Utvecklingen av den första inhemska ballistiska missilen för ubåtar med en undervattensuppskjutning började 1958 vid Dnepropetrovsk Design Bureau-586 (nu Yuzhnoye Design Bureau). Från designers under ledning av M.K. Yangel behövde skapa ett missilsystem som inte krävde att ubåten skulle upp till ytan innan han sköt. Dessutom var utvecklarna av ubåtar och ytterligare medel för missilsystem involverade i projektet. Genom gemensamma ansträngningar skulle de skapa en komplett uppsättning nödvändig utrustning, såväl som missilbärande ubåtar.
Projektet med ett nytt missilsystem för ubåtar fick beteckningen D-4. Missilen skulle betecknas som R-21. Dessutom tilldelades raketen GRAU 4K55 index.
Raket R-21 i museet. Foto från Wikimedia Commons
I maj 1959 utfärdades ett dekret av ministerrådet, enligt vilket utvecklingen av D-4 / R-21-projektet överfördes från OKB-586 till SKB-385, under ledning av V.P. Makeev. Även vid denna tidpunkt beslutades att nu alla ballistiska missiler för flotta SKB-385 kommer att skapas. OKB-586 och dess team ska i sin tur nu bara hantera missiler för landsystem. I synnerhet påskyndade ministerrådets beslut arbetet med projekten för R-14- och R-16-missilerna.
Grunden för R-21-raketen skulle vara utvecklingen från tidigare experimentella projekt. Så i februari 1955 fick OKB-1 i uppdrag att studera undervattensuppskjutningen av missiler och skapa en version av R-11FM-missilen anpassad för en sådan uppskjutning. Under de närmaste åren utvecklades flera experimentella produkter och en uppsättning studier genomfördes med uppskjutning av speciella mock-ups och experimentraketer. Sådana studier gjorde det möjligt att samla in all nödvändig data, som senare användes vid utvecklingen av nya vapen för ubåtar.
De första studierna utfördes med en speciell modell C4.1 och ett nedsänkbart stativ. Grunden för layouten för den första modellen var R-11FM-raketkroppen, från vilken vätskemotorn och alla styrsystem demonterades. För att upprätthålla korrekt balans fylldes tankarna med vatten, och tre fastdrivna motorer med dragkutter fästes på baksidan av skrovet. Även ombord på layouten fanns olika mätutrustningar. Testbänken var en ponton med ett uppskjutningsschakt 12 m högt och 2 m i diameter. Med hjälp av en kabel, ett block och en vinsch kunde pontonen med en raket sjunka till ett djup och därigenom simulera en missiluppskjutning av en u-båt.
Den 25 december 1956 ägde den första testlanseringen av C4.1-layouten rum från en nedsänkt monter på en träningsplats nära staden Balaklava. Motorer med fasta drivmedel tog upp modellen ur vattnet och höjde den till en höjd av 150 m, varefter avstängningarna fungerade och produkten föll i vattnet. Flera liknande uppskjutningar gjorde det möjligt att studera de belastningar som verkar på raketen vid en undervattensuppskjutning, samt att fastställa behovet av vissa förbättringar. Efter att ha testat med ett fast pontonstativ, gick projektet till teststadiet med en bärarubåt.
R-21 missil (överst) och SM-87 launcher (nederst). Bild Rbase.new-factoria.ru
Under första halvan av 1957 moderniserades ubåten S-229 av projekt 613. Revideringen av B-613-projektet innebar installation av en uppsättning specialutrustning, samt installation av två vertikala bärraketer längs sidorna av tryckskrov. Sådana förbättringar ledde till en karakteristisk förändring av ubåtens utseende. Därefter modifierades denna båt återigen för att delta i nya tester och kännetecknades också av närvaron av ovanliga element.
Den 9 juli gjorde ubåten S-229 den första uppskjutningen av C4.1-modellen från en nedsänkt position. Eftersom ubåten befann sig på ett djup av 29 m och rörde sig med en hastighet av 2,5 knop, lanserade ubåten framgångsrikt en falsk ballistisk missil. Fram till slutet av juli genomfördes ytterligare två skjutningar, under vilka ubåten utvecklade en hastighet på upp till 4,5 knop, och havsvågorna nådde 2-3 poäng. Alla tre lanseringar ansågs vara framgångsrika. Testerna fortsatte inte på grund av att det tillgängliga lagret av C4.1-produkter var uttömt.
