Việc đóng hai tàu ngầm dẫn đầu, dự án 629 (thành phần thứ hai của hệ thống vũ khí) đã được tiến hành đồng thời ở Severodvinsk và Komsomolsk-on-Amur. Chúng được đưa vào hoạt động vào năm 1957, và hai năm sau, lá cờ hải quân được kéo lên trên 5 chiếc thuyền khác. Tất cả chúng đều được trang bị hệ thống tên lửa D-1. Việc tái trang bị sau đó cho tổ hợp D-2 được thực hiện bởi các nhà máy đóng tàu. Tổng cộng, không tính tàu ngầm thuộc dự án 629B, hạm đội đã nhận được 22 tàu ngầm thuộc dự án 629 - hai chiếc cuối cùng đi vào hoạt động ở Thái Bình Dương vào năm 1962.
Sự phát triển của hệ thống vũ khí bao gồm phát triển thử nghiệm trên mặt đất (NEO) các phần tử, hệ thống điều khiển tự động trên tàu và tích hợp (KAFU), tổ hợp tên lửa đạn đạo và các thành phần khác của tổ hợp tên lửa: các cuộc thử nghiệm thiết kế bay của tên lửa tại tầm bắn sử dụng các giá đỡ cố định và xoay với các nhiệm vụ tương tự trong các cuộc thử nghiệm tương tự của RK D-1 (trong số 19 lần phóng tên lửa, 15 lần thành công); các cuộc thử nghiệm chung với phương tiện phóng dưới nước Đề án 629 (11 trong số 13 vụ phóng tên lửa đã thành công).
Trong thời gian từ tháng 8 đến tháng 9 năm 1960, tại Vịnh Kola, trên một giá đỡ đặc biệt tái tạo khoang tên lửa của tàu ngầm dự án 629, 6 cuộc thử nghiệm khả năng chống nổ đã được thực hiện, giúp kiểm tra độ an toàn của hệ thống tên lửa khi nổ ở các độ sâu khác nhau. khoảng cách từ vỏ của tàu sân bay. Dựa trên kết quả của họ, nó đã được quyết định tiếp nhiên liệu bằng chất oxy hóa trên bờ. Việc tiếp nhiên liệu vẫn được thực hiện trên tàu ngầm từ các xe tăng của nó. Hệ thống "Tàu ngầm Dự án 629 - RKD-2" được hạm đội Liên Xô tiếp nhận vào năm 1960 và được đưa vào sử dụng cho đến năm 1972.
Hệ thống này cung cấp khả năng phóng SLBM từ một vị trí chìm ở khoảng cách ít nhất 1100 km. Việc tạo ra tổ hợp tên lửa ban đầu được lên kế hoạch giao cho phòng thiết kế M. K. Yangel, viện sĩ tương lai và là người chế tạo ra nhiều loại tên lửa đạn đạo xuyên lục địa (ICBM), bao gồm cả ICBM hạng nặng RS-20 đã gây ra mối lo ngại lớn nhất đối với người Mỹ (theo phân loại của Mỹ là SS-18, NATO - "Satan") Tuy nhiên, với sự đồng ý của MK Yangel và V. P. Makeev, những người được thống nhất bởi sự thống nhất về quan điểm và cách tiếp cận, đã quyết định giao cho nhóm thiết kế của V. P. Makeeva (sau đây gọi là - KBM).
Vào mùa xuân năm 1960, thiết kế sơ bộ của hệ thống tên lửa đã được hoàn thành, xem xét và phê duyệt. V. L. được chỉ định là nhà thiết kế chính cho D-4 tại KBM. Kleiman, cấp phó của ông O. E. Lukyanov và N. A. Karganyan, giám sát sự phát triển từ Viện Nghiên cứu của Hải quân do Thuyền trưởng Hạng 2 B. A. Khachaturov và Trung đội trưởng S. Z. Eremeev. Nguyên tắc hoạt động này vẫn được giữ nguyên ở tất cả các giai đoạn sau khi tạo ra hệ thống tên lửa - trên thực tế, các sĩ quan của hạm đội là thành viên đầy đủ của nhóm thiết kế, tham gia vào việc tìm kiếm, phát triển và thực hiện các quyết định đã đưa ra.
