Nem volt előre megtervezve, de a szovjet haditengerészeti stratégia egyik alapeleme, azaz a tömeges, hajók elleni robotrepülőgépekkel végrehajtott csapás egyik újabb oszlopa következik a blogon. Az egészet nagy mértékben támogató és összefogó, Legenda műholdas célfelderítő rendszer, a Tu-22M bombázók, illetve a többfeladatú, de e téren is félelmetes Orlan/Kirov osztályú csatacirkálók után ezúttal a Projekt 949 osztályú atomtengeralattjáró ismertetője következik.
És rokon még a blogon ezzel a kvázi-sorozattal a robotrepülőgépes bombázók elhárítására tervezett F6D Missileer posztja.
Szuperszonikus csapás merülésből
1967-ben állt szolgálatba a K-43, a Projekt 670 osztályú (nyugaton: Charlie), hajók elleni robotrepülőgépekkel felszerelt, nukleáris tengeralattjáró (SSGN) a Szovjet Haditengerészetnél. Ezeket a 60-70 km effektív hatótávú P-70 Ametiszt, majd később P-120 Malachit, szubszonikus robotrepülőkkel látták el, minden esetben 8 darabbal. Már abban az évben megkezdték az előzetes tanulmányokat, előkészítendő a következő, az amerikai hordozókötelékek elleni harcra szolgáló osztály megtervezését. Erre mindenképpen szükség is volt, mivel a következő évben, 1968-ban már megkezdődött a Nimitz osztályú, immár atommeghajtású hordozók első, névadó példányának építése az Amerikai Egyesült Államokban. 1974-ben állt szolgálatba az anyahajós tengeralattjáró-elhárító Lockheed S-3 Viking, felváltva a lassú S-2 Trackert, miközben a szárazföldi telepítésű P-3 Orion járőrtípust is rendszeresen modernizálták. A CBG, azaz a Carrier Battle Group (hordozó harccsoport) mellé kirendelt vadásztengeralattjárók egyre korszerűbb típusaival együtt ezek a fejlemények azt jelentették, hogy egy SSGN több száz kilométerre szorult a célpontját jelentő anyahajótól, ha biztonságban akart maradni. Ezért egy 500-550 km hatótávolságú, új, nagy robotrepülőgépre, és azt ezt hordozni képes tengeralattjáróra lett szükség. Ennek az új SSGN-nek a méretét pedig az általa bevethető robotgépek száma is alapjaiban befolyásolta. A jövőben várható volt ugyanis a hordozókötelék légvédelmének erősödése, természetes reakcióként a szovjet fenyegetésre. 1974-től szolgálatba is állt az F-14 Tomcat, és ez az E-2 Hawkeye AWACS típussal együttműködve messzire kitolta a támadó robotrepülőgépeket is lelőni képes vadászvédelmet. Ugyancsak növekedtek a kísérőhajók légvédelmének lehetőségei is, ami végül is az Aegis rendszerű cirkálókban csúcsosodott ki.
A szovjetek erős fenyegetést láttak a Nimitz osztályú hordozókban és a rajtuk települő, F-14 vadászgépekben. Az 1988-89-es képen a CVN-71 Theodore Roosevelt felett száll el két Tomcat a közismert VF-84 Jolly Rogers századból
A P-120 Malachit, hajók elleni, szubszonikus robotrepülőgép. Jókora, 840 kg-os robbanófeje veszélyes fegyverré tette. A szövegben említett tengeralattjárókon kívül azonban csak a kisméretű, viszont épp a P-120 révén nagyon is ütőképes Projekt 1234 (12341, stb. alváltozatok) és Projekt 1240 rakétás korvettek (nyugaton: Nanuchka és Sarancha) hordozták, ezért csak kb. 500-at gyártottak belőle
Az új kihívások alapján a szovjet mérnökök úgy számoltak, hogy egy szuperszonikus, félezer kilométerre lévő célok ellen is bevethető robotrepülőgépből egyszerre 20-24 darabot kell tudni indítania egyetlen platformnak. Ez a tengeralattjárók esetében egy korábban sosem látott méretű, az egyéb újításaival együtt a szovjet harmadik (nukleáris) generációba tartozó típust igényelt, a Projekt 670-eseknél 4-5-ször nehezebbet! A létrehozni kívánt, „nehéz, robotrepülőgép-hordozó tengeralattjáró” (тяжелого подводного ракетного крейсера, szó szerint: nehéz, merülőképes rakétás cirkáló) harcászati és technikai elvárásaival a Honvédelmi Minisztérium 1. sz. Központi Tudományos Kutatóintézete (CNII-1) foglalkozott, 1969-től. A lehetséges megvalósításon gyakorlatilag ezzel egyidőben már dolgozott a CKB-18 Rubin tervezőiroda is. Az új osztályból szükséges létszámot a Szovjet Haditengerészet úgy állapította meg, hogy minden egyes, potenciálisan kiállított amerikai hordozókötelékre jusson egy példány, plusz az épp úton lévő, javítás alatt álló vagy kiképzést folytatók. Ez húsz hajót jelentett. A képességeket illetően a világtengereken bárhol tudnia kellett támadni, és a már említett, legkevesebb 20 darabos főfegyverzettel kellett ellátni.
