Pembangunan dua kapal selam utama, proyek 629 (komponen kedua dari sistem senjata) sedang berlangsung secara bersamaan di Severodvinsk dan Komsomolsk-on-Amur. Mereka ditugaskan pada tahun 1957, dan dua tahun kemudian bendera angkatan laut dikibarkan di lima kapal yang sama. Semuanya dilengkapi dengan sistem rudal D-1. Peralatan ulang mereka selanjutnya untuk kompleks D-2 dilakukan oleh galangan kapal. Secara total, tidak termasuk kapal selam proyek 629B, armada menerima 22 kapal selam proyek 629 - dua yang terakhir memasuki layanan di Samudra Pasifik pada tahun 1962.
Pengembangan sistem senjata terdiri dari elemen pengembangan eksperimental darat (NEO), sistem sistem kontrol otomatis terintegrasi (KAFU) dan rakitan rudal balistik dan komponen lain dari kompleks rudal: uji desain penerbangan roket di pangkalan. jangkauan menggunakan dudukan tetap dan berayun dengan tugas yang sama yang juga dilakukan selama tes serupa dari RK D-1 (dari 19 peluncuran rudal, 15 berhasil); tes bersama dengan kendaraan peluncuran bawah air Proyek 629 (11 dari 13 peluncuran rudal berhasil).
Selama Agustus-September 1960, di Teluk Kola, di stand khusus yang mereproduksi kompartemen rudal kapal selam proyek 629, 6 tes ketahanan ledakan dilakukan, memungkinkan untuk memeriksa keamanan sistem rudal saat meledakkan muatan kedalaman di berbagai jarak dari lambung kapal pengangkut. Berdasarkan hasil mereka, diputuskan untuk mengisi bahan bakar dengan oksidator di pantai. Pengisian bahan bakar masih dilakukan di kapal selam dari tangkinya. Sistem "Project 629 Submarine - RKD-2" diadopsi oleh armada Soviet pada tahun 1960 dan beroperasi hingga tahun 1972.
Sistem ini memungkinkan peluncuran SLBM dari posisi terendam pada jarak minimal 1100 km. Pembuatan awal kompleks rudal itu rencananya akan dipercayakan kepada biro desain M. K. Yangel, akademisi masa depan dan pencipta berbagai macam rudal balistik antarbenua (ICBM), termasuk ICBM berat RS-20 yang menyebabkan kekhawatiran terbesar di antara orang Amerika (menurut klasifikasi AS SS-18, NATO - "Setan") Namun, atas kesepakatan bersama MK Yangel dan V. P. Makeev, yang disatukan oleh kesatuan pandangan dan pendekatan, memutuskan untuk mempercayakan tim desain V. P. Makeeva (selanjutnya - KBM).
Pada musim semi 1960, desain awal sistem rudal selesai, ditinjau dan disetujui. V. L. ditunjuk sebagai desainer utama untuk D-4 di KBM. Kleiman, wakilnya O. E. Lukyanov dan N. A. Karganyan, pengawasan pengembangan dari Balai Penelitian TNI AL dilakukan oleh Kapten Pangkat 2 B. A. Khachaturov dan Letnan Komandan S. Z. Eremeev. Prinsip operasi ini dipertahankan pada semua tahap selanjutnya dari pembuatan sistem rudal - para perwira armada, pada kenyataannya, adalah anggota penuh dari tim desain, yang mengambil bagian dalam pencarian, pengembangan, dan implementasi keputusan yang dibuat.
Perhatian khusus diberikan pada pengembangan eksperimental berbasis darat (NEO) elemen, sistem dan rakitan SLBM R-21 dan bagian lain dari kompleks. Setiap desain dan solusi sirkuit diverifikasi oleh tes skala penuh dalam kondisi bangku. Jadi, lusinan tes bangku tembak (OSI) dari mesin roket dilakukan, termasuk mensimulasikan aksi tekanan balik selama peluncuran mesin propelan cair di tambang kapal selam, menggunakan sumbat yang dibuat khusus yang dipasang di nozel dari ruang-ruang pembakaran.