Đặc biệt chú ý đến quá trình phát triển thử nghiệm trên mặt đất (NEO) của các phần tử, hệ thống và tổ hợp của SLBM R-21 và các bộ phận khác của khu phức hợp. Mỗi giải pháp thiết kế và mạch đã được xác minh bằng các thử nghiệm quy mô đầy đủ trong điều kiện băng ghế dự bị. Vì vậy, hàng chục cuộc thử nghiệm trên băng ghế dự bị (OSI) của động cơ tên lửa đã được thực hiện, bao gồm mô phỏng hoạt động của áp suất ngược trong quá trình phóng động cơ đẩy chất lỏng trong mỏ của tàu ngầm, sử dụng các phích cắm được tạo ra đặc biệt được gắn trong các vòi phun. của các buồng đốt.
Để kiểm tra toàn bộ hệ thống đẩy (DU) của tên lửa, OSI DU đã được thực hiện, và đến đầu ba OSI cuối cùng đã có kết quả của các cuộc thử nghiệm "ném" (về chúng - bên dưới) của R-21 Mô hình SLBM từ bệ chìm nổi (SS) ở dãy phía nam của Hải quân … Điều này giúp có thể so sánh kết quả của các bài kiểm tra tại hiện trường và trên ghế dự bị, đánh giá tính đúng đắn của phương pháp tính toán và thực hiện các điều chỉnh cần thiết. Kết quả của công việc này là bắn thử nghiệm SLBM băng ghế dự bị R-21 bằng hệ thống điều khiển tên lửa trên tàu.
Về cấu tạo, tên lửa đạn đạo phóng từ tàu ngầm R-21 là tên lửa đạn đạo một tầng sử dụng nhiên liệu đẩy dạng lỏng (12,4 tấn chất oxy hóa, 3,8 tấn nhiên liệu). Thân tên lửa - được hàn toàn bộ, làm bằng thép EI-811, kết hợp khoang thiết bị định vị tuần tự (OBO), khoang chứa chất oxy hóa, thùng nhiên liệu và khoang đuôi của tên lửa thành một tổng thể duy nhất.
Động cơ tên lửa, được tạo ra trong phòng thiết kế A. M. Isaeva, là một căn phòng bốn buồng, cũng được làm theo một sơ đồ mở. Nó có khả năng kiểm soát tự động lực đẩy và tỷ lệ chất oxy hóa và mức tiêu thụ nhiên liệu. Buồng đốt LRE cũng là cơ quan quản lý của SLBM. Các nhà thiết kế đã dịch chuyển trục bập bênh của họ một góc 60 ° so với mặt phẳng ổn định, điều này cung cấp mối quan hệ hợp lý nhất giữa các giá trị của mômen điều khiển cao độ, yaw và cuộn.
Động cơ có lực đẩy lên bề mặt trái đất bằng 40 tf, lực đẩy riêng là 241,4 tf. Dự kiến sẽ tắt khẩn cấp động cơ đẩy chất lỏng (AED), đồng thời đảm bảo sự cách ly kín đáng tin cậy của các đường nhiên liệu. Các chi tiết cụ thể của việc phóng dưới nước yêu cầu độ kín của các khoang SLBM, phụ kiện thủy lực khí nén, đầu nối điện, dây cáp, v.v. Điều này được cung cấp bởi một cấu trúc thân đơn được hàn hoàn toàn, các dây cáp kín thoát ra khỏi các khoang thông qua các ống kín đặc biệt, các khoang của chúng được bơm căng bằng không khí và các khớp nối kín của đầu đạn với thân tên lửa, sử dụng một lốp cao su bơm căng.
Hệ thống điều khiển tên lửa trên tàu là quán tính. Nó dựa trên các thiết bị con quay hồi chuyển, được đặt trong khoang thiết bị của tên lửa: con quay hồi chuyển, con quay hồi chuyển và con quay hồi chuyển của gia tốc dọc. Tất cả các thiết bị và yếu tố khác của hệ thống điều khiển trên tàu chủ yếu được tạo ra trong viện nghiên cứu do N. A. Semikhatov, viện sĩ tương lai và là nhà phát triển chính của hệ thống điều khiển cho tất cả các hệ thống tên lửa hải quân chiến lược. Việc kiểm soát quân sự đối với việc chế tạo SU trong viện nghiên cứu này được thực hiện bởi Đại úy Hạng 2 V. V. Sinitsyn).