A tanulmányokban mintegy 40 konfigurációt vizsgáltak meg. Eleinte foglalkoztak a Projekt 670 titán törzsű, radikális áttervezésével, illetve a Projekt 661 (nyugaton: Papa), ugyancsak titánból készült, egyedi építésű, világrekord gyorsaságú SSGN osztály továbbfejlesztésével is. Ezek azonban túl drágák lettek volna, épp a titán használata miatt. Ezután – a korábbiakkal ellentétben – felmerült a robotrepülők belső, nyomásálló testen belüli telepítése is. Szóba került mind a függőleges, mind a 45 fokos szögű indításuk, és a start előtt a tárolókonténerek tengervízzel való elárasztása, de az enélküli, „száraz” megoldás is. A robotrepülők számát 8 és 32 között variálták. Egy- és kéttengelyes meghajtást is vizsgálták, és a tengelyen mérhető teljesítményt 100.000-től állítólag egészen 400.000 lóerőig tanulmányozták. A merülési mélységnél 400-1000 m közötti értékekkel kalkuláltak. Az új tengeralattjárónak a korábbiaknál csendesebbnek is kellett lennie, amit korábban jó ideig nem vettek olyan komolyan a szovjetek. A hordozók után ólálkodó SSGN-nél ez azonban megkerülhetetlen követelmény volt. A hagyományoknak megfelelően, igyekeztek sok mindent automatizálni, hogy csökkenthessék a legénység létszámát. Az 500 km-t is meghaladó messzeségű csapásnál kulcskérdés volt a célravezetés, amit egy forrás szerint még valamiféle, a hajón lévő, hangradar technológiát használva is vizsgáltak, a Morfizpribor segítségével. Végül természetesen maradt a külső forrású cél-, vagy inkább célterület-kijelölés.
E javaslatokat hatra szűkítették le a haditengerészet, a hajógyárak és a Krilov Állami Tudományos Központ részvételével. A többségük egyetlen tengelyes meghajtást tartalmazott, 40-100 ezer lóerő közötti teljesítménnyel, és 16-24 db között volt az indítók száma. A partoktól távoli, gorkiji gyárban készíthető verzió is köztük volt, ami viszont kéttengelyes és 80 ezer lóerős volt. A tervezés során felhasználták a már említett Projekt 661-essel szerzett tapasztalatokat. Ezen is a szögben döntött, fix, a kettős hajótest rétegei közé egyedi, nyomásálló kapszulákba helyezett főfegyverzet volt.
A Projekt 661 osztályról, azaz az egyetlen ilyen tengeralattjáróról a Projekt 705 (Alfa) osztályú, gyors vadásztengeralattjáró bemutatójának utolsó részében van szó röviden, ITT.
