De bouw van twee loden onderzeeërs, project 629 (het tweede onderdeel van het wapensysteem) vond gelijktijdig plaats in Severodvinsk en Komsomolsk aan de Amoer. Ze werden in 1957 in gebruik genomen en twee jaar later werd de marinevlag gehesen op nog vijf van dezelfde boten. Ze waren allemaal uitgerust met het D-1-raketsysteem. Hun daaropvolgende heruitrusting voor het D-2-complex werd uitgevoerd door scheepswerven. In totaal, exclusief de onderzeeër van project 629B, ontving de vloot 22 onderzeeërs van project 629 - de laatste twee gingen in 1962 in dienst in de Stille Oceaan.
De ontwikkeling van het wapensysteem bestond uit grondexperimentele ontwikkeling (NEO) van elementen, systemen van on-board en geïntegreerde geautomatiseerde controlesystemen (KAFU) en ballistische raketassemblages en andere componenten van het raketcomplex: vluchtontwerptests van de raket op de bereik met behulp van vaste en zwaaiende standaards met dezelfde taken die ook werden uitgevoerd tijdens soortgelijke tests van de RK D-1 (van de 19 raketlanceringen waren er 15 succesvol); gezamenlijke tests met het Project 629 onderwaterlanceervoertuig (11 van de 13 raketlanceringen waren succesvol).
In augustus-september 1960 werden in de Kola-baai, op een speciale stand die het raketcompartiment van de project 629-onderzeeër reproduceerde, 6 explosieweerstandstests uitgevoerd, waardoor het mogelijk was om de veiligheid van het raketsysteem te controleren bij exploderende dieptebommen op verschillende afstanden van de romp van de draagboot. Op basis van hun resultaten werd besloten om aan de wal te tanken met een oxidator. Tanken werd nog steeds uitgevoerd op de onderzeeër vanuit zijn tanks. Het "Project 629 Submarine - RKD-2" systeem werd in 1960 door de Sovjetvloot aangenomen en was in dienst tot 1972.
Dit systeem bood de mogelijkheid om SLBM's te lanceren vanuit een verzonken positie op een afstand van minimaal 1100 km. De initiële oprichting van het raketcomplex was gepland om te worden toevertrouwd aan het ontwerpbureau M. K. Yangel, de toekomstige academicus en maker van een hele reeks intercontinentale ballistische raketten (ICBM's), waaronder de RS-20 zware ICBM die de Amerikanen de meeste zorgen baarde (volgens de Amerikaanse classificatie SS-18, NAVO - "Satan") Echter, met wederzijdse instemming van MK Yangel en V. P. Makeev, die verenigd waren door de eenheid van standpunten en benaderingen, besloten om het ontwerpteam van V. P. Makeeva (hierna - KBM) toe te vertrouwen.
In het voorjaar van 1960 werd het voorlopige ontwerp van het raketsysteem voltooid, beoordeeld en goedgekeurd. V. L. werd aangesteld als lead designer voor D-4 bij KBM. Kleiman, zijn plaatsvervangers O. E. Lukyanov en N. A. Karganyan, het toezicht op de ontwikkeling van het Onderzoeksinstituut van de Marine werd uitgevoerd door Captain 2nd Rank B. A. Khachaturov en luitenant S. Z. Eremeev. Dit werkingsprincipe werd behouden in alle volgende stadia van de oprichting van het raketsysteem - de officieren van de vloot waren in feite volwaardige leden van het ontwerpteam en namen deel aan het zoeken, ontwikkelen en uitvoeren van de genomen beslissingen.
Bijzondere aandacht werd besteed aan grondgebaseerde experimentele ontwikkeling (NEO) van elementen, systemen en assemblages van SLBM R-21 en andere delen van het complex. Elk ontwerp en elke circuitoplossing werd geverifieerd door tests op volledige schaal in bankomstandigheden. Er werden dus tientallen schietbanktests (OSI) van de raketmotor uitgevoerd, waaronder het simuleren van de werking van tegendruk tijdens de lancering van een vloeistof-stuwstofmotor in de mijn van een onderzeeër, met behulp van speciaal gemaakte pluggen die in de sproeiers waren gemonteerd van de verbrandingskamers.