Việc liên lạc của hệ thống điều khiển trên tàu với thử nghiệm của tàu, cũng như thiết bị phóng, được thực hiện thông qua hai đầu nối kín đặc biệt bằng dây cáp có thể thay thế được cung cấp từ nhà sản xuất cùng với tên lửa. Trong quá trình chuẩn bị phóng trước, để đảm bảo độ kín, các dây cáp đã được bơm căng bằng không khí với áp suất danh nghĩa là 6 kg / sq. cm.
Một SLBM được phóng từ một trục mìn chìm. Trong quá trình chuẩn bị trước khi phóng, các thiết bị con quay hồi chuyển đã được dẫn hướng, thiết lập trường bắn, dây cáp và lốp xe được điều áp và liên tiếp trong hai giai đoạn, các xe tăng được điều áp. Sau khi đạt đến áp suất cần thiết trong bể, trục tàu ngầm tự động được làm đầy, sau đó áp suất nước bên trong trục được cân bằng với áp suất bên ngoài, và nắp trục được mở ra.
Ngay trước khi phóng, tên lửa được chuyển sang nguồn điện trên tàu (từ pin ống), trong một không gian nhất định của tên lửa, bằng cách cung cấp khí nén, một "chuông" đã được tạo ra. "Chuông" được thổi phồng ở chế độ tự động, được điều khiển bởi các cảm biến thích hợp. Nó là cần thiết để làm giảm các quá trình động lực khí đi kèm với vụ phóng, điều này có thể giảm đến giới hạn có thể chấp nhận được của tải trọng công suất và nhiệt trên tên lửa phát sinh khi phóng từ một quả mìn "mù" không được trang bị lỗ thông khí đặc biệt.
Việc thoát ra không bị áp lực của SLBM từ mỏ của tàu ngầm, vốn đang chuyển động khi có nhiễu động do sóng biển và quá trình của tàu ngầm, được đảm bảo bằng cách sử dụng sơ đồ định hướng kiểu kéo, bao gồm các thanh dẫn cứng gắn trên các bức tường của mỏ, và các nan gắn trên thân tên lửa. Bệ phóng đã được khóa bằng các chốt đặc biệt trong quá trình khởi động. Để giảm lực cản khí động học, các nan hoa đã được thả xuống ở phần đầu của phần không khí của quỹ đạo bay (15 giây sau khi SLBM được tách ra khỏi bệ phóng). Để cải thiện độ ổn định tĩnh, trong quá trình bay, tên lửa được trang bị bốn thiết bị ổn định, nằm ở phần đuôi.
Đầu đạn của tên lửa nặng 1179 kg được trang bị loại đạn đặc biệt. Khoang chứa đầu đạn được tạo ra bởi áp suất không khí dư thừa trong khoang thiết bị của tên lửa. Trước đó, đầu đạn được giải phóng khỏi sự gắn chặt vào thân tên lửa với sự hỗ trợ của bốn khóa pyro được kích hoạt bằng lệnh từ hệ thống điều khiển trên tàu.
Thời gian bay của tên lửa đến mục tiêu nằm ở tầm bắn tối đa không quá 11,5 phút, độ cao tối đa của quỹ đạo đạn đạo đạt 370 km. Trong trường hợp bắn ở cự ly tối thiểu 400 km, thời gian bay giảm xuống còn 7,2 phút, độ cao tối đa chỉ còn hơn 130 km. Trước khi cấp SLBM cho một tàu sân bay dưới nước, một tổ hợp hoạt động đã được thực hiện tại căn cứ tên lửa kỹ thuật (TRB) của hạm đội, bao gồm cả. kiểm tra bằng khí nén các hệ thống, căn chỉnh, kiểm tra theo phương ngang của hệ thống điều khiển trên tàu, tiếp nhiên liệu với thuốc phóng và lắp tên lửa với đầu đạn. Theo phân loại được áp dụng ở Mỹ, P-21 SLBM nhận được chỉ số chữ và số SS-N-5, theo phân loại của NATO - tên gọi "Serb".
