ВМ-4, В-5

Не близ­нецы и не братья

Основ­ными тре­бо­ва­ни­ями к под­вод­ным лодкам нового поко­ле­ния были повы­ше­ние их надеж­но­сти и живу­че­сти, а также умень­ше­ние габа­ри­тов ядерной уста­новки. Осно­ва­нием для начала работ стало Поста­но­в­ле­ние ЦК КПСС и СМ СССР, при­ня­тое в августе 1958 года.

С самого начала про­ек­ти­ро­ва­ние реак­то­ров шло по двум аль­тер­на­тив­ным напра­в­ле­ниям, научным руко­во­ди­те­лем которых высту­пал А. П. Алек­сан­дров. Научным руко­во­ди­те­лем и про­ек­тан­тами были опре­де­лены главные новации, отли­ча­ю­щие реак­тора второго поко­ле­ния:

• исклю­че­ние раз­вет­в­лен­ной системы тру­бо­про­во­дов первого контура;
• исполь­зо­ва­ние несколь­ких ком­пен­си­ру­ю­щих решеток с инди­ви­ду­аль­ными при­во­дами;
• переход на двух­ско­рост­ные цир­ку­ля­ци­он­ные насосы первого контура;
• повы­ше­ние ресурса всего обо­ру­до­ва­ния ППУ до 12 тыс. часов, а кам­па­нии актив­ной зоны — до 5 тыс. часов.

Первое напра­в­ле­ние, зани­маться которым было пору­чено ОКБ завода № 92 (г. Горький, главный кон­струк­тор И. И. Афри­кан­тов), пред­по­ла­гало переход на совер­шенно новые кон­струк­тор­ские решения, исклю­ча­ю­щие недо­статки пре­ды­ду­щей кон­струк­ции ядерной энер­гети­че­ской уста­новки. В ОКБ про­ек­том зани­мался сектор «Б», уже имевший опыт работы по соз­да­нию ядерной паро­пе­ре­гре­ва­ю­щей уста­новки (ППУ) для атом­ного ледо­кола «Ленин». Реактор раз­ра­ботки ОКБ получил индекс «ВМ-4».

Второе напра­в­ле­ние, где идейным руко­во­ди­те­лем явля­лось НИИ-8 (главный кон­струк­тор Н. А. Дол­ле­жаль), заклю­ча­лось в том, чтобы сохра­нив основ­ные схемно-ком­по­но­воч­ные решения реак­тора «ВМ-А», мак­си­мально модер­ни­зи­ро­вать его «узкие» места. Реактор второго поко­ле­ния для АПЛ кон­струк­ции НИИ-8 получил индекс «В-5».

Уста­новка «ВМ-4»

На первом этапе про­ек­ти­ро­ва­ния уста­новки кон­струк­то­рами ОКБ завода № 92 пре­ду­сма­т­ри­ва­лось про­ве­де­ние широ­ко­мас­штаб­ных поис­ко­вых работ по выбору типа уста­новки и основ­ных ком­по­но­воч­ных решений. На их осно­ва­нии выбор сделан в пользу блочной кон­струк­ции ППУ с водяным теп­ло­но­си­те­лем. Основ­ными кон­струк­тив­ными осо­бен­но­стями уста­но­вок такого типа были два блочных узла: «реактор — паро­ге­не­ра­тор» с сое­ди­не­нием по прин­ципу «труба в трубе» и «паро­ге­не­ра­тор — насос» первого контура.

В каче­стве основ­ного тех­ни­че­ского решения было принято дву­х­ре­ак­тор­ное испол­не­ние ядерной паро­про­из­во­дя­щей уста­новки (ЯППУ) с поборт­ным рас­поло­же­нием двух групп основ­ного обо­ру­до­ва­ния.

После рас­смо­тре­ния научным руко­во­ди­те­лем и ген­за­каз­чи­ком пред­ло­же­ний НИИ-8 и ОКБ завода № 92 было при­знано, что послед­нее в большей степени удо­вле­тво­ряет тре­бо­ва­ниям, предъ­я­в­ля­е­мым к АПЛ второго поко­ле­ния, и может быть реко­мен­до­вано для даль­нейшей про­ра­ботки. Впо­след­ствии уста­новка «ВМ-4» соз­да­ва­лась сразу для трех про­ек­тов АПЛ — проекты 670, 671 и 667, раз­ра­ба­ты­ва­е­мых раз­лич­ными кон­струк­тор­скими бюро.

