28 августа 1958 года вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О создании новой скоростной подводной лодки, энергетических установок новых типов и развитии научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектных работ для подводных лодок».
Этим постановлением предусматривалось, в частности, решение следующих задач: увеличение скорости атомных подводных лодок в два, а глубины погружения – в полтора раза; создание атомных энергетических установок новых типов уменьшенных габаритов со снижением суммарного удельного веса реакторной и турбинной установок в полтора-два раза; создание новых комплексов малогабаритных ракет с большой дальностью стрельбы и стартом из-под воды; разработка гидроакустической и навигационной аппаратуры, приборов и автоматики, обеспечивающих управляемость и боевое использование подводных лодок новых типов на полных скоростях; совершенствование зашиты подводных лодок от мин, торпед и реактивного оружия; уменьшение водоизмещения и размеров атомных подводных лодок; улучшение условий обитаемости личного состава; создание на основе новейшей техники и внедрение в производство приборов, аппаратуры и оборудования, имеющих в полтора-два раза меньшие размеры, чем у существующих образцов; создание и внедрение в производство материалов новых видов.
Для комплексного решения этих задач ЦКБ-16 Государственного комитета по судостроению поручили в 1958 году начать работы по проектированию опытной подводной лодки проекта 661. Главным конструктором корабля стал начальник бюро Н.Н. Исанин, а его заместителями В.В. Борисов (общепроектные вопросы и корпусная часть), Н.Ф. Шульженко (энергетическая установка), П.И. Семенов (автоматика и приборно-измерительная техника), В.А. Положенцев (электрооборудование) и А.П. Антонович (системы обитаемости).
Позднее для обеспечения координации работ по созданию новых образцов оборудования заместителем главного конструктора был назначен Е.С. Корсуков; руководители группы технической помощи бюро на заводе-строителе Ф.Г. Дергачев и Б.Е. Пукшанский также стали заместителями главного конструктора. Главным наблюдающим от ГУК ВМФ был капитан 1 ранга Ю.Г. Ильинский, затем его сменил капитан 2 ранга В.Н. Марков.
Головными исполнителями работ по проекту 661 стали:
по проектированию, постройке и отработке подводной лодки (главный конструктор Н.Н. Исанин) – ЦКБ-16 и завод № 402 Государственного комитета Совета Министров СССР (Госкомитета) по судостроению;
по энергетической установке (научный руководитель академик А.П. Александров, главный конструктор Н.А. Доллежаль) – Институт атомной энергии Академии наук СССР и НИИ-8 Министерства среднего машиностроения;
по комплексу вопросов гидродинамики, прочности и зашиты (руководитель работ В.И. Першин) – ЦНИИ-45 Госкомитета по судостроению;
по комплексу вопросов создания металлических материалов и их сварки (руководитель работ Г.И. Капырин) – ЦНИИ-48 Госкомитета по судостроению;
по бесконтактной централизованной комплексной системе автоматического управления, регулирования и защиты реакторной установки (главный конструктор Е.К. Беляков) – МНИИ-1 Госкомитета по судостроению;
по комплексу гидроакустического вооружения (главный конструктор Н.Н. Свиридов) – НИИ-3 Госкомитета по судостроению;
по комплексу навигационного оборудования (главный конструктор В.И. Маслевский) – НИИ-303 Госкомитета по судостроению;
по комплексной системе приборов стабилизации по глубине и автоматического управления движением подводной лодки (главный конструктор В.Ф. Печурин) – НИИ-49 Госкомитета по судостроению. Этим же постановлением утверждались планы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, планы создания новых лабораторий и производственных участков в научно-исследовательских институтах и конструкторских бюро, испытательных стендов на заводах, строительства новых и расширения имеющихся цехов.
В качестве соисполнителей привлекались такие известные заводы, как Ижорский, Кировский, Балтийский, «Электросила», Московский электролизный, Харьковский электромеханический и многие другие. Работы по проекту 661 расценивались в планах подводного судостроения как первоочередные.