Các thành phần quan trọng nhất của tổ hợp tên lửa D-4 là hệ thống điều khiển tự động tích hợp KAFU, bệ phóng (PU), tổ hợp thiết bị mặt đất (KNO) và hệ thống ngắm bắn PP-114.
Cơ sở của KAFU, được tạo ra tại một trong những viện nghiên cứu của Bộ Công Thương, hệ thống định vị và phạm vi tự động (APD) "Stavropol-1" và thiết bị tính toán quyết định của hệ thống "Izumrud", dẫn đường các thiết bị con quay hồi chuyển trên bo mạch có tính đến đầu vào từ thông tin "Sigma" của tổ hợp điều hướng (NK).
Thiết bị phóng, được đặt tên là SM-87-1, cung cấp: lưu trữ SLBM trong trục tàu ngầm với các thông số tải trọng, phóng tên lửa từ trục chứa đầy nước, cũng như khả năng hoạt động của tên lửa đạn đạo sau khi tiếp xúc với điều kiện bão và vụ nổ trên tàu ngầm ở một bán kính xác định; an toàn cháy nổ của nó sau khi vỡ ở bán kính tới hạn. Khả năng chống ăn mòn của hệ thống bệ phóng giúp tên lửa chuẩn bị phóng trước sáu lần, với nước biển ngập hoàn toàn các mỏ.
Với sự trợ giúp của một tổ hợp thiết bị mặt đất, các hoạt động cần thiết cho hoạt động mặt đất của SLBM đã được thực hiện (vận chuyển, chất lên tàu ngầm, bảo quản hàng ngày, công việc chuẩn bị cấp cho tàu sân bay dưới nước trong căn cứ tên lửa kỹ thuật, tiếp nhiên liệu).
Sau khi hoàn thành giai đoạn phát triển thử nghiệm trên mặt đất với khối lượng cho phép bắt đầu thực hiện một vụ phóng dưới nước (theo thuật ngữ quen thuộc của những người lính tên lửa - thử nghiệm "ném"), các cuộc thử nghiệm mô phỏng tên lửa R-21 đã bắt đầu., đầu tiên là từ một giá đỡ chìm nổi (PS), và sau đó là với Dự án 613 D-4 được trang bị lại (một silo tên lửa được gắn phía sau vỏ nhà bánh xe) của tàu ngầm S-229. Các bản mô phỏng hoàn toàn tương ứng với R-21 SLBM về đặc điểm trọng lượng và kích thước, đường nét bên ngoài và vị trí lắp ghép với hệ thống tàu. Chúng được đổ đầy các thành phần nhiên liệu dựa trên hoạt động của động cơ trong một thời gian nhất định.
Người thiết kế chính tàu lặn nổi và tàu ngầm dự án 613 D-4 là một nhân viên của Cục thiết kế trung ương - nhà thiết kế tàu ngầm thuộc dự án 629 Ya. E. Evgrafov. Công việc chế tạo chân đế và tàu ngầm do Xưởng đóng tàu Biển Đen thực hiện.
Các cuộc thử nghiệm "ném" được thực hiện từ tháng 5 năm 1960 đến tháng 10 năm 1961 tại Hải đội Miền Nam (16 lần phóng thử nghiệm được thực hiện từ chân đế, 10 lần phóng từ tàu ngầm), dưới sự giám sát của một ủy ban dưới sự lãnh đạo của Đại tá MF Vasilyeva. Các cuộc thử nghiệm đã xác nhận rằng R-21 SLBM phù hợp để phóng dưới nước từ độ sâu lên đến 50 mét.
