Ракетный комплекс Д-4 с баллистической ракетой Р-21
Характерным недостатком ранних отечественных баллистических ракет для подводных лодок была необходимость всплытия перед стрельбой. Более того, ракеты Р-11ФМ и Р-13 следовало поднимать за пределы корпуса подлодки, что увеличивало время на подготовку к пуску. В 1956 году началась разработка проекта ракеты Р-15, которая могла бы стартовать прямо из шахты подводной лодки, однако такое оружие не было доведено даже до испытаний. Причиной закрытия проекта Р-15 стали успехи в изучении подводного старта. На основе новых наработок в дальнейшем была создана ракета Р-21. Она первым подобным оружием отечественной разработки, способным стартовать из-под воды.
Разработка первой отечественной баллистической ракеты для подлодок с подводным стартом началась в 1958 году в днепропетровском ОКБ-586 (ныне КБ «Южное»). От конструкторов во главе с М.К. Янгелем требовалось создать ракетный комплекс, не требующий от подлодки всплытия перед стрельбой. Также к проекту были привлечены разработчики подводных лодок и дополнительных средств ракетных комплексов. Совместными усилиями они должны были создать полный комплект необходимого оборудования, а также субмарины-носители ракетного вооружения.
Проект нового ракетного комплекса для подлодок получил обозначение Д-4. Ракета должна была обозначаться как Р-21. Кроме того, ракете присвоили индекс ГРАУ 4К55.
Ракета Р-21 в музее. Фото Wikimedia Commons
В мае 1959 года вышло постановление Совмина, в соответствии с которым разработка проекта Д-4 / Р-21 передавалась из ОКБ-586 в СКБ-385, возглавляемое В.П. Макеевым. Также в это время было решено, что теперь все баллистические ракеты для флота будут создаваться именно СКБ-385. ОКБ-586 и его коллективу, в свою очередь, теперь следовало заниматься только ракетами для сухопутных комплексов. В частности, постановлением Совмина форсировались работы по проектам ракет Р-14 и Р-16.
Основой для ракеты Р-21 должны были стать наработки по предыдущим экспериментальным проектам. Так, в феврале 1955 года ОКБ-1 поручили изучить подводный старт ракет и создать вариант ракеты Р-11ФМ, приспособленный для такого запуска. В течение нескольких следующих лет были разработаны несколько экспериментальных изделий и проведен комплекс исследований с запуском специальных макетов и опытных ракет. Подобные исследования позволили собрать все необходимые данные, которые в дальнейшем применялись при разработке новых вооружений для подлодок.
Первые исследования проводились с использованием специального макета С4.1 и погружаемого стенда. Основой макета первой модели стал корпус ракеты Р-11ФМ, с которого демонтировались жидкостный двигатель и все системы управления. Для сохранения правильной балансировки баки заполнялись водой, а в хвостовой части корпуса крепились три твердотопливных двигателя с отсекателями тяги. Также на борту макета имелась различная измерительная аппаратура. Испытательный стенд представлял собой понтон с пусковой шахтой высотой 12 м диаметром 2 м. При помощи троса, блока и лебедки понтон с ракетой мог погружаться на глубину и тем самым имитировать запуск ракеты подлодкой.
25 декабря 1956 года состоялся первый испытательный запуск макета С4.1 с погруженного стенда на полигоне вблизи г. Балаклава. Твердотопливные двигатели вывели макет из-под воды и подняли на высоту 150 м, после чего сработали отсекатели, и изделие упало в воду. Несколько подобных стартов позволили изучить нагрузки, воздействующие на ракету при подводном старте, а также определить необходимость тех или иных доработок. После испытаний с использованием неподвижного стенда-понтона проект перешел в стадию проверок с применением подлодки-носителя.
Ракета Р-21 (вверху) и пусковая установка СМ-87 (внизу). Рисунок Rbase.new-factoria.ru
В первой половине 1957 года была выполнена модернизация подводной лодки С-229 проекта 613. Доработка по проекту В-613 подразумевала установку набора специального оборудования, а также монтаж двух вертикальных пусковых установок по бортам прочного корпуса. Такие доработки привели к характерному изменению внешнего вида субмарины. Впоследствии эта лодка была еще раз доработана для участия в новых испытаниях и так же отличалась наличием необычных элементов.
