Проект 661

Проектируемая лодка стала первым атомоходом ЦКБ-16. Для того чтобы завоевать себе «место под солнцем» (а в конкретном случае - под водой), недавно перешедшие к лодочной тематике сотрудники КБ, организованного в конце 1940-х гг. специально для конструирования сталинских линкоров и суперкрейсера «Сталинград», должны были добиться намного более высоких характеристик по сравнению с конкурирующими с ними более опытными в данной области коллективами ЦКБ-18 и СКБ-143. Ставка была сделана на достижение скорости, почти вдвое большей, чем развиваемая «Ленинским комсомолом». Для этого потребовалась исключительно мощная и, следовательно, тяжелая, энергетическая установка. Скомпенсировать весовые затраты решили за счет корпуса, предельно облегчив его применением принципиально нового материала - титана.

По первоначальному замыслу в качестве основного оружия пр. 661 (одновременно с ракетным вариантом) рассматривались торпеды нового поколения. К 1959 г. окончательный выбор был сделан в пользу относительно малогабаритных крылатых ракет, запускаемых из-под воды. В отличие от ранее созданных ракетоносцев, эти ракеты на лодке не укладывались горизонтально и не ставились вертикально. Наклонное размещение пусковых контейнеров под углом 38,5° к горизонту позволяло применить более длинные ракеты, чем при их вертикальной установке, а также уменьшить углы атаки на подводном участке движения и за счет этого снизить воздействующие на ракеты гидродинамические нагрузки.

Первоначально контейнеры с ракетами (как и на лодках-носителях баллистических ракет) находились внутри прочного корпуса, но не в кормовой, а в носовой его части. В дальнейшем выяснилось, что значительные нагрузки на контейнер в процессе старта ракеты и после этого определяют столь солидное конструктивное исполнение корпуса контейнера, что попутно обеспечивается его устойчивость и при воздействии внешнего давления воды. Это позволило разместить контейнеры побортно, в зазоре между прочным и легким корпусами лодки. При более или менее традиционной компоновке прочного корпуса атомохода это привело бы к «приплюснутой» форме внешних обводов с увеличенной смачиваемой поверхностью и, следовательно, росту гидродинамического сопротивления. Для сохранения цилиндрической формы легкого корпуса прочный корпус в носовой части, т.е. в зоне размещения ракетных контейнеров, выполнили с формой поперечного сечения, близкой к «восьмерке», скомпоновав его из двух расположенных друг над другом цилиндров.

В первое послевоенное десятилетие советское подводное кораблестроение базировалось на опыте массовой постройки субмарин в предвоенные годы и (в не меньшей мере) на использовании достижений немецкого флота, ушедшего далеко вперед за счет практической реализации давно известных, но так и не внедренных в других странах новых технических решений. Советские атомоходы первого поколения при принципиально новой энергетике комплектовались системами и агрегатами, отработанными на дизельных лодках первых послевоенных проектов. Но боевая эффективность подводной лодки определяется не только ходовыми качествами, зависящими в основном от мощности атомного реактора и формы корпуса, но и возможностью своевременно обнаружить цель, точно навести на нее оружие, обеспечить скрытность атаки и отхода. Чтобы освободить проектантов пр. 661 от диктата смежников, стремившихся навязать корабелам уже хорошо освоенные в производстве системы и агрегаты, правительственное постановление напрямую запрещало применение традиционных, ранее освоенных технических решений, материалов и оборудования. Кроме того, тактико-техническое задание флота в части, определявшей назначение корабля, наряду с боевыми задачами ставило цель комплексной отработки новых технических решений. При этом имелось в виду последующее их использование и на подводных лодках другого тактического назначения, в том числе на многоцелевых торпедных субмаринах и стратегических ракетоносцах.