A Projekt 670M egyik egysége. Az osztály jellegzetessége a jókora, dudorszerű orr, ami az ott, kétoldalt lévő robotrepülőgép-indítók tubusai miatt lett ekkora. Az ezeket fedő elemek vonalai is jól látszanak a képen
A 18. sz. Központi Tengerészeti Tervező Iroda, azaz CKB-18 (Центральное конструкторское бюро морской техники, ЦКБ-18) 1966-tól viseli a Rubin nevet, melyet logójuk is mutat. Az 1900-ban alapított iroda a háború előtt az egyetlen volt, mely tengeralattjárókkal foglalkozott, majd az SSBN-eket és az SSGN-eket tervezte – bár pont az előd, Projekt 670-esek a CKB-112 Lazurit iroda termékei voltak
Az új tengeralattjáró-osztály igénye még csak érthetőnek látszott a jövőre nézve, de a fegyverzeté – elsőre ránézésre legalábbis – kevésbé. Hiszen az 1963-tól tervezett, 1975-től rendszeresített P-500 Bazalt is szuperszonikus, névlegesen 500 km-re képes elrepülni, és 1 tonnás harci részt kapott. Ezzel azonban két gond is volt az utódjának számító, leendő rendszerhez képest. Az egyik és legnagyobb, hogy a tengeralattjárók csak is a felszínre emelkedve tudták indítani. Ez ’70-es évekre, ha nem is volt öngyilkosság, de az igazán hatásos bevethetőséget ellehetetlenítette; pláne hosszabb távon. A másik gond, hogy nem vittek belőle eleget a hordozóeszközei. A dízel-elektromos Projekt 651 (nyugaton: Juliett) tengeralattjárók 4-et, míg a nukleáris meghajtású osztályok közül még első generációs, harmadszorra modernizált Projekt 675MK és MU (nyugaton: Echo-II) eredetileg 8-at indíthattak P-500-asokból. Utóbb azonban ezeken is 4-re kellett csökkenteni a Bazaltok számát, mert azok egy sorozatban való indítása során, az előzőleg startoló fegyverek gyorsítórakétáiból a levegőbe kerülő gázoktól egyébként leálltak az utánuk induló P-500-asok gázturbinái, azaz a menethajtóművük. Nagyobb intervallumokat pedig nem akartak hagyni két robotrepülőgép között, mert akkor hatványozottan megnőtt a légvédelem esélye a szép sorjában érkező eszközök lelövésére. Az egyébként tengeralattjáróként még csak megfelelő, víz alóli indításra is képes, második generációs Projekt 670, majd 670M-eken is csupán a kisebb hatótávú, szubszonikus, kevés számú, korábbi fegyverek álltak szolgálatban. A meglévő tengeralattjáró-osztályokat sem méreteik, sem az előbb említett problémák miatt nem lehetett több (és nagyobb) robotrepülőgéppel ellátni. Így aztán indokolt volt a merülésből is indítható Gránit „komplexum”, tehát a fegyver, továbbá a hozzá tartozó, vadonatúj tengeralattjáró kifejlesztése.
Az idézőjel oka, hogy noha nem véletlenül Gránit a Projekt 949 osztály neve, azaz azonos a fegyverével, de egyetlen forrás sem kezeli őket közösen, „komplexumként” – ami pedig egyébként jellemző a szovjet-orosz gondolkodásban. Ezt a fogalmat magára a robotrepülőgépre és kapcsolódó rendszereire használják.
Felül: egy Projekt 675 a négy sorban, két-két, a törzs oldalára és tetejére illesztett indítóval, tüzelési helyzetben – a felszínen. Az egy sorozatban való indítással azonban gondok voltak. Alul: de gondok voltak magával a hajóval is. A lenti képen elvileg egy 675MK, tehát a P-500-asokat hordozó alváltozat szerepel. A hatalmas lyukak a burkolaton természetesen sem a víz alatti zajra, sem a teljesítményre nem voltak jó hatással. Egyáltalán, ezek a tengeralattjárók még az első generációba tartoztak
A régi tengeralattjárók kapcsán érdemes kitérni még az SSGN megnevezésre. A korai időszakban ugyanis a hangsúly mind az USA, mind a Szovjetunió részéről a szárazföldi célokat nukleáris töltetű robotrepülőgépekkel való támadásra esett, és nem vízfelszíni célokéra. Ilyen osztály volt a Projekt 659, azaz az Echo I is, P-5-ösökkel ellátva, illetve az amerikai Regulus robotrepülőgépeket hordozó, különféle egységek szintén. A ballisztikus rakéták feltűnésével aztán ez a feladatkör elenyészett, és az USA sokáig nem is rendelkezett az előző fegyverkategóriát indító osztállyal. A szovjetek azonban áttértek a Projekt 675 (a 659 módosítása; Echo-II) típusra, ami viszont már hajók elleni robotrepülőgépeket hordozott. Így aztán innentől sokáig ezt a kategóriát jelölte az SSGN rövidítés. A szárazföldi célok elleni támadásra alkalmas, nem ballisztikus rakétás fegyverzet újbóli megjelenése nem vadász (SSN), hanem átépített SSBN típuson az Ohio-k egyes példányainak Tomahawkokkal való ellátásáig nem létezett. Azóta így ismét kétféle feladatkörű tengeralattjárót jelent az SSGN megnevezés. Ez a mostanság zajló átalakítások révén érinti a Projekt 949-eseket is, lásd a későbbiekben. (Minderről korábban szó volt már a Rakétaindítás deluxe 2. részében is, az „arsenal ship” koncepció kapcsán.)
