Budowa dwóch ołowianych okrętów podwodnych, projekt 629 (drugi element systemu uzbrojenia) odbywała się jednocześnie w Siewierodwińsku i Komsomolsku nad Amurem. Zostały one oddane do użytku w 1957 roku, a dwa lata później flaga morska została podniesiona na kolejnych pięciu takich samych łodziach. Wszystkie były wyposażone w system rakietowy D-1. Ich późniejsze przezbrojenie dla kompleksu D-2 zostało przeprowadzone przez stocznie. W sumie, nie licząc okrętu podwodnego projektu 629B, flota otrzymała 22 okręty podwodne projektu 629 - ostatnie dwa weszły do służby na Pacyfiku w 1962 roku.
Rozwój systemu uzbrojenia polegał na eksperymentalnym rozwoju naziemnym (NEO) elementów, systemów pokładowych i zintegrowanych zautomatyzowanych systemów sterowania (KAFU) oraz zestawów rakiet balistycznych i innych elementów kompleksu rakietowego: testy lotu rakiety na strzelnica z wykorzystaniem stałych i wahadłowych stanowisk o tych samych zadaniach, które były również podczas podobnych testów RK D-1 (z 19 wystrzeleń rakietowych, 15 zakończyło się sukcesem); wspólne testy z podwodnym pojazdem nośnym Projektu 629 (11 z 13 wystrzeleń pocisków zakończyło się sukcesem).
W okresie sierpień-wrzesień 1960 r. w Zatoce Kolskiej na specjalnym stanowisku odtwarzającym przedział rakietowy okrętu podwodnego projektu 629 przeprowadzono 6 prób odporności na wybuchy, umożliwiających sprawdzenie bezpieczeństwa systemu rakietowego podczas odpalania bomb głębinowych na różnych odległości od kadłuba łodzi transportowej. Na podstawie ich wyników postanowiono zatankować utleniacz na brzegu. Tankowanie nadal odbywało się na łodzi podwodnej z jej zbiorników. System „Okręt podwodny projektu 629 – RKD-2” został przyjęty przez flotę radziecką w 1960 roku i służył do 1972 roku.
System ten przewidywał możliwość wystrzeliwania SLBM z pozycji zanurzonej na odległość co najmniej 1100 km. Wstępne stworzenie kompleksu rakietowego planowano powierzyć biuru projektowemu M. K. Yangel, przyszły akademik i twórca całej gamy międzykontynentalnych pocisków balistycznych (ICBM), w tym ciężkiego ICBM RS-20, które wzbudziło największe zaniepokojenie wśród Amerykanów (według amerykańskiej klasyfikacji SS-18, NATO – „Szatan”) Jednak za obopólną zgodą MK Yangela i V. P.
Wiosną 1960 roku zakończono, przeanalizowano i zatwierdzono wstępny projekt systemu rakietowego. V. L. został mianowany głównym projektantem D-4 w KBM. Kleiman, jego zastępcy O. E. Łukjanow i N. A. Karganyan, nadzór nad rozwojem z Instytutu Badawczego Marynarki Wojennej sprawował kapitan II stopnia B. A. Khachaturov i komandor porucznik S. Z. Eremeev. Ta zasada działania została zachowana na wszystkich kolejnych etapach tworzenia systemu rakietowego - oficerowie floty byli w rzeczywistości pełnoprawnymi członkami zespołu projektowego, biorącymi udział w poszukiwaniach, opracowywaniu i wdrażaniu podjętych decyzji.
Szczególną uwagę zwrócono na naziemny eksperymentalny rozwój (NEO) elementów, systemów i zespołów SLBM R-21 i innych części kompleksu. Każdy projekt i rozwiązanie obwodu zostało zweryfikowane przez testy w pełnej skali w warunkach laboratoryjnych. Przeprowadzono więc dziesiątki prób na stanowisku wypalania (OSI) silnika rakietowego, w tym symulację działania przeciwciśnienia podczas startu silnika na paliwo ciekłe w kopalni okrętu podwodnego, za pomocą specjalnie stworzonych korków, które zostały zamontowane w dyszach komór spalania.
