La costruzione di due sottomarini di piombo, il progetto 629 (il secondo componente del sistema d'arma) era in corso contemporaneamente a Severodvinsk e Komsomolsk-on-Amur. Furono commissionati nel 1957 e due anni dopo la bandiera navale fu issata su altre cinque delle stesse barche. Tutti erano equipaggiati con il sistema missilistico D-1. La loro successiva riattrezzatura per il complesso D-2 è stata effettuata dai cantieri navali. In totale, escludendo il sottomarino del progetto 629B, la flotta ha ricevuto 22 sottomarini del progetto 629 - gli ultimi due sono entrati in servizio nell'Oceano Pacifico nel 1962.
Lo sviluppo del sistema d'arma consisteva nello sviluppo sperimentale a terra (NEO) di elementi, sistemi di sistemi di controllo automatizzati di bordo e integrati (KAFU) e assiemi di missili balistici e altri componenti del complesso missilistico: prove di progettazione di volo del razzo al gamma utilizzando supporti fissi e oscillanti con gli stessi compiti che erano anche durante test simili dell'RK D-1 (su 19 lanci di missili, 15 hanno avuto successo); test congiunti con il veicolo di lancio subacqueo Project 629 (11 su 13 lanci di missili hanno avuto successo).
Durante l'agosto-settembre 1960, nella baia di Kola, su uno speciale stand che riproduce il compartimento missilistico del sottomarino progetto 629, sono state eseguite 6 prove di resistenza all'esplosione, che hanno permesso di verificare la sicurezza del sistema missilistico in caso di esplosione di cariche di profondità a varie distanze dallo scafo della nave da trasporto. Sulla base dei loro risultati, è stato deciso di fare rifornimento con un ossidante sulla riva. Il rifornimento di carburante veniva ancora effettuato sul sottomarino dai suoi serbatoi. Il sistema "Project 629 Submarine - RKD-2" fu adottato dalla flotta sovietica nel 1960 e rimase in servizio fino al 1972.
Questo sistema prevedeva la possibilità di lanciare SLBM da una posizione sommersa ad una distanza di almeno 1100 km. La creazione iniziale del complesso missilistico doveva essere affidata all'ufficio di progettazione M. K. Yangel, il futuro accademico e creatore di tutta una serie di missili balistici intercontinentali (ICBM), incluso l'ICBM pesante RS-20 che ha causato la maggiore preoccupazione tra gli americani (secondo la classificazione statunitense SS-18, NATO - "Satana") Tuttavia, di comune accordo di MK Yangel e V. P. Makeev, che erano uniti dall'unità di punti di vista e approcci, hanno deciso di affidare il team di progettazione di V. P. Makeeva (di seguito - KBM).
Nella primavera del 1960 fu completato, rivisto e approvato il progetto preliminare del sistema missilistico. V. L. è stato nominato capo progettista per D-4 presso KBM. Kleiman, i suoi vice O. E. Lukyanov e N. A. Karganyan, la supervisione dello sviluppo dall'Istituto di ricerca della Marina è stata condotta dal Capitano 2nd Rank B. A. Khachaturov e il tenente comandante S. Z. Eremeev. Questo principio di funzionamento è stato mantenuto in tutte le fasi successive della creazione del sistema missilistico: gli ufficiali della flotta erano, infatti, membri a pieno titolo del team di progettazione, che prendevano parte alla ricerca, allo sviluppo e all'attuazione delle decisioni prese.
Particolare attenzione è stata dedicata allo sviluppo sperimentale a terra (NEO) di elementi, sistemi e assiemi di SLBM R-21 e altre parti del complesso. Ogni soluzione progettuale e circuitale è stata verificata da test su vasta scala in condizioni di banco. Quindi, sono state eseguite decine di prove al banco di fuoco (OSI) del motore a razzo, inclusa la simulazione dell'azione della contropressione durante il lancio di un motore a propellente liquido nella miniera di un sottomarino, utilizzando tappi appositamente creati montati negli ugelli delle camere di combustione.
