V Severodvinsku a Komsomolsku na Amuru probíhala současně výstavba dvou olověných ponorek, projekt 629 (druhá součást zbraňového systému). Byly uvedeny do provozu v roce 1957 a o dva roky později byla námořní vlajka vztyčena na dalších pěti stejných lodích. Všechny byly vybaveny raketovým systémem D-1. Jejich následné nové vybavení pro komplex D-2 provedly loděnice. Celkem, s výjimkou ponorky projektu 629B, flotila obdržela 22 ponorek projektu 629 - poslední dvě vstoupily do služby v Tichém oceánu v roce 1962.
Vývoj zbraňového systému sestával z pozemního experimentálního vývoje (NEO) prvků, systémů palubních a integrovaných automatizovaných řídicích systémů (KAFU) a sestav balistických raket a dalších součástí raketového komplexu: letové konstrukční zkoušky rakety na dostřel pomocí pevných a výkyvných stojanů se stejnými úkoly, které byly také při podobných testech RK D-1 (z 19 odpalovaných raket bylo 15 úspěšných); společné testy s podvodním nosičem Project 629 (11 z 13 odpalovaných raket bylo úspěšných).
Během srpna až září 1960 bylo v zálivu Kola na speciálním stojanu, který reprodukoval raketový prostor ponorky projektu 629, provedeno 6 zkoušek odolnosti proti výbuchu, což umožnilo ověřit bezpečnost raketového systému při výbuchu hlubinných náloží na různých vzdálenosti od trupu nosného člunu. Na základě jejich výsledků bylo rozhodnuto na břehu natankovat okysličovadlo. Tankování na ponorce stále probíhalo z jejích tanků. Systém „Projekt 629 Ponorka - RKD -2“byl přijat sovětskou flotilou v roce 1960 a byl v provozu až do roku 1972.
Tento systém počítal s možností vypuštění SLBM z ponořené polohy na vzdálenost nejméně 1100 km. Počáteční vytvoření raketového komplexu bylo plánováno svěřit projekční kanceláři M. K. Yangel, budoucí akademik a tvůrce celé řady mezikontinentálních balistických raket (ICBM), včetně těžké ICBM RS-20, která způsobovala největší obavy mezi Američany (podle klasifikace USA SS-18, NATO-„Satan“).. Po vzájemné dohodě MK Yangela a V. P. Makeeva, které spojila jednota názorů a přístupů, se však rozhodli pověřit projekční tým V. P. Makeevy (dále jen - KBM).
Na jaře 1960 byl dokončen, zkontrolován a schválen předběžný návrh raketového systému. V. L. byl jmenován vedoucím konstruktérem D-4 v KBM. Kleiman, jeho zástupci O. E. Lukyanov a N. A. Karganyan, dozor nad vývojem z Výzkumného ústavu námořnictva prováděl kapitán 2. pozice B. A. Chačaturov a nadporučík S. Z. Eremeev. Tento princip činnosti byl zachován ve všech následujících fázích vytváření raketového systému - důstojníci flotily byli ve skutečnosti řádnými členy konstrukčního týmu, kteří se účastnili vyhledávání, vývoje a provádění přijatých rozhodnutí.
Zvláštní pozornost byla věnována pozemnímu experimentálnímu vývoji (NEO) prvků, systémů a sestav SLBM R-21 a dalších částí komplexu. Každé konstrukční a obvodové řešení bylo ověřeno testy v plném rozsahu v podmínkách stolního počítače. Byly provedeny desítky testů palby (OSI) raketového motoru, včetně simulace působení protitlaku při spuštění motoru na kapalné palivo v dole ponorky pomocí speciálně vytvořených zátek, které byly namontovány v tryskách ze spalovacích komor.