В конце 1963 года Н.Н. Исанин получил назначение на должность начальника СКБ-143, и с этого времени до 1965 года обязанности главного конструктора проекта 661 он исполнял по совместительству; затем на должности главного конструктора проекта его сменил новый начальник ЦКБ-16 Н.Ф. Шульженко.
В начале проектных работ выявилось большое число сложных научных и технических проблем. К числу принципиальных вопросов относились: количественный состав и тип основного оружия, архитектурный тип корабля, состав и тип главной энергетической установки, число гребных валов, запас плавучести и связанная с ним конструктивная схема корабля, материал корпуса.
Чтобы дать ответы на эти вопросы, было разработано 14 вариантов предэскизного проекта. После их рассмотрения выяснилось, что по водоизмещению только один вариант соответствовал требованиям постановления, но при этом из-за недостаточной мощности энергетической установки заданная скорость не обеспечивалась.
В остальных вариантах достичь близкого к заданному значению водоизмещения можно было только за счет снижения требований тактико-технического задания, выданного флотом, в части надежности и боевой эффективности. В этом случае подводная лодка была бы одновальной и имела уменьшенное количество контейнеров ракетного оружия, что, по мнению ЦКБ-16, являлось совершенно неприемлемым. Более того, для успешного решения задачи борьбы с авианосцами проектировщики предложили увеличить число крылатых ракет с восьми до десяти–двенадцати, указывая, что водоизмещение при этом возрастет незначительно.
Предэскизный проект поступил на утверждение Военно-Морского Флота и Госкомитета по судостроению в июле 1959 года. Для его рассмотрения создали несколько экспертных комиссий: по кораблестроительной части, энергетической установке, электромеханической части и по материалам для корпуса, устройств, систем и механизмов. В качестве основного оружия на этой стадии проектирования рассматривались два комплекса: стартующие из надводного положения самолеты-снаряды (главный конструктор Г.М. Бериев) и крылатые ракеты со стартом из-под воды (генеральный конструктор В.Н. Челомей). Вопрос был решен в пользу последнего.
1 апреля 1959 года вышло постановление о разработке первой в мире противокорабельной крылатой ракеты с подводным стартом «Аметист».
В состав основных разработчиков вошли: головной по ракете – ОКБ-52, головной по пусковой установке – ЦКБ-34, головной по системе управления – ЦНИИ-49. ЦКБ-16 занималось вопросами размещения комплекса «Аметист» на атомной подводной лодке проекта 661 и переоборудования подводной лодки проекта 613 для экспериментальных и конструкторских испытаний комплекса.
Надо сказать, что военно-политическое руководство страны придавало большое значение оснащению флота крылатыми ракетами.
К июню 1959 года по проектам, разработанным ЦКБ-18, в состав ВМФ вошли дизельные подводные лодки проектов П-613 и 644, вооруженные крылатыми ракетами П-5, предназначенными для стрельбы по площадям; старт производился только из надводного положения.
Таким образом, Военно-Морскому Флоту, ОКБ-52 и ЦКБ-16 пришлось совместно решать задачу создания крылатых ракет с подводным стартом и их размещения на лодке проекта 661, как говорится, «с чистого листа».
Первый пуск макета крылатой ракеты «Аметист» из подводного положения был произведен 24 июня 1961 года.
12 декабря 1962 года начались летно-конструкторские испытания с переоборудованной подводной лодки проекта 613, завершившиеся 30 сентября 1967 года.Контрольный пуск ракеты «Аметист» с головной атомной подводной лодки проекта 670 состоялся 1 ноября того же года. В ходе этих длительных, не всегда успешных, испытаний производилась доработка конструкции ракеты, системы управления и корабельных систем комплекса.
В результате в 1968 году на вооружение флота поступила первая в мире противокорабельная ракета с подводным стартом. Запуск ракеты «Аметист» осуществлялся с глубины 30 м под углом к горизонту из предварительно затопленного забортной водой контейнера. Крылья ракеты автоматически раскрывались под водой сразу же после выхода из контейнера. Под водой же срабатывали стартовые двигатели подводного хода, а после вылета ракеты на поверхность включались стартовые двигатели воздушной траектории, а затем и маршевый двигатель. Полет проходил на высоте 60 м с дозвуковой скоростью.