Per testare il sistema di propulsione (DU) del razzo nel suo insieme, è stato eseguito l'OSI DU e all'inizio degli ultimi tre OSI c'erano già risultati di "lancio" (su di loro - sotto) test di R-21 Modelli SLBM dal supporto sommergibile galleggiante (SS) presso la gamma sud della Marina … Ciò ha consentito di confrontare i risultati delle prove in campo e al banco, valutare la correttezza del metodo di calcolo e apportare le necessarie modifiche. Il risultato di questo lavoro sono stati i test di tiro del banco SLBM R-21 utilizzando il sistema di controllo missilistico di bordo.
Strutturalmente, il missile balistico sottomarino R-21 era un missile balistico a stadio singolo che utilizzava propellenti liquidi (12,4 tonnellate di ossidante, 3,8 tonnellate di carburante). Il corpo del razzo - interamente saldato, realizzato in acciaio EI-811, combinava il vano strumenti posizionato in sequenza (OBO), il serbatoio dell'ossidante, il serbatoio del carburante e il vano di coda del razzo in un unico insieme.
Il motore a razzo, creato nell'ufficio di progettazione A. M. Isaeva, era un quadrilocale, anch'esso realizzato secondo uno schema aperto. Aveva il controllo automatico della spinta e del rapporto tra ossidante e consumo di carburante. Le camere di combustione LRE erano anche gli organi di governo degli SLBM. I progettisti hanno spostato i loro assi di oscillazione di un angolo di 60 ° rispetto ai piani di stabilizzazione, il che ha fornito la relazione più razionale tra i valori delle coppie di controllo di beccheggio, imbardata e rollio.
Il motore aveva una spinta alla superficie terrestre pari a 40 tf, la spinta specifica era di 241,4 tf. È stato previsto un arresto di emergenza del motore a propellente liquido (AED), garantendo nel contempo un isolamento ermetico affidabile delle linee del carburante. Le specifiche del lancio subacqueo richiedevano la tenuta dei compartimenti SLBM, raccordi pneumoidraulici, connettori elettrici, cavi, ecc. Ciò era garantito da una struttura a corpo unico interamente saldata, cavi sigillati che uscivano dai compartimenti attraverso speciali condotti ermetici, le cui cavità erano gonfiate con aria, e giunti sigillati della testata con il corpo del razzo, utilizzando un pneumatico di gomma gonfiato.
Il sistema di controllo missilistico di bordo è inerziale. Si basava su dispositivi giroscopici, che si trovavano nel vano strumenti del razzo: giroverticante, giroscopio e giroscopio di accelerazioni longitudinali. Tutti gli altri dispositivi ed elementi del sistema di controllo di bordo sono stati creati principalmente nell'istituto di ricerca, che era diretto da N. A. Semikhatov, futuro accademico e sviluppatore capo dei sistemi di controllo per tutti i sistemi missilistici navali strategici. Il controllo militare sulla creazione della SU in questo istituto di ricerca è stato effettuato dal capitano 2 ° grado V. V. Sinitsyn).
La comunicazione del sistema di controllo di bordo con il test della nave, così come l'attrezzatura di lancio, è stata effettuata tramite due speciali connettori sigillati tramite cavi sostituibili forniti dal produttore insieme al razzo. Durante la preparazione al prelancio, per garantire la tenuta, i cavi sono stati gonfiati con aria con una pressione nominale di 6 kg/mq. cm.
Un SLBM è stato lanciato da una miniera sommersa. Durante la preparazione del prelancio, sono stati guidati i dispositivi giroscopici, è stato impostato il poligono di tiro, i cavi e le gomme sono stati pressurizzati e, consecutivamente in due fasi, i serbatoi sono stati pressurizzati. Dopo aver raggiunto la pressione richiesta nei serbatoi, il pozzo sottomarino è stato riempito automaticamente, quindi la pressione dell'acqua all'interno del pozzo è stata equalizzata con la pressione del fuoribordo e il coperchio del pozzo è stato aperto.
Immediatamente prima del lancio, il razzo è stato trasferito alla potenza di bordo (dalla batteria dell'ampolla), in un dato spazio del razzo, fornendo aria compressa, è stata creata una "campana". La "campana" è stata gonfiata in modalità automatica, controllata da appositi sensori. Era necessario smorzare i processi gas-dinamici che accompagnano il lancio, il che ha permesso di ridurre a limiti accettabili la potenza e i carichi termici sul razzo che si verificano durante il lancio da una miniera "cieca" non dotata di speciali prese d'aria del gas.