K testování pohonného systému (DU) rakety jako celku bylo provedeno OSI DU a na začátku posledních tří OSI již byly výsledky testů „hodu“(o nich - níže) R -21 Makety SLBM z plovoucího ponorného stojanu (SS) v Jižním dosahu námořnictva … To umožnilo porovnat výsledky polních a zkušebních testů, vyhodnotit správnost metody výpočtu a provést nezbytné úpravy. Výsledkem této práce byly vypalovací zkoušky lavice SLBM R-21 pomocí palubního systému řízení raket.
Strukturálně byla podmořská balistická raketa R-21 jednostupňová balistická raketa využívající kapalná paliva (12,4 tuny okysličovadla, 3,8 tuny paliva). Tělo rakety-vše svařované, vyrobené z oceli EI-811, spojilo postupně umístěný přístrojový prostor (OBO), oxidační nádrž, palivovou nádrž a ocasní prostor rakety do jednoho celku.
Raketový motor vytvořený v konstrukční kanceláři A. M. Isaeva, byl čtyřkomorový, vyrobený také podle otevřeného schématu. Měl automatické ovládání tahu a poměru okysličovadla a spotřeby paliva. Spalovací komory LRE byly také řídícími orgány SLBM. Konstruktéři posunuli své kyvné osy o úhel 60 ° vzhledem ke stabilizačním rovinám, což poskytlo nejracionálnější vztah mezi hodnotami krouticích momentů rozteče, zatáčení a náklonu.
Motor měl na povrchu Země tah 40 tf, měrný tah byl 241,4 tf. Počítalo se s nouzovým vypnutím motoru na kapalný pohon (AED), při zajištění spolehlivé hermetické izolace palivových potrubí. Specifika podmořského startu vyžadovala těsnost oddílů SLBM, pneumohydraulických armatur, elektrických konektorů, kabelů atd. To bylo zajištěno svařovanou jednodílnou strukturou, utěsněnými kabely, které vystupovaly z oddílů speciálními hermetickými kanály, jejichž dutiny byly nafouknuty vzduchem, a utěsněnými spoji hlavice s tělem rakety pomocí nahuštěné gumové pneumatiky.
Palubní systém řízení raket je setrvačný. Vycházel z gyroskopických zařízení, která byla umístěna v přístrojovém prostoru rakety: gyroverticant, gyrohorizon a gyrointegrator podélných zrychlení. Všechna ostatní zařízení a prvky palubního řídicího systému byly vytvořeny převážně ve výzkumném ústavu, který vedl N. A. Semikhatov, budoucí akademik a hlavní vývojář řídicích systémů pro všechny strategické námořní raketové systémy. Vojenskou kontrolu nad vytvořením SU v tomto výzkumném ústavu prováděl kapitán 2. pozice V. V. Sinitsyn).
Komunikace palubního řídicího systému s testem lodi, jakož i spouštěcího zařízení, probíhala prostřednictvím dvou speciálních utěsněných konektorů pomocí vyměnitelných kabelů dodávaných od výrobce spolu s raketou. Během přípravy před spuštěním, aby byla zajištěna těsnost, byly kabely nafouknuty vzduchem o jmenovitém tlaku 6 kg / sq. cm.
SLBM byl vypuštěn z ponořené důlní šachty. Během přípravy před spuštěním byly vedeny gyroskopy, nastaven rozsah střelby, natlakovány kabely a pneumatiky a následně ve dvou fázích byly natlakovány tanky. Po dosažení požadovaného tlaku v nádržích byla podmořská šachta automaticky naplněna, poté byl tlak vody uvnitř šachty vyrovnán s vnějším tlakem a byl otevřen kryt šachty.
Bezprostředně před startem byla raketa převedena na palubní energii (z ampulkové baterie), v daném prostoru rakety přívodem stlačeného vzduchu vznikl „zvon“. „Zvonek“byl nafouknut v automatickém režimu, který byl řízen příslušnými senzory. Bylo potřeba tlumit plynové dynamické procesy doprovázející start, což umožnilo snížit na přijatelnou mez výkonové a tepelné zátěže rakety, které vznikají při startu ze „slepého“dolu, který není vybaven speciálními otvory pro plyn.