Baserat på befintliga lösningar och nya förslag, med hjälp av erfarenheten av att testa C4.1-produkten, utvecklades en ny layout för testning - C4.5. Det var en modifierad version av R-11FM-raketen med en flytande motor och en förenklad uppsättning ombordutrustning. Liksom den tidigare produkten var C4.5 planerad att endast användas i tester för att samla in information som är nödvändig för utvecklingen av fullfjädrade missilvapen.
Den 29 mars 1958 gick ubåten C-229 in på testplatsen med produkten C4.5 ombord. Från ett djup av 30 m med en hastighet av 3,5 knop och en våg på 2 poäng lanserade ubåten framgångsrikt mock-upen. Produkten kom upp ur vattnet, steg till en höjd av 60 m, men kraschade i vattnet när den föll. Fram till och med den 11 april genomfördes ytterligare två lanseringar med samma parametrar. Den andra layouten C4.5 förstördes inte och skickades för forskning. Den tredje kraschade i sin tur i höstas. Tre lanseringar av C4.5-modeller med flytande motorer gjorde det möjligt att arbeta fram några av de nya idéerna och gjorde det möjligt att fortsätta skapandet av en fullfjädrad undervattensraket.
Ubåt S-229 efter avslutad installation av två bärraketer ombord. Foto Deepstorm.ru
Nästa steg av projektet började med en resolution från ministerrådet den 23 januari 1958. Detta dokument beordrade omvandlingen av den befintliga ubåten B-67 i PV-611-projektet för att bära en ny experimentell ballistisk missil. I enlighet med dekretet utvecklades också en ny version av experimentmissilen under beteckningen C4.7. Ur designsynpunkt var det R-11FM-missilen med vissa modifieringar gjorda med hänsyn till tidigare tester.
Tester av ubåten B-67 med C4.7-produkten började i augusti 1959 vid Vita havets träningsplats. Det första startförsöket misslyckades. Ubåtens automatisering signalerade en framgångsrik uppskjutning av missilen, men observatörerna på ytfartyget, som övervakade testerna, såg inte uppskjutningen. Efter att ubåten kommit upp till ytan och silokastaren öppnats sköt raketen spontant upp. Efter detta misslyckande påbörjades en utredning av orsakerna till olyckan, följt av korrigering av de identifierade bristerna.
Den andra uppskjutningen, som genomfördes i augusti 1960, slutade också i en olycka. Vid fyllning av gruvan med vatten före uppskjutning fungerade inte havsvattenförsörjningssystemet som det skulle, vilket gjorde att raketen trycktes bort från uppskjutningsrampen. Dessutom slets stridsspetsen av och kastades överbord. Nya förbättringar behövdes, men den här gången fortsatte testerna på bara en månad.
Den tredje lanseringen av C4.7-produkten från ubåten B-67 ägde rum den 10 september samma år och gick utan några tekniska problem. Med vissa reservationer beträffande utformningen av den använda layouten kan dessa test anses vara de första i inhemsk praxis att avfyra en ballistisk missil från en nedsänkt ubåt.
Schema för S-229-ubåten efter modernisering med installation av en CM-87 launcher. Foto Deepstorm.ru
Samtidigt med testning av senare modeller designades en fullfjädrad missil som skulle bli en ubåtsbeväpning. Som en del av R-21-projektet föreslogs att man skulle genomföra flera teststeg med både fullfjädrade produkter och modeller med liknande egenskaper. För uppskjutningar under testerna var det planerat att använda fasta stativ med möjlighet att dyka under vatten samt ubåtar med bärraketer och annan utrustning.
De första lanseringarna av R-21-projektet genomfördes med K1.1-layouten. I själva verket var det en fullfjädrad prototyp av en stridsmissil, som skilde sig från den i vissa designfunktioner. Först och främst reducerades volymen av bränsletankar för att minska räckvidden till värden som är acceptabla under testning. Kraftverket och en del av styrutrustningen lånades från det ursprungliga projektet. I framtiden var det planerat att genomföra kontroller av fullfjädrade R-21-produkter.