Om het voortstuwingssysteem (DU) van de raket als geheel te testen, werd de OSI DU uitgevoerd en aan het begin van de laatste drie OSI waren er al resultaten van "throw" (over hen - hieronder) tests van R-21 SLBM-mock-ups van de drijvende onderwaterstand (SS) op de South Range of the Navy … Dit maakte het mogelijk om de resultaten van veld- en benchtesten te vergelijken, de juistheid van de rekenmethode te evalueren en de nodige aanpassingen door te voeren. Het resultaat van dit werk was het afvuren van tests van de R-21-bank SLBM met behulp van het raketbesturingssysteem aan boord.
Structureel gezien was de R-21 onderzeese ballistische raket een eentraps ballistische raket die vloeibare drijfgassen gebruikte (12,4 ton oxidatiemiddel, 3,8 ton brandstof). Het raketlichaam - volledig gelast, gemaakt van EI-811-staal, combineerde het sequentieel geplaatste instrumentencompartiment (OBO), de oxidatietank, de brandstoftank en het staartcompartiment van de raket tot één geheel.
De raketmotor, gemaakt in het ontwerpbureau A. M. Isaeva, was een vierkamer, ook gemaakt volgens een open schema. Het had automatische regeling van stuwkracht en verhouding van oxidatiemiddel en brandstofverbruik. LRE-verbrandingskamers waren ook de bestuursorganen van SLBM's. De ontwerpers verschoven hun schommelassen met een hoek van 60 ° ten opzichte van de stabilisatievlakken, wat de meest rationele relatie opleverde tussen de waarden van de pitch-, yaw- en roll-controlekoppels.
De motor had een stuwkracht aan het aardoppervlak gelijk aan 40 tf, de specifieke stuwkracht was 241,4 tf. Een noodstop van de vloeibare stuwstofmotor (AED) werd overwogen, terwijl een betrouwbare hermetische isolatie van de brandstofleidingen werd gegarandeerd. De bijzonderheden van de onderwaterlancering vereisten de dichtheid van de SLBM-compartimenten, pneumohydraulische fittingen, elektrische connectoren, kabels, enz. Dit werd geleverd door een volledig gelaste structuur met één carrosserie, afgedichte kabels die de compartimenten verlieten via speciale hermetische kanalen, waarvan de holtes werden opgeblazen met lucht, en afgedichte verbindingen van de kernkop met het raketlichaam, met behulp van een opgeblazen rubberen band.
Het raketbesturingssysteem aan boord is traag. Het was gebaseerd op gyroscopische apparaten, die zich in het instrumentencompartiment van de raket bevonden: gyroverticant, gyrohorizon en gyrointegrator van longitudinale versnellingen. Alle andere apparaten en elementen van het besturingssysteem aan boord zijn voornamelijk gemaakt in het onderzoeksinstituut, dat werd geleid door N. A. Semikhatov, toekomstige academicus en hoofdontwikkelaar van controlesystemen voor alle strategische marineraketsystemen. De militaire controle over de oprichting van de SU in dit onderzoeksinstituut werd uitgevoerd door Captain 2nd Rank V. V. Sinitsyn).
De communicatie van het besturingssysteem aan boord met de test van het schip, evenals de lanceringsapparatuur, werd uitgevoerd via twee speciale afgedichte connectoren door middel van vervangbare kabels die samen met de raket door de fabrikant werden geleverd. Tijdens de voorbereiding voor de lancering werden de kabels, om de dichtheid te garanderen, opgeblazen met lucht met een nominale druk van 6 kg / sq. cm.
Een SLBM werd gelanceerd vanaf een verzonken mijnschacht. Tijdens de voorbereiding van de prelaunch werden de gyro-toestellen geleid, de schietbaan ingesteld, de kabels en banden op druk gebracht en achtereenvolgens in twee fasen werden de tanks op druk gebracht. Nadat de vereiste druk in de tanks was bereikt, werd de onderzeese schacht automatisch gevuld, vervolgens werd de waterdruk in de schacht gelijk gemaakt aan de buitenboorddruk en werd de schachtafdekking geopend.
Direct voor de lancering werd de raket overgezet op stroom aan boord (vanuit de ampulbatterij), in een bepaalde ruimte van de raket werd door toevoer van perslucht een "bel" gecreëerd. De "bel" werd opgeblazen in een automatische modus, die werd bestuurd door geschikte sensoren. Het was nodig om de gasdynamische processen die de lancering begeleidden te dempen, waardoor het mogelijk werd om de kracht en thermische belastingen op de raket die optreden bij het lanceren vanuit een "blinde" mijn die niet is uitgerust met speciale gasopeningen, tot aanvaardbare limieten te verminderen.