L'uscita non sollecitata degli SLBM dalla miniera di un sottomarino, che era in movimento in presenza di disturbi causati dalle onde del mare e dalla rotta del sottomarino, è stata assicurata utilizzando uno schema direzionale di tipo drag, che consisteva in guide rigide montate su le pareti della miniera e gioghi montati sul corpo del razzo stesso. La rampa di lancio è stata bloccata con appositi perni durante la partenza. Per ridurre la resistenza aerodinamica, i gioghi sono stati rilasciati all'inizio della sezione aerea della traiettoria di volo (15 s dopo il distacco dell'SLBM dalla rampa di lancio). Per migliorare la stabilità statica, durante il volo, il razzo era dotato di quattro stabilizzatori, posizionati polarmente nella sezione di coda.
La testata del razzo del peso di 1179 kg era dotata di munizioni speciali. Il compartimento della testata è stato prodotto dalla pressione dell'aria in eccesso nel compartimento degli strumenti del razzo. Prima di questo, la testata veniva liberata dall'attacco rigido al corpo del razzo con l'aiuto di quattro piro-serrature attivate dai comandi del sistema di controllo di bordo.
Il tempo di volo del missile verso l'obiettivo situato alla massima distanza non ha superato gli 11,5 minuti, l'altezza massima della traiettoria balistica ha raggiunto i 370 km. In caso di tiro a una distanza minima di 400 km, il tempo di volo è stato ridotto a 7,2 minuti e l'altitudine massima è stata di poco superiore a 130 km. Prima dell'emissione di SLBM a un vettore subacqueo, è stato effettuato un complesso di operazioni presso la base missilistica tecnica (TRB) della flotta, incl. collaudo pneumatico dei sistemi, allineamento, collaudo orizzontale del sistema di controllo di bordo, rifornimento con propellenti e attracco del missile con la testata. Secondo la classificazione adottata negli Stati Uniti, il P-21 SLBM ha ricevuto l'indice alfanumerico SS-N-5, secondo la classificazione NATO - il nome "serbo".
I componenti più importanti del complesso missilistico D-4 erano un sistema di controllo automatizzato integrato di KAFU, un lanciatore (PU), un complesso di apparecchiature di terra (KNO) e un sistema di mira PP-114.
La base di KAFU è stata, creata in uno degli istituti di ricerca del Ministero dell'Industria e del Commercio, il rilevamento automatico e la formazione della distanza (APD) "Stavropol-1" e l'attrezzatura decisiva per il calcolo del sistema "Izumrud", che ha guidato i dispositivi giroscopici di bordo tenendo conto dell'input dalle informazioni "Sigma" del complesso di navigazione (NK).
Il lanciatore, denominato SM-87-1, forniva: stoccaggio di SLBM in un pozzo sottomarino con parametri di carico, lancio di un razzo da un pozzo pieno d'acqua, nonché l'operatività di un missile balistico dopo l'esposizione a condizioni di tempesta ed esplosioni su il sottomarino ad un raggio specificato; la sua sicurezza in caso di incendio ed esplosione dopo rotture al raggio critico. La resistenza alla corrosione dei sistemi di lancio ha fornito sei volte la preparazione pre-lancio dei missili, con l'allagamento completo delle miniere con acqua di mare.
Con l'aiuto di un complesso di attrezzature a terra, sono state eseguite le operazioni necessarie per il funzionamento a terra degli SLBM (trasporto, caricamento su un sottomarino, stoccaggio giornaliero, lavori preparatori per l'emissione a un vettore subacqueo in una base tecnica missilistica, rifornimento).
Dopo il completamento della fase di sviluppo sperimentale a terra in un volume che consente di iniziare a elaborare un lancio subacqueo (nel gergo stabilito dei missilistici - test "lancio"), sono iniziati i test di modelli del razzo R-21, prima da un supporto sommergibile galleggiante (PS), e poi con un progetto 613 D-4 riattrezzato (un silo missilistico è stato montato dietro la timoneria) del sottomarino S-229. I modelli corrispondevano pienamente all'R-21 SLBM in termini di caratteristiche di peso e dimensioni, contorni esterni e luoghi di attracco con i sistemi navali. Sono stati riempiti con componenti di carburante in base al funzionamento del motore per un dato tempo.