Két Gránit fejlesztése
Projekt 949 Gránit tengeralattjáró
A Gránit robotrepülőgép fejlesztését 1969. július 10-én hagyta jóvá a SZKP Központi Bizottságának és a Miniszterek Tanácsának közös, 539-186 sz. határozata, azzal, hogy a tesztelést 1973 második negyedévében kell megkezdeni. A munkát a P-500 Bazalttal már tapasztalatokat szerzett OKB-52, azaz a Cselomej-féle iroda kapta. Hat nappal ezt követően, július 16-án született meg a határozat az új, a Gránitot bevetni képes tengeralattjáró kifejlesztéséről, mely a már említett, Projekt 949-es számot kapta, és ugyancsak a Гранит (Granyit, Gránit) nevet. Az állami döntésben 1971-80-as fejlesztési időszak szerepelt, amit egyébként – legalábbis papíron – sikerült is tartani. Igaz, a 9 éves időtartam eleve nem volt kevés. A feladattal mostmár hivatalosan is a már korábban is a terven dolgozó CKB-18 Rubin irodát bízták meg. A felelős tervező Pável Petrovics Pusztincev lett, aki 1951 óta a CKB-18-at magát is vezette, egészen 1974-ig.
A CKB-18 az előzőekben bemutatott tanulmányokból újabb variánsokat vetett papírra, 100 körülire növelve a lehetséges elrendezések számát. E tervezetek közül végül kettőt terjesztettek a Hajóépítési Minisztérium (Минсудпрома) illetékes testülete elé, de még mindig háromfelé gépészettel. Ez utóbbiak: a Kalugai Turbinagyár turbináival 2x50.000 lóerő; a leningrádi Kirov Művek (LKZ) turbináival 2x45.000 lóerő; az LKZ egyetlen, 92.500 lóerős turbinája egy tengellyel. A két fő tervből az egyik a követelményeknek mindenben teljesen megfelelő hajót vázolt fel, a másik pedig egy kisebb, korlátozottabb képességűt. Ennél a reaktoron, így a sebességen spóroltak. Ezt viszont a kiszemelt Szevmason kívül el tudta volna készíteni Komszmolszk-na-Amure és Gorkij (ma: Nyizsnyij Novgorod) hajógyára is. Ezek a helyek ugyanis nem tengerparton fekszenek, Gorkij például 1000 km-re van a legközelebbi nyílt víztől. Az itt gyártott egységeknél a szállítási útvonalak, azaz folyók (és csatornák) határozták meg a maximális méreteket. A dolog egyébként így is működött, mivel a gorkiji üzem építette például épp a Projekt 670 és 670M-eket. Minden esetre, az látszott, hogy a tervezés során 13 méter hosszúságúra becsült Gránitból 20-24 darabot nem lehet akkora tengeralattjáróba beszorítani, ami lehetővé tenné a kisebb változatot, ezért maradt a nagyobbik.
Pável Petrovics Pusztincev, szovjet tengeralattjáró-tervező mérnök /1910-1977/. Az orosz Távol-Keleten született mérnök 1951-től dolgozott Leningrádban, és itt a vezetése alatt készült a Projekt 613, illetve a Projekt 644, 659, 675 és 949 típusok főtervezője volt. Többek közt a Lenin-rend, a Lenin-díj és a Szocialista Munka Hőse (mindhárom: 1959) kitüntetések birtokosa
A két, ugyanarra a célra szolgáló SSGN méretbeli, és az ezt alapvetően le is követő, képességbeli növekedéséből az előbbi szemmel is jól látható
A tervek előzetes, de ettől eltekintve már végső változatát 1971. március 15-én fogadták el, míg a részletes dokumentációt 1972 júliusában. Ezek végül egy 24 indítós, kéttengelyes meghajtású, kalugai turbinákkal ellátott hajót jelentettek. A kormány 1972. április 26-ai határozata írta elő az első egység építését, és rögzítette 129 vállalat és 178 kutatóiroda közreműködését.
Egy 25 m-es, tehát hatalmas, vontatott modellel végeztek kísérleteket mind a CKB-18 leningrádi telepéhez közeli Ladoga-tavon, mind a messze délen fekvő Szevasztopolban. A tervezést 1977 nyári haláláig vezette az iroda éléről már 3 évvel korábban visszavonuló Pusztincev. Ekkor helyét I. L. Baranov vette át, míg helyettesük 1983-től kezdve O. A. Gladkov volt. A haditengerészettől V. N. Ivanov másodosztályú kapitány kísérte figyelemmel a fejlesztést.