9 июля подлодка С-229 произвела первый запуск макета С4.1 из подводного положения. Находясь на глубине 29 м и двигаясь со скоростью 2,5 узла, подводная лодка успешно запустила макет баллистической ракеты. До конца июля было выполнено еще две стрельбы, при которых подлодка развивала скорость до 4,5 узла, а волнение моря достигало 2-3 баллов. Все три запуска были признаны успешными. Испытания не были продолжены ввиду израсходования имевшегося запаса изделий С4.1.
На основе имеющихся решений и новых предложений, с использованием опыта испытаний изделия С4.1, был разработан новый макет для проведения проверок – С4.5. Он представлял собой доработанный вариант ракеты Р-11ФМ с жидкостным двигателем и упрощенным набором бортовой аппаратуры. Как и предыдущее изделие, С4.5 планировалось применять только в испытаниях для сбора информации, необходимой для разработки полноценного ракетного вооружения.
29 марта 1958 года подлодка С-229 вышла на полигон с изделием С4.5 на борту. С глубины 30 м при скорости 3,5 узла и волнении 2 балла субмарина успешно запустила макет. Изделие вышло из воды, поднялось на высоту 60 м, однако при падении разбилось о воду. До 11 апреля включительно выполнили еще два запуска при тех же параметрах. Второй макет С4.5 не был уничтожен и был отправлен на исследование. Третий, в свою очередь, разбился при падении. Три запуска макетов С4.5 с жидкостными двигателями позволили отработать часть новых идей и позволяли продолжить создание полноценной ракеты подводного старта.
Подлодка С-229 после доработки с установкой двух бортовых пусковых установок. Фото Deepstorm.ru
Следующий этап проекта начался с постановления Совмина от 23 января 1958 года. Этот документ предписывал переоборудовать существующую подлодку Б-67 проекта ПВ-611 для несения новой опытной баллистической ракеты. В соответствии с постановлением также был разработан новый вариант опытной ракеты под обозначением C4.7. С точки зрения конструкции это была ракета Р-11ФМ с некоторыми доработками, выполненными с учетом предыдущих испытаний.
Испытания подлодки Б-67 с изделием С4.7 начались в августе 1959 года на полигоне Белого моря. Первая попытка запуска завершилась неудачей. Автоматика подлодки подала сигнал об успешном старте ракеты, однако наблюдатели на надводном судне, следившие за испытаниями, старт не увидели. После всплытия субмарины и открытия шахтной пусковой установки произошел самопроизвольный старт ракеты. После этой неудачи началось расследование причин аварии с последующим исправлением выявленных недостатков.
Второй запуск, проводившийся в августе 1960 года, тоже завершился аварией. При заполнении шахты водой перед стартом система подачи забортной воды сработала неправильно, из-за чего ракету столкнуло со стартового стола. Кроме того, с нее сорвало и выбросило за борт головную часть. Понадобились новые доработки, однако на этот раз испытания удалось продолжить всего через месяц.
Третий старт изделия С4.7 с подлодки Б-67 состоялся 10 сентября того же года и прошел без каких-либо проблем технического характера. С определенными оговорками, касающимися конструкции использованного макета, эти испытания можно считать первым в отечественной практике запуском баллистической ракеты с погруженной подводной лодки.
Схема подлодки С-229 после модернизации с монтажом одной пусковой установки СМ-87. Фото Deepstorm.ru
Одновременно с испытаниями поздних макетов велось проектирование полноценной ракеты, которой предстояло стать вооружением подлодок. В рамках проекта Р-21 предлагалось провести несколько этапов испытаний с применением как полноценных изделий, так и макетов со схожими характеристиками. Для запусков в ходе испытаний планировалось применять неподвижные стенды с возможностью погружения под воду, а также и субмарины с пусковыми установками и другой аппаратурой.