Il capo progettista del supporto sommergibile galleggiante e del sottomarino del progetto 613 D-4 era un dipendente del Central Design Bureau, progettista del sottomarino del progetto 629 Ya. E. Evgrafov. I lavori per la fabbricazione dello stand e del sottomarino sono stati eseguiti dal cantiere navale del Mar Nero.
Le prove di "lancio" sono state effettuate dal maggio 1960 all'ottobre 1961 presso la gamma meridionale della Marina (16 lanci di modellini effettuati dallo stand, 10 lanci da un sottomarino), sotto la supervisione di una commissione sotto la guida del colonnello MF Vasilieva. I test hanno confermato che l'R-21 SLBM è adatto per lanci subacquei da profondità fino a 50 metri.
Nel periodo finale di questi test sui missili R-21, sono stati effettuati due esperimenti per determinare la sicurezza del missile al lancio per un sottomarino. Durante il primo esperimento, è stato simulato l'inceppamento dei gioghi SLBM nelle guide all'inizio del movimento del razzo nell'albero, nel secondo è stata simulata la perdita della linea ossidante nella coda del razzo, che ha portato alla miscelazione dei componenti del propellente. I risultati degli esperimenti hanno avuto successo. I manichini dei missili sono usciti dalla miniera senza causare danni significativi agli elementi della mina. In totale, per i test "lancio" sono stati utilizzati 28 modelli, che parlano dell'approccio estremamente responsabile degli sviluppatori e degli specialisti navali alla soluzione di un compito fondamentalmente nuovo: lo sviluppo garantito di un lancio subacqueo di SLBM. È stata aperta la strada per la presentazione del sistema missilistico D-4 nella fase dei test congiunti.
Questi test sono stati effettuati dal sottomarino pr.629B "K-142". Il primo lancio dell'SLBM fu eseguito il 24 febbraio 1962 (prima di ciò, ebbe luogo un lancio di prova del modello "lancio"). In totale, durante i test sono stati effettuati 28 lanci, di cui 27 andati a buon fine.
La completezza e l'accuratezza dei test a terra e in volo durante l'operazione hanno dato buoni frutti - anche quando la durata di servizio dell'R-21 SLBM ha raggiunto i 18 anni, i lanci senza successo di questo missile erano estremamente rari. Il complesso D-4 è stato messo in servizio nella tarda primavera del 1963. Progettavano di riequipaggiare i sottomarini del Progetto 629 (aggiornati al Progetto 629A) e i sottomarini del Progetto 658. A questo punto, la nostra Marina comprendeva 22 sottomarini del Progetto 629, che avevano il sistema missilistico D-2. In totale, secondo il progetto 629A, dal 1965 al 1972, sono stati riequipaggiati 14 sottomarini (tenendo conto del sottomarino del progetto 629B, anch'esso sottoposto a riequipaggiamento secondo il progetto 629A). Il sottomarino principale della flotta settentrionale "K-88" si unì alla nostra Marina nel dicembre 1966. Nel corso dei suoi test di stato, sono stati effettuati 2 lanci dell'R-21 SLBM con risultati positivi. Si noti che durante la conversione di questi sottomarini secondo il Progetto 629A, insieme alla sostituzione dei sistemi navali del complesso missilistico stesso, anche il sistema di navigazione Plutone è stato sostituito con il più avanzato Sigma.
Per quanto riguarda i sottomarini del progetto 658M, tutte le 8 imbarcazioni del progetto 658, entrate in servizio nel periodo dal novembre 1960, sono state riattrezzate. La ristrutturazione è stata completata nel 1970.
Nel 1977-1979, questo sistema d'arma ha subito una modernizzazione associata alla sostituzione della testata. Il missile con la nuova testata ha ricevuto la designazione alfanumerica R-21M e l'intero complesso - D-4M. Il sistema di armamento "Sottomarino Project 658M (629A) - RK D-4 (M)" è stato in servizio con la Marina Militare fino alla fine degli anni ottanta. E nuovi traguardi li aspettavano. Lo sviluppo del primo sistema d'arma missilistico navale della seconda generazione "Progetto 667A sottomarino - RK D-5" è già stato impostato, sono stati effettuati studi di progettazione e sono stati effettuati lavori per creare un SLBM con un poligono di tiro che fino a poco tempo fa sembrava fantastico.