Первый проект — для АПЛ проекта 671 — получил индекс ОК-300, второй — для АПЛ проекта 670 — индекс ОК-350, третий — для АПЛ проекта 667 — индекс ОК-700. Основ­ное обо­ру­до­ва­ние раз­лич­ных вари­ан­тов уста­новки было прак­ти­че­ски пол­но­стью уни­фи­ци­ро­вано, и ППУ отли­чались лишь коли­че­ством петель (4 или 5 на один реактор) и при­вяз­ками к фун­да­мен­т­ным кон­струк­циям реак­тор­ных отсеков. На АПЛ проекта 670 уста­на­в­ли­вался один реактор мощ­но­стью 90 МВт и одна турбина, на АПЛ проекта 671 — два реак­тора мощ­но­стью 72 МВт каждый и одна турбина и на АПЛ проекта 667 — два реак­тора мощ­но­стью 90 МВт каждый и две турбины. Тех­ни­че­ские проекты на ППУ ВМ-4 (ОК-300), ППУ ВМ-4-1 (ОК-350) и ППУ ВМ-4-2 (ОК-700) были утвер­ждены в апреле 1960 года, марте 1961 года и августе 1963 года соот­вет­ственно.

Соз­да­ние надеж­ных в экс­плу­а­та­ции ППУ ОК-300, ОК-350 и ОК-700 с мини­маль­ными массо-габа­рит­ными харак­те­ри­сти­ками стало воз­можно бла­го­даря ком­пак­т­ному рас­поло­же­нию обо­ру­до­ва­ния вокруг реак­тора, что поз­во­лило одно­вре­менно исполь­зо­вать его в каче­стве эле­мен­тов биоло­ги­че­ской защиты, а суще­ствен­ное сокра­ще­ние про­тя­жен­но­сти систем первого контура и сварных швов зна­чи­тельно повы­сило надеж­ность обо­ру­до­ва­ния.

Обо­ру­до­ва­ние уста­новки изго­та­в­ли­ва­лось с прочно-плот­ными кор­пу­сами, рас­считан­ными на дав­ле­ние первого контура. Так, корпуса и днища реак­то­ров ОК-300 и ОК-350 изго­та­в­ли­вались из пер­лит­ных сталей и сва­ри­вались авто­ма­ти­че­ской сваркой. Внутри корпус был обли­цо­ван анти­кор­ро­зи­он­ной наплав­кой, что повы­сило тех­ноло­гич­ность и надеж­ность обо­ру­до­ва­ния.

Была принята одно­за­ход­ная схема цир­ку­ля­ции теп­ло­но­си­теля через актив­ную зону, что упро­стило кон­струк­цию вну­трен­него блока реак­тора и сделало воз­мож­ным исполь­зо­ва­ние есте­ствен­ной цир­ку­ля­ции теп­ло­но­си­теля для рас­хо­ла­жи­ва­ния реак­тора.

В актив­ной зоне реак­тора исполь­зо­вались стер­жень­ко­вые и двух­коль­це­вые твэлы с ураном обо­га­ще­нием 21 % (зона с 2-х коль­це­выми твэлами ока­за­лась един­ствен­ной из зон, которая пол­но­стью выра­ба­ты­вала свой энер­го­ре­сурс). Про­ек­т­ный цикл пере­за­рядки актив­ной зоны соста­в­лял 8 лет.