A fent említett, alapvető tényezőkön kívül a tengeralattjárónál új meghajtást és minden korábbinál csendesebb gépészetet alkalmaztak. Az előbbit az OKBM, az 1998 után Igor Ivanovics Afrikantovról elnevezett iroda készítette. A harmadik generációs tengeralattjárókhoz új reaktortípus is dukált, melyet a korábbi, OK-900 típusra alapoztak. Az alapvető működés megmaradt a nyomottvizes, vízhűtéses, vízmoderátoros technológiának. A ’70-es évek elején megkezdett tervezés a korábbiaknál messze jobban koncentrált a reaktor biztonsági rendszereire. Néhány incidens persze így is előfordult ezekkel, de ezeket talán inkább a problémás gyártási és üzemeltetési minőségnek lehet betudni, semmint alapvető konstrukciós hibáknak. Az új, OK-650 típust számos biztonsági rendszerrel látták el, melyek közül a legfontosabb kettő a tartalék hűtőrendszer és – a lehetőségekhez mérten megvalósított – konténment (azaz a reaktor elvileg hermetikus elszigetelése, mely gőzképződés miatti nyomásemelkedésnél is zártságot biztosít egy bizonyos határig). A tervezési alapként figyelembe vett baleset immár a hűtőközeg elvesztése volt az egyik primer köri csővezeték teljes átmérőjű törésének megfelelő mértékben. Egy ennek megfelelő balesetnél a reaktorzónának nem szabadott megolvadnia, ami az igazán súlyos radioaktív szennyezést jelentette volna. Ez a megfontolás jóval nagyobb biztonságot vont maga után az erre méretezett tartalék rendszerek okán, mint a korábbi, csak egy bizonyos mértékű folyást jelentő alapfeltevés, amivel a második generációs reaktoroknál éltek. A tartalék hűtés automatikusan lépett működésbe, és a tengeralattjáró akkumulátoraitól függetlenül is üzemképes volt. A szabályozórudak betolása megoldottá vált még a hajóval együtt esetleg felforduló reaktor esetében is.
Mind biztonsági, mind taktikai szempontból elsődleges fontosságú volt egy másik újítás, mégpedig, a természetes cirkulációjú üzem lehetősége. Egyrészt, ezáltal a teljes elektromos hálózat hibája esetén is működött a hűtés, mégpedig normál módban, a vészhelyzeti rendszerek nélkül is. Ez persze a maximális teljesítmény mellett nem volt elég, de azt igazából viszonylag ritkán használták ki, így az üzemidő egy nagy hányadában igen jelentős mértékben javította a helyzetet szükség esetén. Ehhez rövidebb, de nagyobb átmérőjű vezetékeket használtak fel a reaktor, a gőzfejlesztők és a főkeringető szivattyúk között, biztosítandó a megfelelő mennyiségű víz áramlását az utóbbiak nélkül is. Ezek a méretnövekedések, bár figyelmet fordítottak a kompakt, blokk rendszerű kialakításra, mégis, a korábbiaknál észrevehetően nagyobb átmérőt eredményeztek, ami megjelent a tengeralattjárók törzsének méretében is. Igaz, a 949-esek eleve olyan nagyok voltak, hogy ez nem volt gond, inkább az új SSN-eknél volt ez kellemetlen. A halkabb üzem azonban mindent megért. A nagy szivattyúk kikapcsolásával ugyanis azok rezgései megszűntek, és ez így kisebb gépészeti zajt eredményezett. A kis sebességgel járőröző tengeralattjáróknál ez valóban generációs előrelépést hozott a zajukat illetően.
További zajcsökkentést jelentett, hogy a gépészeti elemeket a törzzsel már csak rezgéselnyelő támasztékok, rögzítések kapcsolták össze, és – elsősorban az aktív szonárok ellen – keménygumi borítást kapott a hajótest.
3K45 Gránit rakétakomplexum
A Gránit, hajók elleni robotrepülőgép tervezése során, 1966. április 8-ai kezdettel az OKB-52 40 variánst vizsgált, és a CNIIPA, azaz az Automatikus Berendezések Központi Tudományos Intézete (Центральный научно-исследовательский институт приборов автоматики) bevonásával ezekhez 17 féle irányítási metódust. Végül maradtak az aktív radaros, de egyben az ellenséges zavarójelekre is ráállni képes megoldásnál, azonban a távoli célkijelölésnél is előrelépés történt. A korábbi, Uszpeh (Siker) rendszert, mely a Tu-95RC, esetleg a Ka-25C radarjára és adatátviteli csatornáira támaszkodott, felváltotta az MKRC, avagy Legenda nevű, műholdas rendszer. Ennek részletes ismertetője ITT olvasható.