На испытаниях максимальная дальность стрельбы составила 70 км. Ракета «Аметист» имела автономную бортовую систему управления, реализованную по принципу «выстрелил и забыл». Система управления сама выбирала цель из нескольких обнаруженных, основываясь на анализе энергетических характеристик, отраженных от цели сигналов радиолокационной головки и геометрических признаков расположения целей в полученной радиолокационной картине, например, места авианосца в авианосном ордере.
Наряду с многими достоинствами ракета «Аметист» имела и ряд недостатков. В первую очередь это были малая дальность стрельбы, недостаточные помехозащищенность и избирательность бортовой системы управления. Кроме того, ракета была не универсальной – пуск производился только с подводной лодки и только в погруженном положении. Эти и другие недостатки обусловили то, что комплекс «Аметист» поступил на вооружение только подводных лодок проектов 661 и 670.
При разработке предэскизного проекта 661 рассматривались три альтернативных варианта выбора материала корпуса: сталь, титановый сплав и алюминий. Нецелесообразность применения алюминия доказывалась достаточно убедительно, а вот интерес к титановым сплавам, как к особому конструкционному материалу с высокой прочностью при малом удельном весе, высокой коррозионной стойкостью, немагнитностью, оправдывался специфическими условиями эксплуатации подводной лодки, когда снижение веса конструкций и повышение долговечности оказывались особенно ценны.
В те годы в СССР только начиналось освоение титановых сплавов, их производства и обработки, технологии изготовления из них элементов конструкций. Хотя ЦКБ-16 не возражало против их применения, существовали серьезные опасения, что внедрение титана может послужить причиной срыва срока сдачи первой опытной подводной лодки проекта 661 в 1963 году. Но, так как на этой стадии проектирования водоизмещение корабля определялось весовой нагрузкой, а не объемами, то переход от стали к титановому сплаву обеспечивал некоторое снижение водоизмещения.
С учетом значимости титанового сплава для перспективных подводных лодок с увеличенной глубиной погружения, Государственный комитет по судостроению принял, несмотря на скептицизм отдельных представителей флота и промышленности, решение о применении этого сплава на подводной лодке проекта 661. Фактор высокой стоимости титановых сплавов по сравнению со сталью во внимание, естественно, не принимался.
Именно тогда, в 1959 году, по результатам предэскизного проектирования было принято постановление правительства о проведении работ по созданию титановых сплавов для изготовления из них листового и профильного проката, штамповок, поковок, отливок и труб для отечественных подводных лодок. Таким образом, работы по проектированию подводной лодки проекта 661 явились решающим стимулом становления титанового производства в нашей стране.
Следует отметить, что на последующих стадиях проектирования, вследствие увеличения объемного водоизмещения по условия размещения оборудования, эффект от применения титанового сплава снизился. По результатам постройки пришлось уложить 562 т твердого балласта, что подтверждает целесообразность применения титана на подводных лодках с большой глубиной погружения.
Еще одним важным вопросом был тип атомной энергетической установки. Рассматривались два варианта: с водой и с жидким металлом (сплав свинца и висмута) в первом контуре. Второй вариант потенциально давал некоторый выигрыш по водоизмещению, однако использование жидкометаллического теплоносителя имело и свою оборотную сторону. При эксплуатации необходимо было постоянно поддерживать сплав в жидком (разогретом) состоянии, поэтому во избежание его «замораживания» установка не могла быть просто остановлена, как это делалось на подводных лодках с водо-водяным реактором, – требовалось обеспечить постоянный паровой обогрев первого контура, что значительно усложняло и удорожало систему базирования.
Однако решающим аргументом в пользу выбора водоводяной установки стало отставание сроков разработки реактора с жидкометаллическим теплоносителем от запланированного срока сдачи подводной лодки (1963 год).