Кон­струк­то­рам и про­ек­ти­ров­щи­кам при­шлось отка­заться от стен­до­вого про­тотипа, и первые штатные изделия для ППУ посту­пали сразу на монтаж в АПЛ. Чтобы ком­пен­си­ро­вать отсут­ствие пол­но­мас­штаб­ного стенда ОКБ сосре­до­то­чи­лось на поэле­мен­т­ной про­верке и отра­ботке обо­ру­до­ва­ния, для чего было создано более 200 стендов. В част­но­сти, были про­ве­дены тер­мо­ци­к­ли­че­ские испы­та­ния натур­ных моделей сое­ди­ни­тель­ных патрубков реактор-гене­ра­тор, голов­ных образ­цов кор­пу­сов реак­то­ров. В 1964 году голов­ные образцы реак­то­ров уста­но­вок ОК-300 и ОК-350 прошли ком­плекс­ные испы­та­ния на соби­ра­е­мость реак­то­ров и фун­к­ци­о­ни­ро­ва­ние систем упра­в­ле­ния и защиты, после чего были приняты межве­дом­ствен­ными комис­си­ями.

Опыт соз­да­ния АПЛ первого поко­ле­ния показал, что монтаж ППУ в реак­тор­ном отсеке из-за тесноты послед­него явля­ется самым трудным этапом в изго­то­в­ле­нии АПЛ. Новые ком­по­но­воч­ные решения создали пред­по­сылки для пере­носа боль­шого объема мон­таж­ных работ на пред­ста­пель­ные участки, что сокра­тило сроки монтажа и повы­сило его каче­ство. Для надзора над про­цес­сом монтажа ЯППУ на пред­при­ятия-изго­то­ви­тели АПЛ были напра­в­лены спе­ци­аль­ные бригады шеф-монтажа, набран­ные из числа спе­ци­али­стов ОКБ. Тем не менее, это не стало 100 % гаран­тией для исклю­че­ния инци­ден­тов на суше – они слу­чались, в том числе и ядерно-опасные.

Имели место и другие про­ис­ше­ствия. Так, в ноябре 1966 года на Сев­маш­пред­при­ятии при про­ве­де­нии гид­ро­ис­пы­та­ний реак­тора для АПЛ проекта 667 в аппа­рате, изго­то­в­лен­ном на Вол­го­град­ском заводе «Бар­ри­кады», было обна­ру­жено зна­чи­тель­ное число грязи и метал­ли­че­ской стружки. Этот случай сразу был квали­фи­ци­ро­ван как «чрез­вы­чайное про­ис­ше­ствие», так как он ставил под сомне­ние отсут­ствие посто­рон­них пред­метов в ранее изго­то­в­лен­ном обо­ру­до­ва­нии. Это спро­во­ци­ро­вало про­верку всех ранее смон­ти­ро­ван­ных реак­то­ров, из-за чего были отло­жены сроки сдачи ряда АПЛ про­ек­тов 670 и 667. Инци­дент завер­шился выпус­ком спе­ци­аль­ного нор­ма­тив­ного доку­мента, регу­ли­ру­ю­щего порядок закры­тия и вскры­тия обо­ру­до­ва­ния первого контура атом­ного под­вод­ного флота.

В начале 70-х годов выя­ви­лись два серьезных недо­статка ППУ типа ВМ-4: пре­ж­де­вре­мен­ная раз­гер­мети­за­ция твэлов стер­ж­не­вого типа и обра­зо­ва­ние трещин в стояках крышек реак­тора. Для их устра­не­ния были раз­ра­бо­таны новые кон­струк­ции актив­ных зон с модер­ни­зи­ро­ван­ными стер­ж­не­выми и коль­це­выми твэлами и усо­вер­шен­ство­вана кон­струк­ция крышки реак­тора.

В ходе экс­плу­а­та­ции АПЛ второго поко­ле­ния ядерные уста­новки про­де­мон­стри­ро­вали зна­чи­тельно воз­рос­шую надеж­ность систем и обо­ру­до­ва­ния. При более интен­сив­ной экс­плу­а­та­ции этих АПЛ коли­че­ство отказов или неис­прав­но­стей обо­ру­до­ва­ния было в десятки раз меньше по срав­не­нию с первым поко­ле­нием лодок.