Nezatížený výstup SLBM z dolu ponorky, která byla v pohybu za přítomnosti poruch způsobených mořskými vlnami a průběhem ponorky, bylo zajištěno pomocí směrového schématu typu drag, který sestával z tuhých vodítek namontovaných na stěny dolu a třmeny namontované na těle samotné rakety. Startovací rampa byla během startu uzamčena speciálními čepy. Aby se snížil aerodynamický odpor, byly třmeny spuštěny na začátku vzduchové části trajektorie letu (15 s poté, co byl SLBM odpojen od odpalovací rampy). Pro zlepšení statické stability byla raketa během letu vybavena čtyřmi stabilizátory, polárně umístěnými v ocasní části.
Hlavice rakety o hmotnosti 1179 kg byla vybavena speciální municí. Prostor hlavice byl vyroben nadměrným tlakem vzduchu v přístrojovém prostoru rakety. Předtím byla hlavice osvobozena od tuhého připevnění k tělu rakety pomocí čtyř pyro-zámků spouštěných povely z palubního řídicího systému.
Doba letu rakety k cíli umístěnému v maximálním dosahu nepřesáhla 11,5 minuty, maximální výška balistické dráhy dosáhla 370 km. V případě střelby na minimální vzdálenost 400 km se doba letu zkrátila na 7,2 minuty a maximální výška byla jen něco málo přes 130 km. Před vydáním SLBM podvodnímu nosiči byl na technické raketové základně (TRB) flotily proveden komplex operací, vč. pneumatické testování systémů, vyrovnání, horizontální testování palubního řídicího systému, tankování pohonných hmot a dokování rakety s hlavicí. Podle klasifikace přijaté v USA obdržel P-21 SLBM alfanumerický index SS-N-5, podle klasifikace NATO-název „Srb“.
Nejdůležitějšími součástmi raketového komplexu D-4 byly integrovaný automatizovaný řídicí systém KAFU, odpalovací zařízení (PU), komplex pozemního vybavení (KNO) a zaměřovací systém PP-114.
Základem KAFU byla, vytvořená v jednom z výzkumných ústavů ministerstva průmyslu a obchodu, automatická tvorba ložisek a doletu (APD) „Stavropol-1“a výpočetně rozhodující zařízení systému „Izumrud“, které vedlo palubní gyro zařízení s přihlédnutím ke vstupu z informací navigačního komplexu (NK) „Sigma“.
Odpalovací zařízení s názvem SM-87-1 zajišťovalo: skladování SLBM v podmořské šachtě s parametry nakládání, odpálení rakety z šachty naplněné vodou a také provozuschopnost balistické rakety po vystavení bouřkovým podmínkám a výbuchům na ponorka v určeném poloměru; jeho požární a výbuchová bezpečnost po prasknutí v kritickém poloměru. Odolnost odpalovacích systémů proti korozi zajišťovala šestinásobnou předstartovní přípravu raket s úplným zaplavením dolů mořskou vodou.
S pomocí komplexu pozemního vybavení byly provedeny nezbytné operace pro pozemní provoz SLBM (doprava, nakládka na ponorku, denní skladování, přípravné práce pro vydání podmořskému nosiči na základně technické rakety, tankování).
Po dokončení fáze pozemního experimentálního vývoje v objemu, který umožňuje zahájit vypracování podvodního startu (v zavedeném žargonu střelců-testy „vrhače“), začaly zkoušky maket rakety R-21, nejprve z plovoucího ponorného stojanu (PS), a poté s re-vybaveným projektem 613 D-4 (jedno raketové silo bylo namontováno za kryt kormidelny) ponorky S-229. Makety plně odpovídaly R-21 SLBM, pokud jde o hmotnostní a velikostní charakteristiky, vnější kontury a místa dokování s lodními systémy. Byly naplněny palivovými komponentami na základě provozu motoru po danou dobu.