A P-700 különféle állapotú rajzai. Felül repülés közben, oldalról nézve, lejjebb a gyorsítórakétával együtt, ami igazából négy, külön töltet, aztán a sugárhajtómű startja előtt fent lévő áramvonalazó elemmel az orron, majd behajtott vezérsíkokkal, utána felülnézetben, már nyitott szárnnyal és vezérsíkokkal, végül pedig egy röntgenrajzon
A hatalmas robotrepülőgép víz alóli startja külön szakértelmet kívánt, így az indítóberendezéssel – A. F. Utkin vezetésével – a KBSzM foglalkozott (Конструкторское бюро Специального Машиностроения, Különleges Gépipari Tervező Intézet). A Projekt 949-esekre telepíthető SzM-225 konténerek egyenként zártak voltak, de a tengeralattjáró külső héján lévő ajtók párosával fedték őket. A rögzítések rezgéscsillapítók közbeiktatásával készültek. Az indításhoz tengervízzel árasztották el a konténert, és a lényeges, merülési pozícióból való használaton kívül a felszínen is működtek.
A robotrepülőgéppel az első, szárazföldi próbák 1975 novemberétől történtek. A még próbapadról, de immár víz alól történő startra első ízben a Fekete-tengeren, 1976. február 26-án került sor, a Szevasztopoltól délre lévő Fiolent-fok közelében. A korai példányok nagyon megbízhatatlanok voltak, nem meglepő módon az elektronikával volt a legtöbb probléma. Ezért a hivatalos tesztekre csak 1979 közepe és 1980 vége között kerülhetett sor az Arhangelszk melletti Nyonoksza (Нёнокса) lőtéren, 17 Gránit felhasználásával. Feltehetően ezen belül, 1980 szeptember és december között zajlott a Projekt 1144 Orlan osztályú csatacirkálók első példányáról, a Kirovról a próbalövészet a rendszerrel, mégpedig négy Gránittal, ebből egyszer kettő egyidejű indításával. A célok között ott voltak a kifejezetten ilyen feladatra készített, Projekt 1784 típusú hajók is.
A Projekt 1784 típusú célhajó, amit kifejezetten lövészetek célpontjaként gyártottak. A 106,3 m hosszú, 14 méter széles, 1,8 m merülésű, 900 tonnás hajónak nem volt saját meghajtása, de különféle, a radarképét vagy más jellemzőjét módosító eszközökkel, így például szögvisszaverőkkel, nagyméretű panelekkel lehetett felszerelni
Az amerikai védelmi minisztérium grafikusa így képzelte el a Gránit által indított Gránitokat – egész valósághű rajz, koncepciótervként is megteszi
Az OK-650, természetes cirkulációra is képes reaktor
A természetes cirkulációjú reaktorokban a hő elvonásának, azaz a gyakorlatban a gőzfejlesztőnek a reaktorzóna felett kell lennie. Így az alul lévő hőforrás felmelegíti a hűtőfolyadékot (vizet általában), aminek sűrűsége így csökken. A felül lévő, a hőt leadó folyadék pedig nagyobb sűrűségű lesz a hőmérsékletének csökkenésével. A hűtőkörben tehát végső soron nyomáskülönbség fog kialakulni, ami fenntartja az áramlást, immár szivattyúk nélkül. Megfelelő kialakítással akár az indításhoz sem kell mesterséges beavatkozás. Bár már tervben vannak olyan erőművi reaktorok, amik a névleges, maximális energiával is üzemelhetnek így, a tengeralattjárók ’80-as évekre megtervezett reaktorai erre nem képesek. A gyors teljesítményváltoztatás igénye miatt eleve szükséges a normál, szivattyús beavatkozás, de a hűtési kapacitás és az egyéb, főleg a méretekből adódó korlátok miatt a csúcsteljesítmény messze nem érhető el a szivattyúk nélkül. A szivattyúk leállításával nyerhető, kisebb zajon kívül egyéb előnyök is járnak a természetes cirkulációval. A reaktorzóna hűtése egy bizonyos mértékig áramkimaradás esetén is magától biztosított, passzív módon, mégpedig a rendszer egyéb tekintetben meglévő zártsága esetén kvázi korlátlan ideig. Ugyancsak biztonsági előny, hogy az áramlás egyre nő a teljesítmény növelésével, mivel az egyre melegebb zóna egyre kevésbé sűrű vizet állít elő, és amíg a hőelvonás ezzel lépést tart, egyre nő a hőlépcső a rendszerben, ami fokozza az áramlást. A szivattyúzáskor tapasztalttal szemben jóval egyenletesebb a hűtőközeg nyomáseloszlása is, viszont az áramlási mennyisége, avagy a forgalom elég kicsi, hiszen kisebb a hajtóerő a rendszerben a mesterséges mozgatáshoz képest.