De första kontrollerna av K1.1-layouten utfördes med ett flytande nedsänkbart stativ. Från maj till juli 1961 gjordes fem uppskjutningar vid uppställningen från djup upp till 50 m. I framtiden borde tester med en bärarubåt ha påbörjats. Ubåten S-229 valdes återigen som den sista, vilket återigen behövde förbättras. I enlighet med det nya projektet 613-D4 var ubåten utrustad med missilkontrollsystem. Dessutom monterades en ny bärraket på den. Schaktet placerades bakom avverkningsstängslet och stack ut rejält från skrovet, vilket gav båten ett ovanligt utseende. På grund av sin stora storlek steg raketschaktet 6,8 m över båtens däck och stack 2 m under skrovets botten. Installationen av en sådan enhet krävde borttagning av några av batterierna från ubåten och frigörande av en del av inredningen.
Den 29 augusti 1961 lanserade S-229-båten produkten K1.1 för första gången. Under de närmaste dagarna skedde två nya lanseringar. Resultaten av alla tester av K1.1-layouten gjorde det möjligt att klargöra huvuddragen hos den lovande raketen och slutföra dess utveckling genom att introducera några innovationer i designen av produkten. Efter uppskjutningarna i augusti-september 1961 kunde industrin börja förberedelserna för att testa de nya R-21-missilerna i deras slutliga konfiguration.
C-229 i K1.1 lanseringskonfiguration. Foto Deepstorm.ru
Den ballistiska missilen R-21 / 4K55 byggdes enligt ett enstegsschema med en löstagbar stridsspets och var utrustad med en flytande motor. Raketens cylindriska kropp med en konisk nosmantel var en helsvetsad struktur som tål vattentryck och var gjord av rostfritt stål och var uppdelad i flera huvudvolymer. Större delen av kroppen var upptagen av tankar för oxidationsmedel och bränsle. Mellan dem fanns ett litet instrumentfack. Huvuddelen av skrovet rymde stridsspetsen, stjärtdelen innehöll motorn och en del av styrsystemen.
Raketen fick en C5.3 vätskemotor av fyrkammarkonstruktion, den så kallade. öppen krets. TG-02-bränsle och AK-27I-oxidationsmedel användes som bränsle. Raketkontroll under flygning skulle utföras genom att avleda alla fyra motorkammare från raketens längdaxel i vinklar upp till 9°. Till skillnad från tidigare motorer med styrbarhet hade C5.3-produkten inte separata marsch- och styrkammare. Samma enheter borde ha skapat dragkraft och ändrat dess vektor. Detta gjorde det bland annat möjligt att öka dragkraften utan en nämnvärd ökning av motordimensionerna.
För att styra raketen i den aktiva fasen av flygningen skapades ett tröghetsstyrningssystem som kan övervaka produktens position i rymden och föra den till den kurs som krävs. Styrsystemet var också ansvarigt för att stänga av motorn och återställa stridsspetsen vid en given tidpunkt.
Stridsspetsen från R-21-raketen gjordes i form av en konisk enhet med en halvsfärisk stridsspets: på grund av en sådan kåpa var det planerat att minska uppvärmningen av strukturen när den rörde sig i atmosfären. Stridsspetsen som vägde 1179 kg var utrustad med en 1 Mt termonukleär laddning utvecklad av NII-1011. Efter att ha passerat den aktiva delen av banan var det meningen att raketen skulle släppa stridsspetsen.
Stridsspetsen till raketen R-21. Foto Rbase.new-factoria.ru
För lagring och lansering av missiler utvecklades SM-87 min-typ launcher. Dess design förutsåg kvarhållningsanordningar som skyddar missilen från förskjutning under olika yttre påverkan, såväl som en startplatta och en uppsättning kontakter för att ansluta vapnet till bärarens system ombord. I samband med behovet av att börja under vatten var det nödvändigt att utveckla en uppsättning kopplingar placerade inuti ett speciellt tätat hölje med tryckluft.