Aby przetestować system napędowy (DU) rakiety jako całości, przeprowadzono OSI DU, a na początku ostatnich trzech OSI były już wyniki testów „rzutu” (o nich - poniżej) R-21 Makiety SLBM z pływającego podwodnego stoiska (SS) na Południowym Poligonie Marynarki Wojennej … Umożliwiło to porównanie wyników badań terenowych i stanowiskowych, ocenę poprawności metody obliczeniowej oraz dokonanie niezbędnych korekt. Efektem tych prac były testy ogniowe ławki SLBM R-21 z wykorzystaniem pokładowego systemu sterowania rakietą.
Strukturalnie podwodny pocisk balistyczny R-21 był jednostopniowym pociskiem balistycznym wykorzystującym płynne paliwo (12,4 tony utleniacza, 3,8 tony paliwa). Korpus rakiety - całkowicie spawany, wykonany ze stali EI-811, łączył w jedną całość kolejno umieszczoną komorę przyrządów (OBO), zbiornik utleniacza, zbiornik paliwa i komorę ogonową rakiety.
Silnik rakietowy, stworzony w biurze projektowym A. M. Isaeva była czterokomorowa, również wykonana według schematu otwartego. Posiadał automatyczną kontrolę ciągu oraz stosunku utleniacza i zużycia paliwa. Komory spalania LRE były również organami zarządzającymi SLBM. Konstruktorzy przesunęli osie kołysania o kąt 60° w stosunku do płaszczyzn stabilizacji, co zapewniło najbardziej racjonalną zależność między wartościami momentów obrotowych pochylenia, odchylenia i przechyłu.
Silnik miał ciąg przy powierzchni ziemi równy 40 tf, a ciąg właściwy 241,4 tf. Przewidziano awaryjne wyłączenie silnika na paliwo ciekłe (AED) przy zapewnieniu niezawodnej hermetycznej izolacji przewodów paliwowych. Specyfika podwodnego wodowania wymagała szczelności przedziałów SLBM, armatury pneumohydraulicznej, złączy elektrycznych, kabli itp. Zapewniała to całkowicie spawana konstrukcja jednokadłubowa, uszczelnione kable wychodzące z przedziałów przez specjalne hermetyczne kanały, których wnęki napełniono powietrzem, oraz uszczelnione połączenia głowicy z korpusem rakiety za pomocą napompowanej gumowej opony.
Pokładowy system kontroli rakiet jest bezwładnościowy. Opierał się on na urządzeniach żyroskopowych, które znajdowały się w przedziale instrumentalnym rakiety: żyrowertykant, żyrohoryzon i żyrointegrator przyspieszeń wzdłużnych. Wszystkie pozostałe urządzenia i elementy systemu sterowania pokładowego powstały głównie w instytucie badawczym, którym kierował N. A. Semikhatov, przyszły akademik i główny twórca systemów sterowania dla wszystkich strategicznych systemów rakietowych marynarki wojennej. Kontrolę wojskową nad tworzeniem SU w tym instytucie badawczym sprawował kapitan 2 stopnia W. W. Sinicyna).
Komunikacja systemu sterowania pokładowego z testem statku, a także sprzętem do wodowania odbywała się poprzez dwa specjalne uszczelnione złącza za pomocą wymiennych kabli dostarczanych przez producenta wraz z rakietą. W trakcie przygotowań do startu, aby zapewnić szczelność, kable napompowano powietrzem o nominalnym ciśnieniu 6 kg/m2. cm.
SLBM został wystrzelony z zatopionego szybu kopalni. W trakcie przygotowań do startu kierowano żyroskopy, ustawiono strzelnicę, sprężono liny i opony oraz kolejno w dwóch etapach zwiększono ciśnienie w zbiornikach. Po osiągnięciu wymaganego ciśnienia w zbiornikach szyb łodzi podwodnej został automatycznie napełniony, następnie wyrównano ciśnienie wody wewnątrz szybu z ciśnieniem zaburtowym i otwarto pokrywę szybu.
Bezpośrednio przed startem rakieta została przekazana do zasilania pokładowego (z baterii ampułek), w danej przestrzeni rakiety, poprzez doprowadzenie sprężonego powietrza, powstał „dzwonek”. „Dzwonek” był napompowany w trybie automatycznym, który był kontrolowany przez odpowiednie czujniki. Potrzebne było wytłumienie towarzyszących startowi procesów gazowo-dynamicznych, co pozwoliło zredukować do akceptowalnych limitów obciążenia energetyczne i cieplne rakiety, które powstają podczas startu z „ślepej” kopalni, nie wyposażonej w specjalne otwory gazowe.