De onbelaste uitgang van SLBM's uit de mijn van een onderzeeër, die in beweging was in aanwezigheid van verstoringen veroorzaakt door zeegolven en de koers van de onderzeeër, werd verzekerd door gebruik te maken van een richtingsschema van het sleeptype, dat bestond uit stijve geleiders gemonteerd op de muren van de mijn, en jukken gemonteerd op het lichaam van de raket zelf. Het lanceerplatform was tijdens de start vergrendeld met speciale pinnen. Om de luchtweerstand te verminderen, werden de jukken aan het begin van het luchtgedeelte van het vliegtraject laten vallen (15 s nadat de SLBM van het lanceerplatform was losgemaakt). Om de statische stabiliteit tijdens de vlucht te verbeteren, was de raket uitgerust met vier stabilisatoren, polair in het staartgedeelte.
De kernkop van de raket met een gewicht van 1179 kg was uitgerust met speciale munitie. Het kernkopcompartiment werd geproduceerd door overmatige luchtdruk in het instrumentencompartiment van de raket. Daarvoor werd de kernkop bevrijd van de starre bevestiging aan het raketlichaam met behulp van vier pyro-locks die werden geactiveerd door commando's van het besturingssysteem aan boord.
De vluchttijd van de raket naar het doel op het maximale bereik was niet langer dan 11,5 minuten, de maximale hoogte van het ballistische traject bereikte 370 km. In het geval van schieten op een minimum bereik van 400 km, werd de vliegtijd teruggebracht tot 7,2 minuten en de maximale hoogte was iets meer dan 130 km. Vóór de uitgifte van SLBM's aan een onderwaterschip werd een complex van operaties uitgevoerd op de technische raketbasis (TRB) van de vloot, incl. pneumatisch testen van systemen, uitlijning, horizontaal testen van het besturingssysteem aan boord, tanken met drijfgassen en koppelen van de raket aan de kernkop. Volgens de classificatie die in de VS is aangenomen, ontving de P-21 SLBM de alfanumerieke index SS-N-5, volgens de NAVO-classificatie - de naam "Servisch".
De belangrijkste componenten van het D-4-raketcomplex waren een geïntegreerd geautomatiseerd besturingssysteem van KAFU, een draagraket (PU), een complex van grondapparatuur (KNO) en een richtsysteem PP-114.
De basis van KAFU was, gecreëerd in een van de onderzoeksinstituten van het ministerie van Industrie en Handel, de automatische lager- en bereikvorming (APD) "Stavropol-1" en de computerbepalende apparatuur van het "Izumrud" -systeem, dat leidde de gyro-apparaten aan boord houden rekening met de invoer van het navigatiecomplex (NK) "Sigma" -informatie.
De draagraket, genaamd SM-87-1, zorgde voor: opslag van SLBM's in een onderzeese schacht met laadparameters, lancering van een raket vanaf een schacht gevuld met water, evenals de bruikbaarheid van een ballistische raket na blootstelling aan stormomstandigheden en explosies op de onderzeeër in een bepaalde straal; zijn brand- en explosieveiligheid na breuken in de kritische straal. De corrosieweerstand van de lanceersystemen zorgde voor zes keer pre-launch voorbereiding van raketten, met volledige overstroming van de mijnen met zeewater.
Met behulp van een complex van grondapparatuur werden de noodzakelijke operaties voor de grondoperatie van SLBM's uitgevoerd (transport, laden op een onderzeeër, dagelijkse opslag, voorbereidende werkzaamheden voor uitgifte aan een onderwaterschip in een technische raketbasis, tanken).
Na de voltooiing van de fase van experimentele ontwikkeling op de grond in een volume dat het mogelijk maakt om te beginnen met het uitwerken van een onderwaterlancering (in het gevestigde jargon van raketten - "gooi" -tests), begonnen tests van mock-ups van de R-21-raket, eerst vanaf een drijvende onderwaterstand (PS), en vervolgens met een opnieuw uitgeruste Project 613 D-4 (een raketsilo werd achter de stuurhuisbehuizing gemonteerd) van de S-229-onderzeeër. De mock-ups kwamen volledig overeen met de R-21 SLBM qua gewichts- en maatkenmerken, externe contouren en aanlegplaatsen met scheepssystemen. Ze waren gedurende een bepaalde tijd gevuld met brandstofcomponenten op basis van de werking van de motor.