Untuk menguji sistem propulsi (DU) roket secara keseluruhan, OSI DU dilakukan, dan pada awal tiga OSI terakhir sudah ada hasil tes "lempar" (tentang mereka - di bawah) R-21 Mock-up SLBM dari floating submersible stand (SS) di South Range of the Navy … Ini memungkinkan untuk membandingkan hasil tes lapangan dan bangku, mengevaluasi kebenaran metode perhitungan dan membuat penyesuaian yang diperlukan. Hasil dari pekerjaan ini adalah uji tembak SLBM bangku R-21 menggunakan sistem kontrol rudal onboard.
Secara struktural, rudal balistik kapal selam R-21 adalah rudal balistik satu tahap menggunakan propelan cair (12,4 ton oksidator, 3,8 ton bahan bakar). Badan roket - semua dilas, terbuat dari baja EI-811, menggabungkan kompartemen instrumen yang terletak berurutan (OBO), tangki pengoksidasi, tangki bahan bakar, dan kompartemen ekor roket menjadi satu kesatuan.
Mesin roket, dibuat di biro desain A. M. Isaeva, adalah empat kamar, juga dibuat sesuai dengan skema terbuka. Itu memiliki kontrol otomatis dorong dan rasio oksidator dan konsumsi bahan bakar. Ruang pembakaran LRE juga merupakan badan pengatur SLBM. Perancang menggeser sumbu goyang mereka dengan sudut 60 ° relatif terhadap bidang stabilisasi, yang memberikan hubungan paling rasional antara nilai torsi kontrol pitch, yaw, dan roll.
Mesin memiliki daya dorong di permukaan bumi sebesar 40 tf, daya dorong spesifiknya adalah 241,4 tf. Penutupan darurat mesin propelan cair (AED) dipertimbangkan, sambil memastikan isolasi kedap udara yang andal dari saluran bahan bakar. Spesifik peluncuran bawah air membutuhkan keketatan kompartemen SLBM, perlengkapan pneumohidraulik, konektor listrik, kabel, dll. Ini disediakan oleh struktur bodi tunggal yang dilas semua, kabel tertutup yang keluar dari kompartemen melalui saluran kedap udara khusus, yang rongganya dipompa dengan udara, dan sambungan hulu ledak yang disegel dengan badan roket, menggunakan ban karet yang digembungkan.
Sistem kontrol rudal onboard adalah inersia. Itu didasarkan pada perangkat gyroscopic, yang terletak di kompartemen instrumen roket: gyroverticant, gyrohorizon dan gyrointegrator percepatan longitudinal. Semua perangkat dan elemen lain dari sistem kontrol on-board dibuat terutama di lembaga penelitian, yang dipimpin oleh N. A. Semikhatov, akademisi masa depan dan pengembang utama sistem kontrol untuk semua sistem rudal angkatan laut strategis. Kontrol militer atas pembentukan SU di lembaga penelitian ini dilakukan oleh Kapten 2nd Rank V. V. Sinitsyn).
Komunikasi sistem kontrol di atas kapal dengan uji kapal, serta peralatan peluncuran, dilakukan melalui dua konektor tertutup khusus melalui kabel yang dapat diganti yang dipasok dari pabrikan bersama dengan roket. Selama persiapan pra-peluncuran, untuk memastikan kekencangan, kabel dipompa dengan udara dengan tekanan nominal 6 kg / sq. cm.
Sebuah SLBM diluncurkan dari poros tambang yang terendam. Selama persiapan pra-peluncuran, perangkat gyro dipandu, jarak tembak ditetapkan, kabel dan ban diberi tekanan dan, secara berurutan dalam dua tahap, tangki diberi tekanan. Setelah mencapai tekanan yang dibutuhkan dalam tangki, poros bawah laut secara otomatis terisi, kemudian tekanan air di dalam poros disamakan dengan tekanan luar, dan penutup poros dibuka.
Segera sebelum peluncuran, roket dipindahkan ke daya onboard (dari baterai ampul), di ruang roket tertentu, dengan memasok udara terkompresi, sebuah "bel" dibuat. "Lonceng" digelembungkan dalam mode otomatis, yang dikendalikan oleh sensor yang sesuai. Itu diperlukan untuk meredam proses dinamis gas yang menyertai peluncuran, yang memungkinkan untuk mengurangi hingga batas yang dapat diterima daya dan beban termal pada roket yang muncul saat diluncurkan dari tambang "buta" yang tidak dilengkapi dengan ventilasi gas khusus.