Utöver utskjutningsrampen ska lastbåtens utrustning ha inkluderat system för att fylla gruvan med vatten. För korrekt insprutning av vatten i det ringformiga gapet runt raketen, som inte är förenat med tekniska risker, föreslogs att först ta vatten i speciella tankar, varefter det kunde matas in i SM-87-installationen. Samtidigt var det nödvändigt att balansera ubåten genom att ta vatten i utjämningstanken.
Baserat på resultaten av forskning och testning bestämdes en metod för att skjuta upp en raket. R-21-produkten skulle transporteras av transportören i fulladdat tillstånd. Innan avfyrningen var ubåten tvungen att fylla utskjutningsschaktet, varefter det blev möjligt att öppna locket till den senare. Samtidigt trycksattes tankarna och tryckluft tillfördes den förseglade volymen mellan gruvans botten och raketens bakdel. På kommando att avfyra, var det meningen att raketen skulle slå på huvudmotorn och gradvis öka sin dragkraft. De reaktiva gaserna som kom in i utrymmet ovanför gruvans botten var tänkta att skapa det tryck som krävs för att ta bort raketen från raketen. För att undvika skador när man rörde sig inne i gruvan var raketkroppen utrustad med speciella ok som var i kontakt med bärraketens styrningar.
Det tog ungefär en halvtimme att slutföra prelanseringsförberedelserna av missilsystemet. Efter startkommandot hade transportören möjlighet att skjuta hela ammunitionslasten på tre missiler i 10 minuter. Under hela förberedelse- och avfyrningstiden kunde ubåten förbli nedsänkt och behövde inte komma upp till ytan.
Munstycken för C5.3-motorn på R-21-raketen. Foto från Globalsecurity.org
R-21-raketen hade en längd på 12,9 m och en kropp med en diameter på 1,4 m. m/s. Den maximala flyghastigheten (vid skjutning på maximalt avstånd) var 16,6 m/s. Den maximala räckvidden bestämdes till nivån 16,5 km. Ett autonomt tröghetskontrollsystem skulle kunna ge en QUO (vid maximal räckvidd) på en nivå av 30 km. Flygtiden översteg inte 3439 minuter.
I början av 1962 var D-4 / R-21-projektet klart för att testa fullfjädrade missiler, som skulle bli flottans beväpning. Den första bäraren av de nya missilerna skulle vara den dieselelektriska ubåten K-142 i projekt 629. I enlighet med det nya projektet 629B förlorade den experimentella ubåten två bogsändare av den befintliga typen, istället för SM-87-systemen installerades. Den tredje gruvan stängdes med en plugg, eftersom den var planerad att användas i framtiden för nya tester av lovande komplex.
Sedan den 24 februari har den 62:a ubåten K-142 utfört 15 uppskjutningar av R-21-missiler i nedsänkt läge medan den rör sig med en hastighet på upp till 3-4 knop. 12 lanseringar erkändes som framgångsrika. Enligt resultaten från de första testerna startade gemensamma tester av ubåten Project 629B, D-4-komplexet och R-21-missilen. I detta skede av kontrollerna var 12 missiler förbrukade, alla uppskjutningar lyckades.
Den 15 maj 1963 beslutade USSR:s ministerråd att acceptera D-4-komplexet med R-21-missilen i tjänst med flottan. Det bör noteras att vid denna tidpunkt hade ett beslut redan fattats om att utrusta de framtida bärarna av R-21-missilerna. Tillbaka i juli 1962 utfärdades en resolution om modernisering av Project 629-ubåtar enligt de uppdaterade projekten 629A och 629B med installation av komplexa D-4-system istället för befintliga D-2. Tre R-13-missiler ersattes av samma antal R-21. I början av sjuttiotalet moderniserades 14 befintliga ubåtar från de norra (8 enheter) och Stillahavsflottan (6 enheter) enligt nya projekt.
Project 629 diesel-elektrisk ubåt. Bild av Wikimedia Commons
Samtidigt med Project 629-ubåtarna moderniserades nukleära ubåtar Project 658. Det uppdaterade Project 658M innebar demontering av de befintliga systemen i D-2-komplexet för R-13-missiler, följt av installationen av D-4-komplexet och alla nödvändig utrustning. Fram till 1967 fick D-4-komplexet med den nya missilen sju Project 658-ubåtar av åtta byggda. K-145-båten fick inte R-21-missilen, men byggdes senare om enligt 701-projektet och blev bärare av R-29-produkterna.