De hoofdontwerper van de drijvende duikbootstandaard en onderzeeër van project 613 D-4 was een medewerker van het Central Design Bureau-ontwerper van de onderzeeër van project 629 Ya. E. Evgrafov. Het werk aan de fabricage van de standaard en de onderzeeër werd uitgevoerd door de Black Sea Shipyard.
"Gooi" -tests werden uitgevoerd van mei 1960 tot oktober 1961 bij de Southern Range of the Navy (16 lanceringen van mock-ups werden uitgevoerd vanaf de tribune, 10 lanceringen vanuit een onderzeeër), onder toezicht van een commissie onder leiding van kolonel MF Vasilieva. Tests hebben bevestigd dat de R-21 SLBM geschikt is voor lanceringen onder water tot een diepte van 50 meter.
In de laatste periode van deze tests op R-21-raketten zijn twee experimenten uitgevoerd om de veiligheid van de raket bij lancering voor een onderzeeër te bepalen. Tijdens het eerste experiment werd het vastlopen van SLBM-jukken in de geleiders aan het allereerste begin van de beweging van de raket in de schacht gesimuleerd, in het tweede werd de lekkage van de oxidatielijn in de staart van de raket gesimuleerd, wat leidde tot vermenging van de drijfgascomponenten. De resultaten van de experimenten waren succesvol. De dummies van de raketten kwamen uit de mijn zonder noemenswaardige schade aan de elementen van de mijn te veroorzaken. In totaal werden 28 mock-ups gebruikt voor de "worp" -tests, wat spreekt van de uiterst verantwoordelijke benadering van de ontwikkelaars en marinespecialisten voor de oplossing van een fundamenteel nieuwe taak - de gegarandeerde ontwikkeling van een onderwaterlancering van SLBM's. De weg voor de presentatie van het D-4-raketsysteem in het stadium van gezamenlijke tests werd geopend.
Deze tests werden uitgevoerd vanaf de onderzeeër pr. 629B "K-142". De eerste lancering van de SLBM vond plaats op 24 februari 1962 (daarvoor vond een proeflancering van de "worp"-mock-up plaats). In totaal zijn er tijdens de tests 28 lanceringen gedaan, waarvan er 27 succesvol waren.
De volledigheid en grondigheid van grond- en vluchttests tijdens de operatie wierpen hun vruchten af - zelfs toen de levensduur van de R-21 SLBM 18 jaar bereikte, waren mislukte lanceringen van deze raket uiterst zeldzaam. Het D-4-complex werd in het late voorjaar van 1963 in gebruik genomen. Ze waren van plan om de onderzeeërs van Project 629 (opgewaardeerd tot Project 629A) en onderzeeërs van Project 658 opnieuw uit te rusten. Tegen die tijd had onze marine 22 onderzeeërs van Project 629, die het D-2-raketsysteem hadden. In totaal werden volgens project 629A, van 1965 tot 1972, 14 onderzeeërs opnieuw uitgerust (rekening houdend met de onderzeeër van project 629B, die ook opnieuw werd uitgerust volgens project 629A) onderzeeërs. De leidende onderzeeër van de Noordelijke Vloot "K-88" voegde zich in december 1966 bij onze marine. Tijdens de staatstests werden 2 lanceringen van de R-21 SLBM uitgevoerd met positieve resultaten. Merk op dat tijdens de ombouw van deze onderzeeërs volgens Project 629A, samen met de vervanging van de scheepssystemen van het raketcomplex zelf, ook het Pluto-navigatiesysteem werd vervangen door de meer geavanceerde Sigma.
Wat betreft de onderzeeërs van het 658M-project, werden alle 8 boten van het 658-project, die in de periode vanaf november 1960 in dienst kwamen, opnieuw uitgerust. De renovatie werd voltooid in 1970.
In 1977-1979 onderging dit wapensysteem een modernisering in verband met de vervanging van de kernkop. De raket met de nieuwe kernkop kreeg de alfanumerieke aanduiding R-21M en het hele complex - D-4M. Het bewapeningssysteem "Project 658M (629A) onderzeeër - RK D-4 (M)" was tot het einde van de jaren tachtig in dienst bij de marine. En nieuwe prestaties wachtten in het verschiet. De ontwikkeling van het eerste marineraketwapensysteem van de tweede generatie "Project 667A submarine - RK D-5" is al gestart, ontwerpstudies en werkzaamheden zijn uitgevoerd om een SLBM te creëren met een schietbereik dat tot voor kort fantastisch leek.