АПЛ проекта 671 («Ёрш») соз­да­ва­лась как лодка-охотник и пред­на­зна­ча­лась для уни­что­же­ния аме­ри­кан­ских АПЛ с бал­ли­сти­че­скими ракетами. Голов­ная лодка К-38 была зало­жена в апреле 1963 года в Ленин­граде на Ново-Адми­рал­тейском заводе (ныне «Адми­рал­тейские верфи»). На АПЛ проекта 671 исполь­зо­вался один гребной вал, что поз­во­лило умень­шить водо­из­ме­ще­ние и шум­ность корабля и полу­чить зна­чи­тельно более высокую, чем у зару­беж­ных ана­ло­гов, под­вод­ную ско­рость. Реали­за­ция одно­валь­ной схемы поз­во­лила также раз­ме­стить в одном отсеке главный тур­бо­зуб­ча­тый агрегат и оба авто­номных тур­бо­ге­не­ра­тора со всем сопут­ству­ю­щим обо­ру­до­ва­нием, что обес­пе­чило умень­ше­ние отно­си­тель­ной длины корпуса лодки. В кон­струк­ции проч­ного корпуса было решено при­ме­нить новую сталь марки АК-29, что поз­во­ляло уве­ли­чить глубину погру­же­ния.

5 ноября 1967 был под­пи­сан акт о приемке в состав ВМФ СССР голов­ной лодки К-38 проекта 671, и она вошла в состав Север­ного флота. Всего было постро­ено 15 лодок проекта 671, основ­ная их часть служила на Север­ном флоте.

АПЛ проекта 670 («Скат») пред­на­зна­чались для уни­что­же­ния кора­блей, идущих в составе конвоев, в основ­ном — ави­а­нос­цев в составе ави­а­нос­ных ударных групп. Их стро­и­тель­ство велось на заводе «Красное Сормово», г. Горький. Под­вод­ная лодка имела двух­кор­пус­ную архи­тек­туру с верете­но­об­разными обво­дами легкого корпуса, име­ю­щего в носовой части эллип­ти­че­ское сечение, обу­сло­в­лен­ное раз­ме­ще­нием ракет­ного воо­ру­же­ния.

Первая АПЛ была спущена на воду 2 августа 1966 года. При­емный акт по голов­ному кораблю К-43 серии 670 был под­пи­сан 6 ноября 1967 года, и она вошла в состав Север­ного флота.

Всего было постро­ено 11 АПЛ проекта 670.

АПЛ проекта 667 соз­да­ва­лась как носи­тель бал­ли­сти­че­ских ракет с ядерной бое­голов­кой. После решения прави­тель­ства о смене исполь­зу­е­мого на ней воо­ру­же­ния проект получил индекс 667А («Навага»). Новые ракето­носцы стали име­но­ваться РПКСН (ракет­ный под­вод­ный крейсер стра­те­ги­че­ского назна­че­ния).

Лодка проекта 667 явля­лась двух­кор­пус­ной, носовая око­неч­ность имела оваль­ную форму, кор­мо­вая — верете­но­об­раз­ную. Прочный корпус цилин­дри­че­ского сечения диа­мет­ром 9,4 м раз­де­лялся на 10 отсеков, из которых реак­тор­ным являлся 7-й отсек. Главная энер­го­у­ста­новка номи­наль­ной мощ­но­стью 52 тыс. л.с. состо­яла из авто­номных блоков правого и левого борта. В состав каждого блока входили водо­во­дя­ной реактор ВМ-4-2 (ОК-700), паро­тур­бин­ная уста­новка с тур­бо­зуб­ча­тым агре­га­том и тур­бо­ге­не­ра­тор.

Стро­и­тель­ство под­вод­ных лодок по проекту 667А велось быстрыми темпами. Первый АПЛ К-137 проекта 667А зало­жили на Север­ном маши­но­стро­и­тель­ном заводе 9 ноября 1964 года. Спуск на воду состо­ялся 28 августа 1966 года, а 1 сен­тя­бря начались сда­точ­ные испы­та­ния. АПЛ К-137 всту­пила в строй 5 ноября 1967 года и 24 ноября была пере­дана в состав Север­ного флота.

Серия 667А стала самой мно­го­чи­с­лен­ной из всех про­ек­тов совет­ских АПЛ и имела большое число моди­фи­ка­ций. В период с 1967 по 1974 гг. было постро­ено 34 судна про­ек­тов 667А и 667АУ.