Wyjście SLBM bez naprężeń z kopalni okrętu podwodnego, który był w ruchu w obecności zakłóceń wywołanych falami morskimi i kursem okrętu, zapewniono za pomocą schematu kierunkowego typu wleczonego, który składał się ze sztywnych prowadnic zamontowanych na ściany kopalni i jarzma zamontowane na korpusie samej rakiety. Wyrzutnia została na starcie zablokowana specjalnymi kołkami. Aby zmniejszyć opór aerodynamiczny, jarzma zostały zrzucone na początku odcinka lotniczego trajektorii lotu (15 s po odłączeniu SLBM od wyrzutni). Aby poprawić stabilność statyczną, podczas lotu rakieta została wyposażona w cztery stabilizatory, umieszczone biegunowo w części ogonowej.
Głowica rakiety o wadze 1179 kg została wyposażona w specjalną amunicję. Przedział głowicy bojowej został wyprodukowany przez nadciśnienie powietrza w przedziale przyrządów rakiety. Wcześniej głowica została uwolniona od sztywnego mocowania do korpusu rakiety za pomocą czterech piro-zamków wyzwalanych poleceniami z pokładowego systemu sterowania.
Czas lotu pocisku do celu znajdującego się na maksymalnym zasięgu nie przekroczył 11,5 minuty, maksymalna wysokość trajektorii balistycznej osiągnęła 370 km. W przypadku strzelania z minimalnego zasięgu 400 km czas lotu został skrócony do 7,2 minuty, a maksymalna wysokość wynosiła nieco ponad 130 km. Przed wydaniem SLBM dla podwodnego lotniskowca przeprowadzono kompleks operacji w technicznej bazie rakietowej (TRB) floty, m.in. pneumatyczne testowanie systemów, osiowanie, poziome testowanie pokładowego systemu sterowania, tankowanie paliwem i dokowanie pocisku z głowicą. Zgodnie z klasyfikacją przyjętą w USA P-21 SLBM otrzymał indeks alfanumeryczny SS-N-5, według klasyfikacji NATO - nazwę „Serb”.
Najważniejszymi elementami kompleksu rakietowego D-4 były zintegrowany zautomatyzowany system sterowania KAFU, wyrzutnia (PU), kompleks sprzętu naziemnego (KNO) i system celowniczy PP-114.
Podstawą KAFU była, utworzona w jednym z instytutów badawczych Ministerstwa Przemysłu i Handlu, automatyczne nastawianie łożysk i zakresów (APD) „Stawropol-1” oraz sprzęt informacyjno-decyzyjny systemu „Izumrud”, który kierował pokładowe urządzenia żyroskopowe z uwzględnieniem danych wejściowych z kompleksu nawigacyjnego (NK) „Sigma”.
Wyrzutnia o nazwie SM-87-1 zapewniała: przechowywanie SLBM w szybie okrętu podwodnego o parametrach ładowania, wystrzeliwanie rakiety z szybu wypełnionego wodą, a także sprawność pocisku balistycznego po ekspozycji na warunki sztormowe i wybuchy na okręt podwodny w określonym promieniu; jego bezpieczeństwo przeciwpożarowe i przeciwwybuchowe po pęknięciu w promieniu krytycznym. Odporność na korozję systemów wyrzutni zapewniała sześciokrotne przygotowanie pocisków przed startem, z całkowitym zalaniem kopalni wodą morską.
Przy pomocy kompleksu sprzętu naziemnego przeprowadzono niezbędne operacje dla operacji naziemnej SLBM (transport, załadunek na łódź podwodną, codzienne przechowywanie, prace przygotowawcze do wydania podwodnemu przewoźnikowi w technicznej bazie rakietowej, tankowanie).
Po zakończeniu etapu naziemnego opracowania eksperymentalnego w objętości pozwalającej na przystąpienie do opracowania podwodnego startu (w przyjętym żargonie rakietowców - próby „rzutu”) rozpoczęto testy makiet rakiety R-21, najpierw z pływającego podwodnego stanowiska (PS), a następnie z ponownie wyposażonym Projektem 613 D-4 (jeden silos rakietowy został zamontowany za osłoną sterówki) okrętu podwodnego S-229. Makiety w pełni odpowiadały R-21 SLBM pod względem cech wagowo-gabarytowych, konturów zewnętrznych i miejsc dokowania z systemami okrętowymi. Napełniano je składnikami paliwowymi na podstawie pracy silnika przez zadany czas.