По итогам рассмотрения материалов предэскизного проекта были сделаны следующие выводы: подтверждена возможность постройки подводной лодки с десятью–двенадцатью ракетами и скоростью хода 37–38 уз. Водоизмещение по всем вариантам (кроме одновальной лодки с минимальным запасом плавучести) превышает заданное; превышение водоизмещения против заданного является в основном следствием выполнения требований Военно-Морского Флота (по непотопляемости и всплытию с грунта с затопленным отсеком и по применению двухвальной установки).
Благодаря применению двухвальной установки сложилось мнение, что на подводной лодке не требуется размещение вспомогательной дизель-генераторной установки. Необходимо отметить, что последующий опыт эксплуатации выявил ошибочность такого подхода.
После принятия Государственным комитетом по судостроению и Военно-Морским Флотом окончательных решений по составу оружия, архитектуре, энергетической установке, другим принципиальным вопросам и утверждения тактико-технического задания министром обороны Р.Я. Малиновским с февраля 1960 года начались работы по эскизному проектированию.
Правительственным постановлением к ним привлекались 33 совнархоза, 5 государственных комитетов, 5 союзных и республиканских министерств и ведомств, которым подчинялись 172 соисполнителя – ведущие научно-исследовательские институты, проектные и конструкторские организации, заводы. Для обеспечения поставок вновь разрабатываемого оборудования, механизмов, средств автоматики, приборной техники и материалов было выполнено 398 контрагентных работ и утверждено 250 технических условий.
Значительная часть разработанных образцов оборудования или их модификаций была в дальнейшем применена при создании подводных лодок II поколения. С целью определения оптимальных решений по обеспечению выполнения требований тактико-технического задания эскизный проект разрабатывался в пяти вариантах, отличающихся друг от друга конструкцией, компоновкой прочного корпуса и конкретными техническими решениями по отдельным частным вопросам.
Во всех вариантах принимались: двухвальная энергетическая установка с двумя ядерными реакторами; в качестве материала корпуса – титановый сплав; глубина погружения – 400 м; система воздуха высокого давления, рассчитанная на давление 400 кгс/см²; система гидравлики с давлением 150 кгс/см²; трехфазный переменный ток напряжением 380 В и частотой 50 Гц в бортовой сети; серебряно-цинковая аккумуляторная батарея; навигационный комплекс «Сигма-661»; гидроакустический комплекс «Рубин»; крылатые ракеты «Аметист» в качестве основного оружия.
Согласно тактико-техническому заданию подводная лодка проекта 661 предназначалась для выполнения следующих задач: уничтожение крылатыми ракетами авианосцев и быстроходных кораблей из состава авианосно-ракетных соединений; проверка основных тактико-технических характеристик и взаимодействия работы установленных на подводной лодке новых образцов вооружения и технических средств: ракетного и торпедного оружия, паротурбинной установки и электрооборудования, корабельной системы управления стрельбой, гидроакустического и навигационного комплексов, комплексов радиосвязи, радиоразведки и радиолокации, защиты от акустического и электромагнитного оружия, систем автоматизации, дистанционного управления и контроля энергетической установки, электрооборудования; проверка скоростных и маневренных качеств подводной лодки и средств, обеспечивающих автоматическое управление и борьбу с аварийными провалами и дифферентами; отработка новых материалов для изготовления корпуса и оборудования подводной лодки.
Трудность проектирования заключалась в том, что на новой лодке не разрешалось применять ранее освоенные материалы, технические средства, оборудование, приборную технику, системы автоматики. Все это требовалось создавать заново на базе последних достижений науки, техники и производства. Естественно, это удлиняло сроки как проектирования, так и строительства подводной лодки. Успешному итогу новых разработок в значительной степени способствовало тесное сотрудничество контрагентских организаций с ЦКБ-16.