Все лодки про­ек­тов 671, 670 и 667 были выве­дены из состава флота с 1989 по 1997 гг.

Уста­новка «В-5»

Фак­ти­че­ски работы по уста­новке «В-5» начались задолго до выхода выше­у­ка­зан­ного поста­но­в­ле­ния. С 1955 года НИИ-8 зани­ма­лось раз­ра­бот­кой уста­новки «ВК» с водо-водяным реак­то­ром для АПЛ проекта 639. Её осо­бен­но­стями явля­лись раз­ме­ще­ние в актив­ной зоне несколь­ких легких органов ком­пен­са­ции избы­точ­ного запаса реак­тив­но­сти, одно­хо­до­вая схема дви­же­ния воды в актив­ной зоне, объе­ди­не­ние в блок основ­ного обо­ру­до­ва­ния уста­новки и др. Фак­ти­че­ски уста­новка «ВК» являла собой кон­струк­цию первой блочной паро­про­из­во­дя­щей уста­новки, дока­зав­шей в даль­нейшем свою эффек­тив­ность.

В 1958 году работы по проекту 639 были пре­кра­щены, и все нара­бо­тан­ные идеи спе­ци­али­сты НИИ-8 исполь­зо­вали для соз­да­ния реак­тор­ной уста­новки второго поко­ле­ния для АПЛ проекта 661. Боевым назна­че­нием новой под­вод­ной лодки была борьба со ско­рост­ными кора­б­лями охра­не­ния и ави­а­нос­цами против­ника.

Тех­ни­че­ский проект ППУ «В-5» был под­го­то­в­лен НИИ-8 сов­местно с ЛИПАН в ноябре 1959 года. Дву­х­ре­ак­тор­ная уста­новка «В-5» отли­ча­лась рядом новых тех­ни­че­ских решений. Так, наи­бо­лее крупное обо­ру­до­ва­ние и часть ради­а­ци­он­ной защиты раз­ме­ща­лась на фун­да­мен­т­ных балках, не при­со­е­ди­нен­ных к проч­ному корпусу лодки, что снижало дина­ми­че­ское воз­действие на обо­ру­до­ва­ние. В каче­стве основ­ного мате­ри­ала ради­а­ци­он­ной защиты стал исполь­зо­ваться более эффек­тив­ный сер­пен­ти­ни­то­вый бетон. Кроме того, для уста­новки была раз­ра­бо­тана единая система кон­троля дистан­ци­он­ного и авто­ма­ти­че­ского упра­в­ле­ния.

При раз­ра­ботке проекта ППУ «В-5» впервые в прак­тике НИИ-8 для сложных мно­го­ва­ри­ан­т­ных рас­четов актив­ной зоны исполь­зо­вались элек­тронно-вычи­с­ли­тель­ные машины.

Из-за жестких сроков реали­за­ции проекта при­шлось отка­заться от стро­и­тель­ства назем­ного про­тотипа (стенда) для про­верки правиль­но­сти при­ня­тых про­ек­т­ных и кон­струк­тор­ских решений, огра­ни­чив­шись исполь­зо­ва­нием ряда экс­пе­ри­мен­таль­ных стендов. Так, вместо аналога стенда 27/ВМ было принято решение создать пол­но­раз­мер­ный теп­ло­ги­д­ра­в­ли­че­ский (нея­дер­ный) стенд на Ижор­ском заводе — изго­то­ви­теле ППУ «В-5», чтобы мак­си­мально отра­бо­тать на нем кон­струк­тор­ские и тех­ноло­ги­че­ские новации. Поэтому на Ижор­ском заводе велось изго­то­в­ле­ние сразу трех ком­плек­тов обо­ру­до­ва­ния уста­новки: одного – для теп­ло­ги­д­ра­в­ли­че­ского стенда, и двух — для буду­щего корабля.

В ЛИПАН (Инсти­тут атомной энергии) был соо­ру­жен кри­ти­че­ский стенд, на котором изу­чались физи­че­ские харак­те­ри­стики реак­тора.