Первые пуски проекта Р-21 осуществлялись с использованием макета К1.1. Фактически это был полноценный прототип боевой ракеты, который отличался от нее некоторыми особенностями конструкции. Прежде всего, был уменьшен объем топливных баков для снижения дальности до значений, приемлемых при испытаниях. Силовая установка и часть аппаратуры управления заимствовалась из исходного проекта. В дальнейшем планировалось проводить проверки полноценных изделий Р-21.
Первые проверки макета К1.1 выполнялись с использованием плавучего погружаемого стенда. С мая по июль 1961 года на стенде было выполнено пять пусков с глубин до 50 м. В дальнейшем следовало начать испытания с подлодкой-носителем. В качестве последней вновь была выбрана субмарина С-229, которая опять нуждалась в доработках. В соответствии с новым проектом 613-Д4 подлодку оснастили системами управления ракетой. Кроме того, на ней смонтировали новую пусковую установку. Шахта помещалась позади ограждения рубки и значительно выступала из корпуса, придавая лодке необычный внешний вид. Из-за своих крупных размеров шахта для ракеты поднималась на 6,8 м над палубой лодки и выступала на 2 м под днищем корпуса. Установка подобного агрегата потребовала удались с подлодки часть аккумуляторов и высвободить некоторые внутренние помещения.
29 августа 1961 года лодка С-229 впервые запустила изделие К1.1. В течение нескольких следующих дней состоялись два новых пуска. Результаты всех испытаний макета К1.1 позволили уточнить основные особенности перспективной ракеты и завершить ее разработку, внедрив в конструкцию изделия некоторые нововведения. После запусков августа-сентября 1961 года промышленность могла начать подготовку к проверкам новых ракет Р-21 в окончательной конфигурации.
C-229 в конфигурации для запуска изделия К1.1. Фото Deepstorm.ru
Баллистическая ракета Р-21 / 4К55 строилась по одноступенчатой схеме с отделяемой головной частью и оснащалась жидкостным двигателем. Цилиндрический корпус ракеты с коническим головным обтекателем представлял собой цельносварную конструкцию, способную выдержать давление воды, и изготавливался из нержавеющей стали и разделялся на несколько основных объемов. Большую часть корпуса занимали баки для окислителя и топлива. Между ними располагался небольшой приборный отсек. Головная часть корпуса вмещала боевую часть, в хвостовой находились двигатель и часть систем управления.
Ракета получила жидкостный двигатель С5.3 четырехкамерной конструкции т.н. открытой схемы. В качестве топлива использовались горючее ТГ-02 и окислитель АК-27И. Управление ракетой в полете должно было осуществляться за счет отклонения всех четырех камер двигателя от продольной оси ракеты на углы до 9°. В отличие от предыдущих двигателей с возможностью управления, изделие С5.3 не имело отдельных маршевых и рулевых камер. Создавать тягу и менять ее вектор должны были одни и те же агрегаты. Среди прочего, это позволило увеличить тягу без значительного роста габаритов двигателя.
Для управления ракетой на активном участке полета была создана инерциальная система наведения, способная следить за положением изделия в пространстве и выводить его на требуемый курс. Также система управления отвечала за отключение двигателя и сброс боевой части в заданное время.
Боевая часть ракеты Р-21 была выполнена в виде конического агрегата с полусферической головной частью: за счет такого обтекателя планировалось уменьшать нагрев конструкции при движении в атмосфере. Боевая часть весом 1179 кг оснащалась термоядерным зарядом мощностью 1 Мт разработки НИИ-1011. После прохождения активного участка траектории ракета должна была сбрасывать головную часть.
Боевая часть ракеты Р-21. Фото Rbase.new-factoria.ru
Для хранения и запуска ракет была разработана пусковая установка СМ-87 шахтного типа. В ее конструкции предусматривались устройства удержания, предохраняющие ракету от смещения при различных внешних воздействиях, а также стартовый стол и набор разъемов для соединения оружия с бортовыми системами носителя. В связи с необходимостью старта из-под воды пришлось разработать набор разъемов, помещенных внутри специального герметизированного кожуха с наддувом воздухом.