Именно применительно к атомоходу пр. 661 началась разработка систем управления по курсу и глубине («Шпат»), предотвращения аварийных дифферентов и провалов в глубину («Турмалин»), управления общекорабельными системами, устройствами и забортными устройствами («Сигнал»), управления торпедной стрельбой («Ладога). Большинство из них (либо их модернизированные варианты), а также гидроакустический комплекс МГК-300 «Рубин» нашли применение на массовых атомоходах второго поколения, а часть из них - и на еще более современных кораблях. Однако такая перенасыщенность новой техникой создавала предпосылки для задержек в комплектовании и строительстве корабля.

Крылатая ракета «Аметист». Справа - стартовый агрегат.

На проектной стадии работы шли в основном в соответствии с заданными сроками их исполнения. В июне 1959 г. ЦКБ-16 выпустило предэскизный проект, в мае следующего года - эскизный, а в декабре -технический. Росло водоизмещение лодки (от 1900 до 5200 т), но максимальная скорость оставалась на уровне 38 узлов.

Правительственным постановлением от 6 сентября 1961 г. задавались основные тактико-технические элементы пр. 661, в основном соответствующие материалам технического проекта: водоизмещение - 5300 т, полная скорость - 37-38 узлов при мощности 40000л.с. на каждом из двух валов, дальность плавания - 35000-40000 миль при скорости 25-30 узлов, предельная глубина погружения - 400 м, автономность - 70 суток, вооружение - 10 крылатых ракет и четыре торпедных аппарата с общим боекомплектом 12 торпед. С 1959 г. на заводе №402 в Северодвинске началась подготовка к постройке корабля, которому был присвоен строительный номер 501, а в 1965 г. - тактический номер К-162.

Вслед за первым правительственным постановлением на разработку эскизного проекта было оформлено постановление от 1 апреля 1959 г., определившее проведение опытно-конструкторской работы по ракетному комплексу П-70 «Аметист». Требования к максимальной дальности увеличили до 80 км. Головным разработчиком ракеты (изделие 4К-66) и комплекса определили ОКБ-52, системы управления - ленинградский НИИ-49. Совместные летные испытания должны проводиться с борта атомохода пр. 661 в 1963 г.

Владимир Николаевич Челомей выделялся среди остальных ракетных академиков не только неизжитым со студенческих лет пристрастием к настоящей, насыщенной серьезной математикой науке, но и склонностью к смелому и массированному внедрению в свои конструкции новых технических решений, не отработанных ранее на других изделиях. В своем многотысячном коллективе он был не только довольно жестким руководителем, но и генератором идей.

Так, проектируемую ракету снабдили стартовым агрегатом, включавшим целую батарею из десятка небольших твердотопливных двигателей - по четыре для подводного хода и разгона после выхода из воды. Кроме того, сверху на два таких корпуса устанавливали еще и по совсем маленькому пороховому двигателю ПРД-73,предназначенному для сброса стартового агрегата. При этом каждый двигатель подводного хода и стартовик объединялись попарно общим цилиндрическим корпусом в так называемый «двухрежимный стартовый двигатель ПРД-71», разделяясь промежуточным днищем в форме усеченного конуса. Заряд стартового двигателя, расположенного впереди, набирался из семи цилиндрических шашек нитроглицеринового топлива с центральными каналами. Спереди шашки поджимались кольцом, сзади - решеткой. От промежуточного днища по центру двигателя подводного хода проходил газоход стартового двигателя, в просторечие именуемый «самоварной трубой», заканчивавшийся снаружи корпуса сопловым раструбом. Заряд двигателя подводного хода, также выполненный из нитроглицеринового топлива, представлял собой одну крупную шашку с очень широким цилиндрическим каналом, внутри которого и проходил упомянутый газоход. На заднем тороидальном днище располагалось относительно небольшое сопло двигателя подводного хода. Двигатель подводного хода работал 4,5 с, развивая тягу около тонны, а стартовый двигатель - 2,1 с при тяге несколько более 14 т. Стартовые двигатели с перегрузкой около 7 единиц разгоняли ракету до скорости порядка 500 км/ч.