Представители бюро – В.А. Коротич, Н.Л. Мошенский, В.Г. Зак, Д.Ф. Ошеров, Л.Г. Эйхгорн, И.Ш. Левин, Б.А. Горбунов, Н.И. Плющев, И.Н. Савинова, А.Л. Гозин, М.Ф. Шапошников, В.А. Захаров и многие другие – систематически посещали лаборатории и стенды научно-исследовательских и проектных организаций, участвовали в испытаниях на полигонах.
На всех стадиях проектирования, постройки, испытаний и сдачи подводной лодки самое активное участие принимали специалисты Главного управления кораблестроения Д.Ф. Жиляев, К.М. Кулагин, Н.А. Полевщиков, Г.А. Плугатырев, Ю.А. Беликов и другие.
Создание новых образцов в ряде случаев потребовало, кроме проверок на испытательных стендах, отработки и испытаний в реальных морских и океанических условиях будущего использования. С этой целью Военно-Морской Флот выделил три подводные лодки, которые прошли переоборудование по проектам ЦКБ-16:
на Николаевском заводе – лодка проекта 613 под проект 613АД для испытаний крылатых ракет «Аметист»;
во Владивостоке на «Дальзаводе» – лодка проекта 611 под проект 611РУ для испытаний гидроакустического комплекса «Рубин»; в Мурманске на CP3-35 – лодка проекта ПВ611 под проект 611РА для испытаний гидроакустической станции миноискания «Радиан-1».
Кроме того, для проведения корабельных испытаний на атомной подводной лодке проекта 627А (заводской номер 254) были установлены опытные образцы аппаратуры автоматического управления движением подводной лодки «Шпат» и «Турмалин», а головной образец навигационного комплекса «Сигма» установили, для проведения корабельных испытаний, на атомной подводной лодке К-181 проекта 627А. В программу этих испытаний входил и поход лодки в район Северного полюса.
Подводная лодка проекта 661 могла полноценно выполнять боевые задачи лишь при наличии на ней эффективных систем подводного наблюдения, целеуказания оружию, навигации и связи. С этой проблемой успешно справился НИИ-3, разработавший отечественный гидроакустический комплекс «Рубин», являвшийся качественным скачком в морском приборостроении и включавший в себя много новых разработок: переход на более низкие частоты работы комплекса, связанный с реализацией эффекта сверхдальнего распространения сигнала при наличии подводного звукового канала, единую главную антенну, звукопрозрачный обтекатель оригинальной конструкции.
При этом большие размеры единой главной антенны диктовали нетрадиционную по тому времени «тупорылую» форму носовой оконечности. Заметим, что в дальнейшем все отечественные атомные подводные лодки приняли «на вооружение» подобную форму носовой оконечности.
Этим же институтом для лодки проекта 661 была создана первая отечественная гидроакустическая станция обнаружения якорных мин «Радиан-1».Она, как и гидроакустический комплекс «Рубин», впоследствии использовалась на многих проектах атомных подводных лодок II поколения. Аналогичная «Радиану-1» станция обнаружения якорных мин и навигационных препятствий была создана в США только в 1975 году.
НИИ-303 в весьма сжатые сроки разработал первый отечественный всеширотный навигационный комплекс «Сигма», обеспечивавший подводное, подледное плавание и свободное маневрирование атомных подводных лодок во всех широтах.
После утверждения в июле 1960 года эскизного проекта бюро приступило к разработке технического проекта (выполнявшегося уже в одном варианте), которая завершилась в декабре того же года. В ходе разработки технического проекта в носовой части подводной лодки три цилиндра прочного корпуса заменили «восьмерочной» конструкцией, расположенной в вертикальной плоскости, что позволило перенести в нее ряд постов и оборудования.
Освободившаяся площадь использовалась для улучшения условий обитаемости при численности экипажа, увеличившейся до 75 человек. По результатам самоходных испытаний модели, с целью повышения пропульсивных качеств, кормовой оконечности, по предложению сотрудника бюро Н.В. Семченкова, была придана форма так называемой «раздвоенной кормы».
Ф. Г. ДЕРГАЧЕВ «Первая в мире титановая высокоскоростная подводная лодка проекта 661» сборник «Гангут» вып. 14, с. 56–75