Mindez persze nincs ingyen. Egyrészt, minimalizálni kell a belső súrlódást és hidraulikus ellenállást, ami nagy átmérőjű, rövid, minimális irányváltásokat tartalmazó vezetékeket igényel. Ez viszont legalább, mintegy mellékesen, egyszerűsíti is a felépítést. A gőzfejlesztő és reaktorzóna közötti magasságkülönbség viszont egyértelműen ellene van a lehető legkompaktabb elrendezésnek. Ezért az új reaktorokkal ellátott tengeralattjárók jóval nagyobb átmérőjű törzset kellett, hogy kapjanak, bár ez épp az amúgy is óriási Projekt 949-eseknél nem volt igazán probléma. Az viszont nehezítette a tervezést, hogy a nagy átmérőjű vezetékek törése esetén a hűtőközeg nagyon gyorsan távozhatott a rendszerből, megszüntetve így a zóna hűtését. Márpedig épp ez a fajta baleset volt a legsúlyosabb, figyelembe vett, azaz ún. tervezési baleset. Ezen egyébként azonnal enyhített, hogy a nagy vezetékekben és elég magas rendszerben nagy mennyiségű hűtőközeg volt, ami tartalékot is jelentett a zóna szárazra kerüléséig, az egyéb (aktív) biztonsági rendszerek beavatkozásáig. A már említett, kisebb forgalom miatt viszont a hőelvitel lassabb, ami nagyobb zónát eredményez, azaz ismét csak növeli a méreteket. A nagyobb aktív zóna pedig hajlamosabb kevésbé egyenletes viselkedésre, stabilitása rosszabb. Ezt azonban a szabályozás oldaláról lehet kezelni. Összességében, elmondható, hogy a tengeralattjárós alkalmazásnál mindezek a fenti tényezők tovább csökkentették az erőművekhez képest amúgy is alacsony hatásfokot. Az ilyen reaktorokkal ellátott egységek a becslések szerint 5-10 csomóra lehetnek képesek leállított főkeringető szivattyúkkal – ez azonban épp ideális járőrözési tempó.
A természetes cirkuláció alapelve. A "hajtóerőt" adó nyomáskülönbség a gravitációs állandó és a magasságkülönbség, valamint a hideg- és a melegvíz sűrűsége különbségének szorzata. Az elérhető, a 949-esek belsejét mutató rajzokon elsőre nem igazán jön ki a magasságkülönbség, de a valós elemek, tehát a reaktor és a gőzfejlesztő – különféle technikai okokból – jóval magasabbak, mint hogy pontszerűen reprezentálják a lényeges magasságokat. Ezt ez az ábra is jelzi a fekete keretekkel. A ténylegesen számító részek, amiket itt a szaggatott vonalak jelölnek, elég távol vannak egymástól mégis
Az első, természetes cirkulációjú reaktorral felszerelt tengeralattjáró a USS Narwhal lett (SSN-671), mely 1969. július 12-én állt szolgálatba. Ezen a hajón egyébként még a fordulatszámcsökkentőt is elhagyták, és ehhez egy lassú járatú, az addigiaktól jelentősen eltérő, nagyméretű turbinát használtak. Kora egyik legcsendesebb hajójának bizonyult, mégis, csak a jóval későbbi, az Ohio osztálynál használtak ismét Amerikában természetes cirkulációs megoldást. A problémásnak bizonyuló, direkt kapcsolású turbinát pedig ejtették
Maga az OK-650, mint nagy bonyolultságú műszaki rendszer, persze jóval szélesebb körű megfontolásokon alapult, mint a természetes cirkuláció. Ez azonban harcászatilag is kedvező volt, nem csak technikailag, míg a többi inkább az utóbbi kategóriába tartozik. A biztonsági alapelvek fokozott érvényesítésén kívül eredetileg az előző generációhoz (OK-300/-350/-700, OK-550, BM-40A) képest nagyjából változatlan befoglaló méretek mellett a teljesítmény megduplázását várták. Javítani kellett a megbízhatóságon, a javíthatóságon, a nukleáris biztonságon, de növelni kellett az ún. manőverezőképességet, ami a teljesítmény széles tartományú változtathatóságát takarta. És persze csendesebb működésre is igény volt.
A harmadik generációs tengeralattjáró-fedélzeti reaktor kifejlesztésére a fenti, jelentős elvárások miatt megversenyeztették a szóba jöhető vállalatokat, tehát az OKBM-et (OKBM Afrikantov), a NIKIET-et, a Krilov Állami Tudományos Intézetet, és az Izsora Művek tervezőirodáját. Utóbbi kettő később sem jegyzett önállóan ilyen reaktorokat. Végül az OK-900-asokkal már tapasztalt OKBM nyerte el a fejlesztés jogát 1965-ben.