Такое комплексирование двигателей подводного хода и собственно стартовиков было оригинальным и изящным конструкторским решением, уменьшающим габариты стартового агрегата и его массу. Но при жестко заданной последовательности работы этих двигателей данная схема ограничивала применимость стартового агрегата только подводным стартом. Это сужало тактические возможности подводной лодки и исключало использование «Аметиста» на надводных кораблях. Впервые на отечественных крылатых ракетах твердотопливным стал и маршевый двигатель - ПРД-72. В отличие от турбореактивного двигателя, он не требовал длительного «раскочегаривания», запускаясь за доли секунды. При дальности полета в полсотни километров его невысокие энергетические показатели оказались более или менее достаточными. А некоторая «дубовость» конструкции твердотопливных двигателей была вполне уместной с учетом мощных сжимающих нагрузок при воздействии давления на подводном участке траектории.

Но помимо экономичности к двигателю предъявлялись требования и по времени работы - не менее нескольких минут против считанных секунд, характерных для всех отечественных твердотопливных двигателей того времени. В ранее созданных двигателях цилиндрические пороховые шашки горели как снаружи, так и изнутри, со стороны центрального канала. В результате свод горения заряда даже относительно крупного двигателя измерялся сантиметрами, а полное время работы - секундами.

Старт КР «Аметист» с погруженного стартового комплекса у берегов Крыма.

Уже в то время был освоен способ радикально увеличить время работы твердотопливного двигателя. Наружные поверхности цилиндрического бесканального (сплошного) порохового заряда покрывались негорючим материалом - так называемой бронировкой, а торцевая поверхность оставалась открытой. За счет реализации торцевого горения величину свода и время работы двигателя можно было увеличить в десятки раз. Но по мере сгорания существенно перемещался центр тяжести топливного заряда и, соответственно, ракеты в целом. Излишне устойчивое изделие вяло реагировало на отклонение рулей и даже при исправной системе управления могло пролететь мимо цели. Дабы избежать этого, топливный заряд выполнили из двух шашек торцевого горения суммарной массой 1040 кг. Двигаясь от центра двигателя, пламя расходилось в обе стороны, равномерно «пожирая» как переднюю, так и хвостовую шашку. Центровка при этом практически не менялась. В середине двигателя разместили не только воспламенительное устройство, но и блок из трех наклонных под углом 18° к продольной оси ракеты и развернутых в сторону хвоста сопл. Вначале отработка велась на нитроглицериновом топливе, но при этом время работы не превышало 3 мин, что соответствовало дальности не более 40-60 км. В дальнейшем перешли на иную семесевую рецептуру, доведя время работы до 220 с, а дальность - до 80 км.

В отличие от П-6 и П-35, бортовая аппаратура ракеты должна была работать автономно, без корректировки со стреляющего корабля. К концу 1950-х гг. уже завершалась отработка первых советских катерных ракет П-15, аппаратура самонаведения которых самостоятельно захватывала и брала на автосопровождение надводную цель. Однако перед оружием дорогих и немногочисленных атомоходов ставились более ответственные боевые задачи, что потребовало определенного усложнения бортовой аппаратуры, реализации в ней элементарной логики выбора главной цели по величине отражающей поверхности и месту в ордере. Иначе все ракеты залпа вместо авианосца набросились бы на ближайший корабль охранения, тем более - на судно снабжения, дающее мощный сигнал от обильно установленных на его палубе устройств для передачи грузов.

Головным разработчиком ГСН и бортовой аппаратуры в целом был определен ленинградский НИИ-49 (ныне - ЦНИИ «Гранит»), главным конструктором системы управления - Б.И. Митрофанов, которого в дальнейшем сменил ОТ. Зайцев. Создание бортовой системы управления в НИИ-49 возглавил A.M. Каменский, корабельной аппаратуры - Б.П. Михеев. После наземной стендовой отладки аппаратуру ГСН разместили для летной отработки на стареньком самолете Ли-2.

