foram realizados para criar um SLBM com um alcance de tiro que até recentemente parecia fantástico.