Trong giai đoạn cuối của các cuộc thử nghiệm này đối với tên lửa R-21, hai thí nghiệm đã được thực hiện để xác định độ an toàn của tên lửa khi phóng đối với tàu ngầm. Trong thí nghiệm đầu tiên, mô phỏng sự gây nhiễu của các nan SLBM trong các thanh dẫn tại thời điểm bắt đầu chuyển động của tên lửa trong trục, trong thí nghiệm thứ hai, sự rò rỉ của đường ôxy hóa ở đuôi tên lửa được mô phỏng, dẫn đến sự trộn lẫn. của các thành phần thuốc phóng. Kết quả của các thí nghiệm đã thành công. Các hình nộm của tên lửa ra khỏi mỏ mà không gây ra thiệt hại đáng kể cho các phần tử của mìn. Tổng cộng, 28 mô hình thử nghiệm đã được sử dụng cho các bài kiểm tra "ném", điều này nói lên cách tiếp cận cực kỳ có trách nhiệm của các nhà phát triển và chuyên gia hải quân đối với giải pháp của một nhiệm vụ cơ bản mới - sự phát triển đảm bảo của việc phóng SLBM dưới nước. Con đường trình diễn hệ thống tên lửa D-4 ở giai đoạn thử nghiệm chung đã được mở ra.
Các cuộc thử nghiệm này được thực hiện từ tàu ngầm số 629B "K-142". Lần phóng SLBM đầu tiên được thực hiện vào ngày 24 tháng 2 năm 1962 (trước đó, một cuộc phóng thử nghiệm mô hình "ném" đã diễn ra). Tổng cộng, 28 lần phóng đã được thực hiện trong các cuộc thử nghiệm, trong đó 27 lần thành công.
Sự hoàn thiện và kỹ lưỡng của quá trình thử nghiệm trên mặt đất và bay trong quá trình hoạt động đã được đền đáp xứng đáng - ngay cả khi tuổi thọ phục vụ của R-21 SLBM đã lên tới 18 năm, việc phóng tên lửa này không thành công là cực kỳ hiếm. Tổ hợp D-4 được đưa vào trang bị vào cuối mùa xuân năm 1963. Họ dự định trang bị lại các tàu ngầm Dự án 629 (nâng cấp thành Dự án 629A) và tàu ngầm Dự án 658. Đến thời điểm này, Hải quân ta có 22 tàu ngầm Dự án 629, có hệ thống tên lửa D-2. Tổng cộng, theo dự án 629A, từ năm 1965 đến năm 1972, 14 tàu ngầm được tái trang bị (tính cả tàu ngầm thuộc dự án 629B, cũng được trang bị lại theo dự án 629A). Chiếc tàu ngầm dẫn đầu trong Hạm đội Phương Bắc "K-88" gia nhập Hải quân nước ta vào tháng 12 năm 1966. Trong quá trình thử nghiệm cấp nhà nước, 2 vụ phóng R-21 SLBM đã được thực hiện với kết quả khả quan. Lưu ý rằng trong quá trình hoán cải các tàu ngầm này theo Đề án 629A, cùng với việc thay thế hệ thống tàu của tổ hợp tên lửa, hệ thống dẫn đường Pluto cũng được thay thế bằng Sigma tiên tiến hơn.
Đối với các tàu ngầm thuộc dự án 658M, tất cả 8 tàu thuộc dự án 658 đã được đưa vào trang bị từ tháng 11 năm 1960 đều được tái trang bị. Việc tân trang lại hoàn thành vào năm 1970.
Năm 1977-1979, hệ thống vũ khí này trải qua quá trình hiện đại hóa gắn với việc thay thế đầu đạn. Tên lửa với đầu đạn mới có ký hiệu chữ và số là R-21M, và toàn bộ tổ hợp - D-4M. Hệ thống vũ khí "Tàu ngầm Đề án 658M (629A) - RK D-4 (M)" được phục vụ trong Hải quân cho đến cuối những năm 80. Và những thành tựu mới đang chờ đợi ở phía trước. Việc phát triển hệ thống vũ khí tên lửa hải quân đầu tiên thuộc thế hệ thứ hai "tàu ngầm Dự án 667A - RK D-5" đã được đặt ra, các nghiên cứu thiết kế và công việc đã được thực hiện để tạo ra một SLBM có tầm bắn mà cho đến gần đây dường như là tuyệt vời.