Организация В.Н. Челомея не только по ведомственной принадлежности, но и по профессиональному опыту ведущих сотрудников относилась к авиационной промышленности. В соответствии с традициями технического обслуживания пилотируемых самолетов в корпусах первых ракет конца 1950-х гг. (П-5, П-6 и П-35) было выполнено немало люков, обеспечивающих удобство проведения регламентных работ. При изготовлении конструкций наряду со сваркой использовалась и клепка. На ракете подводного старта для обеспечения герметичности пришлось отказаться как от люков, так и от заклепок. Более широко стали применять литые конструкции. Поэтому еще в 1959 г. в опытном производстве ОКБ-52 провели большие работы по расширению литейного оборудования.

С самого начала работ по «Аметисту» стало ясно, что основным вопросом станет реализация подводного старта. Поэтому соответствующие полномасштабные эксперименты начали, не дожидаясь завершения создания бортовой аппаратуры. В результате первые натурные макеты ракеты запускались не с наземной пусковой установки, а с подводного стенда.

Проблема подводного старта уже на протяжении нескольких лет преодолевалась применительно к баллистическим ракетам. Отработка полноразмерных экспериментальных баллистических ракет началась с конца 1956 г. с использованием построенного в Николаеве на заводе №444 специального несамоходного плавучего сооружения ПС («Погружающегося стенда»). Невозможно было найти для проведения экспериментальных работ более живописного места: они осуществлялись у высоких берегов Крыма, у мыса Филолнт (восточнее Балаклавы).

Поскольку требовалось также оценить воздействие набегающего водного потока при стрельбе из движущейся лодки, вслед за созданием неподвижного стенда переоборудовали вполне современную по тем временам среднюю дизельную подводную лодку пр. 61ЗС-229 в опытную по пр. В613, навесив на нее с каждого борта позади ограждения рубки по вертикальной шахте для баллистических ракет. Первый пуск экспериментальной баллистической ракеты с опытной лодки состоялся 9 июля 1957 г.

Аналогичным образом шла отработка подводного старта крылатых ракет. В СКБ-143 спроектировали подводный стенд ПСА («А», разумеется, означало - «Аметист»), построенный в 1959-1960 г. на заводе №444 в Николаеве. Стенд оснастили разработанной в ЦКБ-34 пусковой установкой СМ-101 (в некоторых публикациях неверно названной СМ-10). 24 и 26 июня 1961 г. все в том же районе под Балаклавой с СМ-101 провели два первых пуска из-под воды, в которых использовались оснащенные натурными двигателями подводного хода и стартовиками габаритно-весовые макеты «Аметиста».

Работы шли успешно, но так как бортовая аппаратура не была готова, испытания прервали почти на год. Со стенда ПСА весной 1962 г. провели шесть автономных пусков ракет, уже оснащенных автопилотом и полным комплектом двигателей, включая маршевый. Четыре из этих пусков были вполне успешными. Всего с подводного стенда выполнили 10 пусков.

Атомная подводная лодка с крылатыми ракетами пр. 661.

К середине года на заводе №444 завершилось переоборудование в опытную лодку по пр. 61 ЗА серийной лодки пр. 613 С-72, ранее построенной на том же заводе (в 1953 г.) под строительным номером 410 и вступившей в строй Черноморского флота. Посередине кормовой части возвышалась коробчатая конструкция с размещенной внутри нее пусковой установкой СМ-103. В целом это сооружение приближенно имитировало фрагмент междубортного пространства атомохода с прикрывающей его крышкой люков легкого корпуса для пуска ракет. Для начала с лодки пустили еще пару автономных «аметистов», а 16 декабря 1962 г. приступили к летно-конструкторским испытаниям, выполнив первый пуск более или менее комплектной ракеты, который, к сожалению, закончился неудачей. После 22 июня испытания прервали: три из пяти выполненных к тому времени работ прошли явно неудачно. До конца года число пусков довели до семи, после чего лодка ушла на тот же завод в Николаев. Необходимость ее переоборудования по пр. 61 ЗАД определялась как выявившимися в ходе испытаний необходимыми доработками, так и расширением стоящих перед ней задач. Атомоход пр. 661 еще не был даже заложен, и на дизельную опытовую лодку возложили задачу обеспечения не только ленто-конструкторских, но и совместных испытаний.