Помимо пусковой установки в состав оборудования лодки-носителя должны были входить системы заполнения шахты водой. Для правильной закачки воды в кольцевой зазор вокруг ракеты, не связанной с рисками технического характера, предлагалось сначала принимать воду в специальные цистерны, после чего ее можно было подавать в установку СМ-87. При этом требовалось уравновешивать субмарину приемом воды в уравнительную цистерну.
По итогам исследований и испытаний был определен способ запуска ракеты. Изделие Р-21 должно было транспортироваться носителем в полностью заправленном состоянии. Перед стрельбой подлодка должна была заполнять пусковую шахту, после чего появлялась возможность открыть крышку последней. Одновременно с этим производился наддув баков и подача сжатого воздуха в герметизированный объем между днищем шахты и хвостовой частью ракеты. По команде на запуск ракета должна была включать маршевый двигатель и постепенно увеличивать его тягу. Реактивные газы, поступавшие в пространство над днищем шахты, должны были создавать давление, необходимое для вывода ракеты из пусковой установки. Во избежание повреждений при движении внутри шахты корпус ракеты оснащался специальными бугелями, контактировавшими с направляющими пусковой установки.
На выполнение предстартовой подготовки ракетного комплекса требовалось около получаса. После команды на старт носитель имел возможность отстрелять весь боекомплект из трех ракет в течение 10 минут. В течение всего времени подготовки и стрельбы подлодка могла оставаться в подводном положении и не нуждалась во всплытии на поверхность.
Сопла двигателя С5.3 ракеты Р-21. Фото Globalsecurity.org
Ракета Р-21 имела длину 12,9 м и корпус диаметром 1,4 м. Стартовый вес составлял 16,6 т. При выходе из шахты ракета должна была двигаться со скоростью порядка 16,5 м/с, на поверхности воды скорость достигала 30 м/с. Максимальная скорость полета (при стрельбе на максимальную дальность) составляла 3439 м/с. Максимальная дальность определялась на уровне 1420 км. Автономная инерциальная система управления могла обеспечить КВО (на максимальной дальности) на уровне 2,8 км. Продолжительность полета не превышала 6,5 мин.
К началу 1962 года проект Д-4 / Р-21 был готов к испытаниям полноценных ракет, которым предстояло стать вооружением флота. Первым носителем новых ракет должна была стать дизель-электрическая подводная лодка К-142 проекта 629. В соответствии с новым проектом 629Б опытная субмарина лишилась двух носовых пусковых установок существующего типа, вместо которых установили системы СМ-87. Третью шахту закрыли заглушкой, поскольку ее планировалось использовать в будущем для проведения новых испытаний перспективных комплексов.
С 24 февраля 62-го подлодка К-142 выполнила 15 запусков ракет Р-21 в подводном положении при движении со скоростью до 3-4 узлов. 12 запусков признали успешными. По результатам первых испытаний стартовали совместные испытания подлодки проекта 629Б, комплекса Д-4 и ракеты Р-21. На этом этапе проверок израсходовали 12 ракет, все пуски были удачными.
15 мая 1963 года Совмин СССР постановил принять комплекс Д-4 с ракетой Р-21 на вооружение военно-морского флота. Следует отметить, к этому времени уже было принято решение о переоборудовании будущих носителей ракет Р-21. Еще в июле 1962 года вышло постановление о модернизации подлодок проекта 629 по обновленным проектам 629А и 629Б с установкой систем комплекса Д-4 вместо имеющегося Д-2. Три ракеты Р-13 при этом заменялись на такое же количество Р-21. К началу семидесятых годов по новым проектам были модернизированы 14 имевшихся подлодок из состава Северного (8 единиц) и Тихоокеанского (6 единиц) флотов.
Дизель-электрическая подлодка проекта 629. Рисунок Wikimedia Commons
Одновременно с субмаринами проекта 629 модернизировались атомные подлодки проекта 658. Обновленный проект 658М подразумевал демонтаж имеющихся систем комплекса Д-2 для ракет Р-13 с последующей установкой комплекса Д-4 и всего необходимого оборудования. До 1967 года комплекс Д-4 с новой ракетой получили семь субмарин проекта 658 из восьми построенных. Лодка К-145 не получила ракеты Р-21, но в дальнейшем была перестроена по проекту 701 и стала носителем изделий Р-29.