Стро­и­тель­ство опытной лодки проекта 661 («Анчар») в Севе­ро­двин­ске после её закладки в декабре 1963 года рас­тя­ну­лось на долгих 5 лет. Главная причина отста­ва­ния от графика заклю­ча­лась в том, что корпус лодки должен был изго­та­в­ли­ваться из титана, про­из­вод­ство кото­рого в СССР только нала­жи­ва­лось.

Ядерные реак­тор­ные уста­новки на лодке рас­по­ла­гались в 5 отсеке. Главная энер­гети­че­ская уста­новка состо­яла из двух авто­номных групп — правого и левого борта. Каждая группа вклю­чала в себя атомную паро­про­из­во­дя­щую уста­новку «В-5» с реак­то­ром, тур­бо­зуб­ча­тый агрегат (главный судовой дви­га­тель, состо­я­щий из несколь­ких турбин и зуб­ча­той пере­дачи) и авто­номный тур­бо­ге­не­ра­тор. Номи­наль­ная теп­ло­вая мощ­ность каждого реак­тора соста­в­ляла 177,4 МВт.

Водо-водяной реактор и раз­ме­щен­ные вокруг него секции пря­мо­точ­ных паро­ге­не­ра­то­ров, вклю­чен­ные на свои гид­ро­ка­меры, сое­ди­ня­лись патрубками «труба в трубе». При­ня­тая «плотная» ком­по­новка и раз­ме­ще­ние обо­ру­до­ва­ния затруд­няли обес­пе­че­ние его ремон­то­при­год­но­сти, и задача сохра­не­ния рабо­то­с­по­соб­но­сти уста­новки при отдель­ных отказах секций ПГ реша­лась за счет воз­мож­но­сти отсе­че­ния секций в ремон­т­ные периоды. Агре­га­ти­ро­ва­ние каждой из двух ППУ, уста­но­в­лен­ных на АПЛ, с кон­струк­тор­ской точки зрения, отли­ча­лось исклю­чи­тель­ной ори­ги­наль­но­стью и сме­ло­стью про­ек­т­ных решений.

Первая блочная ППУ «В-5» по удель­ной массе в 2 раза, а по насы­щен­но­сти энер­го­от­сека в 2,5-3 раза пре­вос­хо­дила лучшие достиг­ну­тые к этому времени пока­за­тели.

В декабре 1968 года АПЛ спус­ка­ется на воду, а через год, после про­ве­де­ния всех необ­хо­ди­мых испы­та­ний пере­да­ется в военно-морской флот. Во время госу­дар­ствен­ных ходовых испы­та­ний лодка про­де­мон­стри­ро­вала уни­каль­ные ходовые каче­ства — на мощ­но­сти реак­то­ров в 80 % от номи­наль­ной была развита ско­рость под­вод­ного хода в 42 узла, а во время опытной экс­плу­а­та­ции на полной мощ­но­сти ЯЭУ — 44,7 узла, что по сей день явля­ется мировым рекор­дом.

Опытная экс­плу­а­та­ция под­вод­ной лодки закон­чи­лась в декабре 1971 года. АПЛ, полу­чив­шая индекс «К-162» (с 1978 года — К-222), в сен­тя­бре того же года вышла на боевую службу, в ходе которой суб­ма­рина прошла в район эква­тора до Бра­зиль­ской впадины от Грен­лан­д­ского моря. В ходе данного пере­хода под­лодка вела сопро­во­жде­ние ави­а­носца «Сара­тога» (США), который несколько раз пытался ото­рваться от под­лодки, раз­ви­вая ско­рость больше 30 узлов, но достичь жела­е­мого резуль­тата не удалось. Более того, атомная под­лодка, осу­ще­ст­вляя маневры, иногда опе­ре­жала аме­ри­кан­ское судно. За два с поло­ви­ной месяца похода, лодка под­ни­ма­лась на поверх­ность всего лишь раз.

Из-за исполь­зо­ва­ния титана лодка проекта 661 ока­за­лось очень дорогой, за что полу­чила назва­ние «Золотая рыбка». По этой же причине лодка в серию не пошла, остав­шись един­ствен­ным кора­блем. Про­с­лу­жила в составе ВМФ до 1998 года.

---

Фотогалерея‍2