Несмотря на то, что при штатном функционировании «Аметист» был приспособлен только к старту из-под воды, на время ремонта подводной лодки испытания решили продолжить с наземного стенда СМ-107, установленного на находящемся между Керчью и Феодосией полигоне Песчаная балка. По опубликованным А.Б. Широкорадом свидетельствам ветерана полигона Ю.С. Кузнецова, запущенная 11 марта 1964 г. ракета из-за отказа автопилота упала менее чем в 2 км от берега. Сразу найти ее не удалось. Как выяснилось в дальнейшем, при работающем под водой маршевом двигателе она ушла более чем на полтора десятка километров от места падения. Там-то ее совершенно случайно и подняли со дна рыбаки спустя 19 лет после пуска! К гордости ее конструкторов, большинство отсеков в течение почти двух десятилетий сохранили герметичность, удерживая все это время воздух в подводных условиях.

Испытания возобновились только летом, уже с переоборудованной по пр. 61 ЗАД лодки С-72. Из шести пусков только один прошел аварийно и один - частично удачно.

В ходе отработки выявилась не только техническая ненадежность, но и низкая помехозащищенность головки самонаведения «Конус». При этом имелось в виду даже не сплошное глушение эфира мощной вражеской корабельной или самолетной аппаратурой радиоэлектронного противодействия, а влияние элементарных естественных помех. На «Аметисте» впервые в СССР удалось реализовать столь малую высоту полета (60 м), что ГСН оказалась просто неработоспособной в условиях «свежей» погоды. Отражения от волн срывали процесс наведения.

К этому времени основные работы по «Аметисту» велись уже не в Реутове. Как известно, еще в 1958 г. расположенный в Москве (в районе метро «Семеновская») ГС НИИ-642 вместе с коллективом его конструкторов, разработавших ракеты «Щуку», КСЩ, ряд управляемых бомб, преобразовали в филиал челомеевского ОКБ-52, через пару лет получивший наименование филиал №2. Филиалом №1 к тому времени стал мощнейший завод №23 в Филях, где ранее работало ОКБ конструктора В.М. Мясищева, а филиалом № 3 - бывшее ОКБ-301 («фирма» скончавшегося к тому времени OA. Лавочкина).

Для срочного «лечения» радиолокационной аппаратуры «Аметиста», успешность функционирования которой напрямую зависела от радиотехнических свойств обтекателя ракеты, в филиале №3 была создана большая безэховая камера. По результатам анализа потребовалось использовать новый магнетрон, доработать интегратор в следящем приводе, переделать выпрямитель, усовершенствовать систему охлаждения. Аппаратура ГСН, по сути, была создана заново.

Атомная подводная лодка пр. 661.

Модель подводной лодки пр. 661 в Центральном военно-морском музее в Санкт-Петербурге.

Продольный разрез подводной лодки пр. 661.

Это позволило с 23 марта 1965 г. приступить к третьему этапу натурных работ, проводимых уже по программе совместных испытаний. Из 10 пусков четыре закончились неудачей, в основном по вине системы «Конус». После очередной аварии 11 ноября испытания вновь прервали до сентября следующего года, когда тремя полностью удачными пусками подтвердилась надежность ракеты. Предстояло испытать корабельную аппаратуру ракетного комплекса вместе с системой целеуказания, но так как лодка пр. 61 ЗАД не комплектовалась соответствующими техническими средствами, эти работы отложили до этапа сдачи в строй головного боевого атомохода. Всего с подводной лодки пр. 61 ЗАД выполнили 13 пусков.

Но завершались совместные испытания «Аметиста» не на «родном» атомоходе пр. 661, а на лодке пр. 670.