Подлодки проектов 629Б и 658М эксплуатировались в течение длительного времени и осуществляли патрулирование в районах местонахождения стратегических объектов вероятного противника. Из-за сравнительно небольшой дальности ракет (1420 км) субмарины были вынуждены приближаться к побережью на малое расстояние, что было связано с риском обнаружения противолодочными системами.
Ракеты Р-21 благодаря достаточно совершенной конструкции могли храниться в заправленном виде без дополнительного обслуживания в течение шести месяцев. В дальнейшем, с учетом опыта эксплуатации, этот срок был увеличен до двух лет, что положительным образом сказалось на использовании вооружений флотом. По истечении двухлетнего срока ракета нуждалась в снятии с носителя с последующим обслуживанием на базе.
В 1968 году при невыясненных обстоятельствах был потерян один из носителей комплекса Д-4 / Р-21. 8 марта на связь не вышла подлодка К-129 проекта 629А, выполнявшая патрулирование в районе Гавайских островов. На борту субмарины имелось три ракеты Р-21. Причины аварии установлены не были. Рассматривались несколько версий, от неправильной работы аппаратуры при зарядке батарей до нештатного запуска двигателей ракет. Ввиду большой глубины океана в районе гибели лодки точное определение причин аварии не представляется возможным.
Атомная подлодка проекта 658. Рисунок Wikimedia Commons
В 1977 году было принято решение о сокращении количества носителей ракет Р-21. В связи с подписанием договора ОСВ-1 Советский Союз был вынужден начать демонтаж комплексов Д-4 с подлодок проекта 658М. К концу десятилетия завершилось переоборудование головной лодки К-19, а в течение восьмидесятых годов аналогичную процедуру прошли прочие субмарины. В дальнейшем имевшиеся атомные подлодки этого проекта получили новое оборудование и «освоили» новые тактические роли.
Подлодки проектов семейства «629» не проходили подобных доработок и сохраняли ракеты Р-21 до конца службы. Последние корабли этих типов были выведены из состава флота в конце восьмидесятых и начале девяностых годов. После завершения службы подлодок-носителей комплекс Д-4 с ракетой Р-21 / 4К55 был снят с вооружения.
Ракетный комплекс Д-4 с ракетой Р-21 был принят на вооружение в 1963 году и эксплуатировался до 1989-го. По имеющимся данным, с момента принятия на вооружение и до 1982 года, когда состоялись последние стрельбы, экипажи подлодок ВМФ выполнили 228 пусков ракет. 193 запуска завершились успешно. Имело место 19 аварий по причине неполадок бортовой аппаратуры ракеты, еще 11 ракет были потеряны по вине экипажей и оборудования носителей. Причины пяти аварий не были определены.
Появление ракетного комплекса Д-4 / Р-21 стало важной вехой в истории отечественных вооружений для военно-морского флота. Впервые в отечественной практике была создана и поставлена на вооружение баллистическая ракета для подводных лодок, способная осуществлять старт из-под воды. Это позволяло значительно повысить ударный потенциал подводных сил за счет снижения вероятности обнаружения и атаки лодки при подготовке и осуществлении запуска. Кроме того, освоение подводного старта в сочетании с дальнейшим развитием ракетных технологий позволило отечественным специалистам создать новые баллистические ракеты с повышенными характеристиками, которые стали одним из главных элементов стратегических ядерных сил.
По материалам:
http://rbase.new-factoria.ru/
http://makeyev.ru/
http://russianarms.ru/
http://deepstorm.ru/
http://globalsecurity.org/
http://arms.ru/
Широкорад А.Б. Оружие отечественного флота. 1945-2000. – Мн.: «Харвест», 2001
Апальков Ю.В. Подводные лодки советского флота 1945-1991 гг. Том I: – М: «Моркнига», 2009
Источник: topwar.ru