Ubåtar av projekt 629B och 658M opererades under lång tid och utförde patruller i de områden där strategiska objekt för en potentiell fiende fanns. På grund av den relativt korta räckvidden av missiler (1420 km) tvingades ubåtarna att närma sig kusten på kort avstånd, vilket var förenat med risken för upptäckt av antiubåtssystem.
R-21-missilerna kunde tack vare en ganska avancerad design förvaras tankad utan ytterligare underhåll i sex månader. I framtiden, med hänsyn till operativ erfarenhet, förlängdes denna period till två år, vilket hade en positiv effekt på vapenanvändningen av flottan. Efter en tvåårsperiod behövde raketen avlägsnas från bäraren med efterföljande underhåll vid basen.
1968, under oklara omständigheter, gick en av bärarna av D-4 / R-21-komplexet förlorad. Den 8 mars kom inte ubåten K-129 i projekt 629A, som patrullerade i Hawaiiöarnas område, i kontakt. Ubåten bar tre R-21-missiler. Orsakerna till olyckan kunde inte fastställas. Flera versioner övervägdes, från felaktig användning av utrustningen vid laddning av batterier till onormal start av raketmotorer. På grund av havets stora djup i skeppsvrakets område är det inte möjligt att exakt fastställa orsakerna till olyckan.
Projekt 658 atomubåt. Bild av Wikimedia Commons
1977 fattades beslut om att minska antalet R-21 missilbärare. I samband med undertecknandet av SALT-1-avtalet tvingades Sovjetunionen börja demontera D-4-komplexen från Project 658M-ubåtar. I slutet av decenniet var ombyggnaden av blybåten K-19 klar och under åttiotalet genomgick andra ubåtar en liknande procedur. I framtiden fick de befintliga kärnubåtarna i detta projekt ny utrustning och "bemästrade" nya taktiska roller.
Ubåtar av "629"-familjens projekt genomgick inte sådana förbättringar och behöll R-21-missilerna till slutet av deras tjänst. De sista fartygen av dessa typer drogs tillbaka från flottan i slutet av åttiotalet och början av nittiotalet. Efter slutförandet av tjänsten för bärarubåtarna drogs D-4-komplexet med R-21 / 4K55-missilen ur tjänst.
D-4-missilsystemet med R-21-missilen togs i bruk 1963 och fungerade till 1989. Enligt tillgängliga data, från det ögonblick som den togs i bruk och fram till 1982, när den sista skjutningen ägde rum, utförde besättningarna på marinens ubåtar 228 missiluppskjutningar. 193 lanseringar genomfördes framgångsrikt. Det inträffade 19 olyckor på grund av funktionsfel i raketens inbyggda utrustning, ytterligare 11 missiler gick förlorade på grund av felet hos besättningarna och bärarnas utrustning. Orsakerna till fem krascher har inte fastställts.
Utseendet på missilsystemet D-4 / R-21 var en viktig milstolpe i historia inhemska vapen för flottan. För första gången i inhemsk praxis skapades och togs i bruk en ballistisk missil för ubåtar, som kan starta från under vattnet. Detta gjorde det möjligt att avsevärt öka anfallspotentialen för ubåtsstyrkor genom att minska sannolikheten för upptäckt och attack av båten under förberedelserna och genomförandet av uppskjutningen. Dessutom tillät utvecklingen av en undervattensuppskjutning, i kombination med vidareutvecklingen av raketteknologi, inhemska specialister att skapa nya ballistiska missiler med förbättrad prestanda, som har blivit ett av huvudelementen i strategiska kärnkrafter.
Enligt materialen:
http://rbase.new-factoria.ru/
http://makeyev.ru/
http://russianarms.ru/
http://deepstorm.ru/
http://globalsecurity.org/
http://arms.ru/
Shirokorad A.B. Nationella flottans vapen. 1945-2000. - Minsk: "Harvest", 2001
Apalkov Yu.V. Ubåtar från den sovjetiska flottan 1945-1991 Volym I: - M: Morkniga, 2009