Hlavní konstruktér plovoucího ponorného stojanu a ponorky projektu 613 D-4 byl zaměstnancem Central Design Bureau-designer ponorky projektu 629 Ya. E. Evgrafov. Práce na výrobě stojanu a ponorky prováděla černomořská loděnice.
Testy „házení“byly prováděny od května 1960 do října 1961 na Jižním dostřelu námořnictva (ze stojanu bylo provedeno 16 startů maket, 10 startů z ponorky), pod dohledem komise pod vedením plukovníka MF Vasilyeva. Testy potvrdily, že R-21 SLBM je vhodný pro podvodní starty z hloubky až 50 metrů.
V závěrečném období těchto testů na raketách R-21 byly provedeny dva experimenty ke stanovení bezpečnosti rakety při startu pro ponorku. Během prvního experimentu bylo simulováno zaseknutí třmenů SLBM ve vodítkách na samém začátku pohybu rakety v šachtě, ve druhém byl simulován únik vedení okysličovadla do ocasu rakety, což vedlo k promíchání složek hnacího plynu. Výsledky experimentů byly úspěšné. Figuríny raket vyšly z dolu, aniž by způsobily značné poškození prvků dolu. Celkem bylo pro testy „hodu“použito 28 maket, které hovoří o mimořádně zodpovědném přístupu vývojářů a námořních specialistů k řešení zásadně nového úkolu - zaručeného vývoje podvodního spuštění SLBM. Otevřela se cesta pro prezentaci raketového systému D-4 ve fázi společných testů.
Tyto testy byly provedeny z ponorky pr. 629B "K-142". První spuštění SLBM bylo provedeno 24. února 1962 (předtím proběhlo zkušební spuštění makety „hodu“). Během testů bylo provedeno 28 startů, z nichž 27 bylo úspěšných.
Úplnost a důkladnost pozemních a letových zkoušek za provozu se náramně vyplatila - i když životnost R -21 SLBM dosáhla 18 let, neúspěšné odpaly této rakety byly extrémně vzácné. Komplex D-4 byl uveden do provozu koncem jara 1963. Plánovali znovu vybavit ponorky projektu 629 (upgradované na projekt 629A) a ponorky projektu 658. Do této doby naše námořnictvo zahrnovalo 22 ponorek projektu 629, které měly raketový systém D-2. Celkem bylo podle projektu 629A od roku 1965 do roku 1972 znovu vybaveno 14 ponorek (s přihlédnutím k ponorce projektu 629B, která rovněž prošla opětovným vybavením podle projektu 629A). Vedoucí ponorka v severní flotile „K-88“se připojila k našemu námořnictvu v prosinci 1966. V průběhu jeho státních testů byly provedeny 2 starty R-21 SLBM s pozitivními výsledky. Všimněte si toho, že během přeměny těchto ponorek podle Projektu 629A, spolu s výměnou lodních systémů samotného raketového komplexu, byl také navigační systém Pluto nahrazen pokročilejší Sigmou.
Pokud jde o ponorky projektu 658M, všech 8 lodí projektu 658, které vstoupily do služby v období od listopadu 1960, bylo znovu vybaveno. Rekonstrukce byla dokončena v roce 1970.
V letech 1977-1979 prošel tento zbraňový systém modernizací spojenou s výměnou hlavice. Střela s novou hlavicí dostala alfanumerické označení R-21M a celý komplex-D-4M. Zbrojní systém „Ponorka projektu 658M (629A) - RK D -4 (M)“sloužil u námořnictva až do konce osmdesátých let. A nové úspěchy čekaly dopředu. Vývoj prvního námořního raketového zbraňového systému druhé generace „Ponorka projektu 667A - RK D -5“již byl stanoven, byly provedeny konstrukční studie a práce na vytvoření SLBM se střelnicí, která se až donedávna zdála fantastická.