Keluarnya SLBM tanpa tekanan dari tambang kapal selam, yang bergerak dengan adanya gangguan yang disebabkan oleh gelombang laut dan jalannya kapal selam, dipastikan dengan menggunakan skema arah tipe drag, yang terdiri dari pemandu kaku yang dipasang pada dinding tambang, dan kuk dipasang di badan roket itu sendiri. Landasan peluncuran dikunci dengan pin khusus selama start. Untuk mengurangi hambatan aerodinamis, kuk dijatuhkan di awal bagian udara lintasan penerbangan (15 detik setelah SLBM terlepas dari landasan peluncuran). Untuk meningkatkan stabilitas statis, selama penerbangan, roket dilengkapi dengan empat stabilisator, yang terletak secara polar di bagian ekor.
Hulu ledak roket seberat 1179 kg itu dilengkapi dengan amunisi khusus. Kompartemen hulu ledak dihasilkan oleh tekanan udara berlebih di kompartemen instrumen roket. Sebelum ini, hulu ledak dibebaskan dari ikatan kaku ke badan roket dengan bantuan empat pyro-lock yang dipicu oleh perintah dari sistem kontrol on-board.
Waktu terbang rudal ke target yang terletak pada jarak maksimum tidak melebihi 11,5 menit, ketinggian maksimum lintasan balistik mencapai 370 km. Dalam kasus penembakan pada jarak minimum 400 km, waktu penerbangan dikurangi menjadi 7,2 menit, dan ketinggian maksimum hanya lebih dari 130 km. Sebelum penerbitan SLBM ke kapal induk bawah laut, kompleks operasi dilakukan di pangkalan rudal teknis (TRB) armada, termasuk. pengujian sistem pneumatik, penyelarasan, pengujian horizontal sistem kontrol onboard, pengisian bahan bakar dengan propelan dan docking rudal dengan hulu ledak. Menurut klasifikasi yang diadopsi di AS, P-21 SLBM menerima indeks alfanumerik SS-N-5, menurut klasifikasi NATO - nama "Serb".
Komponen terpenting dari kompleks rudal D-4 adalah sistem kontrol otomatis terintegrasi KAFU, peluncur (PU), kompleks peralatan darat (KNO) dan sistem bidik PP-114.
Dasar KAFU adalah, dibuat di salah satu lembaga penelitian Kementerian Perindustrian dan Perdagangan, pembentukan bantalan dan jangkauan otomatis (APD) "Stavropol-1" dan peralatan penentu komputasi dari sistem "Izumrud", yang memandu perangkat gyro onboard dengan mempertimbangkan input dari informasi kompleks navigasi (NK) "Sigma".
Peluncur, bernama SM-87-1, menyediakan: penyimpanan SLBM di poros kapal selam dengan parameter pemuatan, peluncuran roket dari poros berisi air, serta pengoperasian rudal balistik setelah terpapar kondisi badai dan ledakan di kapal selam pada radius tertentu; keamanan kebakaran dan ledakannya setelah pecah pada radius kritis. Ketahanan korosi dari sistem peluncur menyediakan enam kali persiapan peluncuran rudal, dengan membanjiri ranjau dengan air laut.
Dengan bantuan peralatan darat yang kompleks, operasi yang diperlukan untuk operasi darat SLBM dilakukan (transportasi, pemuatan ke kapal selam, penyimpanan harian, pekerjaan persiapan untuk penerbitan ke kapal induk bawah laut di pangkalan roket teknis, pengisian bahan bakar).
Setelah selesainya tahap pengembangan eksperimental berbasis darat dalam volume yang memungkinkan untuk mulai mengerjakan peluncuran bawah air (dalam jargon yang sudah ada tentang misil - tes "lempar"), tes mock-up roket R-21 dimulai, pertama dari floating submersible stand (PS), dan kemudian dengan Project 613 D-4 yang dilengkapi ulang (satu silo rudal dipasang di belakang ruang kemudi) dari kapal selam S-229. Mock-up sepenuhnya sesuai dengan R-21 SLBM dalam hal karakteristik berat dan ukuran, kontur eksternal dan tempat docking dengan sistem kapal. Mereka diisi dengan komponen bahan bakar berdasarkan operasi mesin untuk waktu tertentu.