Нужно отметить, что использование титана в качестве основного конструкционного материала корабля пр. 661 было навязано вопреки позиции как ЦКБ-16, так и головной научной организации судостроительной отрасли ЦНИИ-45 (в дальнейшем - ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова). Позволяя снизить вес конструкции корпуса, это решение не давало значительного практического выигрыша, так как для данного корабля водоизмещение определялось не величиной архимедовой силы, потребной для компенсации веса его элементов, а объемами, необходимыми для размещения оборудования и экипажа. В конечном счете, это противоречие привело к парадоксальной ситуации. Для компенсации излишней плавучести на лодку загрузили на редкость много стального балласта - 4,5% от величины водоизмещения. Таким образом, значительная часть выигрыша в весе корпуса, достигнутого от внедрения титана, пропала даром.

Преимущества титана по показателям удельной прочности и жесткости в полной мере проявлялись при повышенных нагрузках на корпус, связанных с уходом еще более совершенных лодок на большие предельные глубины погружения, при условии уменьшения потребных внутренних объемов прочного корпуса лодок за счет миниатюризации оборудования в результате применения новой элементной базы, комплексирования систем, а также автоматизации процессов управления кораблем, обеспечивающей также и радикальное сокращение численности экипажа и, соответственно, объемов жилых помещений. Такая совокупность мероприятий была осуществлена к концу 1960-х гг. при создании комплексно автоматизированных торпедных подводных лодок пр. 705 и 705К, а в более поздние сроки - при постройке глубоководного атомохода пр. 685 - печально известного «Комсомольца».

При строительстве атомохода пр. 661 титановые сплавы, так и не реализовав ожидаемых достоинств, проявили ряд неожиданных недостатков. В значительной мере это явилось следствием неудовлетворительной отработанности технологии изготовления выполненных из них крупногабаритных конструкций. В процессе гидравлических испытаний уже собранные блоки отсеков растрескивались. Порой это свойство проявлялось с особым «цинизмом»: трещина возникала после снятия нагрузок, спустя несколько дней по завершении испытаний. Постепенно все эти проблемы были преодолены, но проявившиеся дефекты заставляли неоднократно переделывать уже готовые конструкции.

Атомная подводная лодка пр. 670.

Атомная подводная лодка пр. 670.

В еще большей мере задержал постройку лодки пр. 661 недостаточный объем общего производства титана в стране, которое на начало 1960-х гг. составляло всего полторы тысячи тонн в год. Сплавы из этого металла были только что освоены применением в отдельных узлах самолетов, ракет и их двигателей. Многим специалистам использование этого дефицитного материала в столь металлоемкой отрасли как судостроение, казалось бездумным расточительством. Тем более что применение титана предусматривалось не при строительстве единичных небольших глубоководных аппаратов, а в серийной постройке боевых атомоходов водоизмещением многие тысячи тонн. Не случайно, что, несмотря на то, что в середине 1960-х гг. для пр. 661 подобрали красивый шифр «Дельфин», на флоте за этим кораблем закрепилось неофициальное прозвище «Золотая рыбка» - дорогая лодка, на вес золота! Но в те годы экономика страны строилась по распределительному, а не по финансовому принципу. Применение титана в отечественном кораблестроении продолжалось до начала 1990-х гг. в основном для снижения водоизмещения лодок пр. 945 и 945А до уровня, обеспечивающего их проводку по внутренним водным путям на север страны с завода «Красное Сормово».

Примечательно, что на северодвинском заводе №402 (в дальнейшем - «Северное машиностроительное предприятие») постройка титановых лодок, начиная с пр. 661, велась в относительно небольшом цехе №42, первоначально предназначенном для сборки башен линкоров предвоенной программы, а затем использованном для строительства первенца нашего атомного флота- лодки К-3 («Ленинский комсомол»).

Так или иначе, сроки строительства лодки пр. 661 были безнадежно сорваны. Официальная закладка лодки, в дальнейшем получившей тактический номер К-162 (заводской номер 501), состоялась только 28 декабря 1963 г. По постановлению 1958 г. к этому времени лодка уже должна была заканчивать испытания! Дальнейшее строительство также сопровождалось мучительными задержками.