Głównym projektantem pływającego stojaka podwodnego i okrętu podwodnego projektu 613 D-4 był pracownik Centralnego Biura Projektowego-konstruktor okrętu podwodnego projektu 629 Ya. E. Jewgrafow. Prace przy produkcji trybuny i łodzi podwodnej prowadziła Stocznia Czarnomorska.
Próby „rzucania” prowadzono od maja 1960 do października 1961 na Południowym Poligonie Marynarki Wojennej (16 startów makiet z trybun, 10 startów z łodzi podwodnej), pod nadzorem komisji pod kierownictwem pułkownika MF Wasiljewa. Testy potwierdziły, że R-21 SLBM nadaje się do podwodnych startów z głębokości do 50 metrów.
W końcowym okresie tych testów na pociskach R-21 przeprowadzono dwa eksperymenty mające na celu określenie bezpieczeństwa pocisku podczas startu dla okrętu podwodnego. W pierwszym eksperymencie symulowano zacinanie się jarzm SLBM w prowadnicach na samym początku ruchu rakiety w wale, w drugim symulowano nieszczelność linii utleniacza w ogonie rakiety, co doprowadziło do zmieszania komponentów miotających. Wyniki eksperymentów były pomyślne. Atrapy pocisków wyszły z kopalni nie powodując znacznych uszkodzeń elementów kopalni. W sumie do testów „rzutu” wykorzystano 28 makiet, co mówi o niezwykle odpowiedzialnym podejściu deweloperów i specjalistów morskich do rozwiązania całkowicie nowego zadania - gwarantowanego opracowania podwodnego wystrzelenia SLBM. Otwarto drogę do prezentacji systemu rakietowego D-4 na etapie wspólnych testów.
Testy te zostały przeprowadzone z okrętu podwodnego pr.629B "K-142". Pierwszego wodowania SLBM dokonano 24 lutego 1962 r. (wcześniej odbyło się próbne wodowanie makiety „rzutu”). W sumie podczas testów wykonano 28 startów, z których 27 zakończyło się sukcesem.
Kompletność i dokładność testów naziemnych i w locie podczas eksploatacji opłaciła się sowicie - nawet gdy żywotność R-21 SLBM osiągnęła 18 lat, nieudane starty tego pocisku były niezwykle rzadkie. Kompleks D-4 został oddany do użytku późną wiosną 1963 roku. Planowali ponownie wyposażyć okręty podwodne Projektu 629 (zmodernizowane do Projektu 629A) i okręty podwodne Projektu 658. Do tego czasu nasza marynarka wojenna obejmowała 22 okręty podwodne Projektu 629, które miały system rakietowy D-2. W sumie, według projektu 629A, od 1965 do 1972, 14 okrętów podwodnych zostało ponownie wyposażonych (z uwzględnieniem okrętu podwodnego projektu 629B, który również przeszedł przezbrojenie według projektu 629A) okrętów podwodnych. Czołowy okręt podwodny Floty Północnej „K-88” dołączył do naszej Marynarki Wojennej w grudniu 1966 roku. W trakcie jego testów państwowych przeprowadzono 2 starty R-21 SLBM z wynikiem pozytywnym. Należy pamiętać, że podczas konwersji tych okrętów podwodnych zgodnie z Projektem 629A, wraz z wymianą systemów okrętowych samego kompleksu rakietowego, system nawigacji Pluto został również zastąpiony bardziej zaawansowaną Sigmą.
Jeśli chodzi o okręty podwodne projektu 658M, wszystkie 8 łodzi projektu 658, które weszły do służby w okresie od listopada 1960 r., zostały ponownie wyposażone. Remont zakończono w 1970 roku.
W latach 1977-1979 ten system uzbrojenia przeszedł modernizację związaną z wymianą głowicy. Pocisk z nową głowicą otrzymał oznaczenie alfanumeryczne R-21M, a cały kompleks - D-4M. System uzbrojenia "Okręt podwodny projektu 658M (629A) - RK D-4 (M)" służył w Marynarce Wojennej do końca lat osiemdziesiątych. A przed nami czekają nowe osiągnięcia. Opracowanie pierwszego morskiego systemu uzbrojenia rakietowego drugiej generacji „Okręt podwodny Projekt 667A - RK D-5” zostało już ustalone, prowadzono prace projektowe i prace nad stworzeniem SLBM z strzelnicą, która do niedawna wydawała się fantastyczna.