Kepala perancang dudukan kapal selam terapung dan kapal selam proyek 613 D-4 adalah karyawan Biro Desain Pusat-perancang kapal selam proyek 629 Ya. E. Evgrafov. Pekerjaan pembuatan dudukan dan kapal selam dilakukan oleh Galangan Kapal Laut Hitam.
Tes "Melempar" dilakukan dari Mei 1960 hingga Oktober 1961 di Kisaran Selatan Angkatan Laut (16 peluncuran mock-up dilakukan dari stand, 10 peluncuran dari kapal selam), di bawah pengawasan komisi di bawah kepemimpinan dari Kolonel MF Vasilyeva. Pengujian telah mengkonfirmasi bahwa R-21 SLBM cocok untuk peluncuran bawah air dari kedalaman hingga 50 meter.
Pada periode terakhir pengujian rudal R-21 ini, dua percobaan dilakukan untuk menentukan keamanan rudal saat diluncurkan untuk kapal selam. Selama percobaan pertama, kemacetan kuk SLBM di pemandu di awal gerakan roket di poros disimulasikan, di kedua, kebocoran garis pengoksidasi di ekor roket disimulasikan, yang menyebabkan pencampuran dari komponen propelan. Hasil percobaan berhasil. Boneka rudal keluar dari tambang tanpa menyebabkan kerusakan signifikan pada elemen tambang. Secara total, 28 mock-up digunakan untuk tes "lemparan", yang berbicara tentang pendekatan yang sangat bertanggung jawab dari para pengembang dan spesialis angkatan laut terhadap solusi tugas baru yang fundamental - pengembangan yang dijamin dari peluncuran SLBM di bawah air. Cara penyajian sistem rudal D-4 pada tahap uji coba bersama dibuka.
Tes ini dilakukan dari kapal selam pr.629B "K-142". Peluncuran pertama SLBM dilakukan pada 24 Februari 1962 (sebelum itu, peluncuran uji coba mock-up "lemparan" dilakukan). Secara total, 28 peluncuran dilakukan selama pengujian, 27 di antaranya berhasil.
Kelengkapan dan ketelitian pengujian darat dan penerbangan selama operasi terbayar mahal - bahkan ketika masa pakai R-21 SLBM mencapai 18 tahun, peluncuran rudal yang gagal sangat jarang terjadi. Kompleks D-4 mulai beroperasi pada akhir musim semi tahun 1963. Mereka berencana untuk melengkapi kembali kapal selam Project 629 (ditingkatkan ke Project 629A) dan kapal selam Project 658. Saat ini, Angkatan Laut kami menyertakan 22 kapal selam Project 629, yang memiliki sistem rudal D-2. Secara total, menurut proyek 629A, dari tahun 1965 hingga 1972, 14 kapal selam dilengkapi kembali (dengan mempertimbangkan kapal selam proyek 629B, yang juga menjalani peralatan ulang sesuai dengan proyek 629A). Kapal selam utama di Armada Utara "K-88" bergabung dengan Angkatan Laut kami pada bulan Desember 1966. Dalam uji negaranya, 2 peluncuran R-21 SLBM dilakukan dengan hasil positif. Perhatikan bahwa selama konversi kapal selam ini menurut Proyek 629A, bersama dengan penggantian sistem kapal dari kompleks rudal itu sendiri, sistem navigasi Pluto juga diganti dengan Sigma yang lebih canggih.
Adapun kapal selam proyek 658M, semua 8 kapal dari proyek 658, yang mulai beroperasi pada periode November 1960, dilengkapi kembali. Pemugaran selesai pada tahun 1970.
Pada tahun 1977-1979, sistem senjata ini mengalami modernisasi terkait dengan penggantian hulu ledak. Rudal dengan hulu ledak baru menerima penunjukan alfanumerik R-21M, dan seluruh kompleks - D-4M. Sistem persenjataan "Kapal selam Proyek 658M (629A) - RK D-4 (M)" beroperasi dengan Angkatan Laut hingga akhir tahun delapan puluhan. Dan prestasi baru menanti di depan. Pengembangan sistem senjata rudal angkatan laut pertama dari generasi kedua "Kapal selam Proyek 667A - RK D-5" telah ditetapkan, studi desain dan pekerjaan dilakukan untuk membuat SLBM dengan jarak tembak yang hingga saat ini tampak fantastis.