A fenti kritériumokkal együtt a tengeralattjárókba építés módja is fejlődött, mert nagyrészt előre legyártották és összeállították a reaktorokat és a közvetlenül hozzájuk tartozó elemeket, így maga a hajógyár már ezt az egységet építhette be, rövidebb idő alatt. A méretek csökkentését – gondolva az ezzel nagyon is ellentétesen ható, természetes cirkulációs működésre is – az aktív zóna energiasűrűségének növelésével lehetett elérni. Bár a Projekt 705-ösök ólom-bizmut hűtésű reaktorai 90%-os dúsítású üzemanyaggal voltak feltöltve, a messze gyakoribb OK-300-asokban 20%-os volt ez az érték. Ezt nagyjából a kétszeresére kellett növelni, 30-45%-ra. A teljesítmény hosszú időn át való kinyerhetősége érdekében kiégő reaktormérget is alkalmaztak. A szokásosabb négy- vagy hatszöges formával szemben kereszt alakú fűtőelemekkel üzemelt a reaktor. Ezek növelt hőleadást biztosítottak nagyobb felületük révén, és megformálásuk miatt növelték a turbulens áramlást maguk körül, ami szintén segítette a hőátadást a hűtőközegnek.
Ezek az aktív zónát érintő változások magukkal vonták a gőzfejlesztő(k) paramétereinek emelését is. Mivel az elemek mindegyike szállítható volt vasúton az űrszelvény méreteinek szem előtt tartása révén, megteremthették az alapot a gyártási metódus előzőekben említett megváltoztatására. A hajógyári összeszereléshez képest a nukleáris ipar részeként termelő üzemekben jobb minőséget tudtak elérni, amiben pedig egyértelműen előrelépésre volt szükség.
Ugyancsak a gőzfejlesztőt érintette, hogy a hidraulikus ellenállás csökkentése érdekében a primer kör vizét nem osztják el a számos, vékony csövet jelentő csőkötegbe, ahogyan ez normál esetben szokásos, hanem ellenkezőleg, az a köpenytérben halad át a gőzfejlesztőn.
Ezekkel a megoldásokkal az OK-650 esetében a névleges teljesítmény 30%-ában adják meg a szivattyúk nélküli üzem felső határát. Ez egy elég nagy szám, és így elegendő a csúcsteljesítményhez is csak két főkeringető szivattyú, ami hozzájárult a méretek kordában tartásához.
A NITI, vagyis a Technológiai Kutató és Fejlesztő Intézet Szosznovij Borban építette fel a KV-1 kísérleti és oktatóreaktort, mely az OK-650 szárazföldi prototípusa volt. Így első alkalommal a szovjet haditengerészetnél, előbb volt szárazföldi példány egy nukleáris meghajtásból, mint hogy az tengeralattjáróba építve üzemelt volna. Ez meg is látszott a későbbi, az OK-650 által érintett gyártási programok során, amik szinte mentesek voltak a határidők csúszásától. Az 1965-től épített, 1975 végén üzembe helyezett KV-1 komplexum a mai napig működik, és a fedélzeti felhasználáshoz szükséges próbákon és a tengerészek kiképzésén kívül fejlesztési célra is szolgál. A negyedik generációs, a Projekt 955 Борей (Borej, Boreasz, a szelek királya a görög mitológiában) és Projekt 885 Ясень (Jaszeny, Kőris) osztályokba szánt, de sokat késő, újabb reaktortípus egyes megoldásait is ezen próbálták ki. A NITI 2015-ös jelentése szerint a természetes cirkulációs mód nagy teljesítményen történő megvalósítására módosították, ismét csak a jövőbeni reaktorok fejlesztéséhez felhasználva. Néha OK-650BK-ként is említik.
Bár a KV-1 hatalmas segítséget jelentett, azért az OK-650-esek sem maradtak hibátlanok. Az egyre több üzemóra rávilágított, hogy az aktív zónában, a nyomástartó rendszernél és a víztisztítóknál is hiányosságok vannak. Ezeket ki kellett javítani, és egyidejűleg bevezettek gyártást egyszerűsítő megoldásokat is, valamint tovább növelték a gőzfejlesztő teljesítményét. 1987-re az addig már több hajón is üzemelő OK-650-esekben számos hibás hegesztést találtak, és jóval több volt az inhermetikussá vált („szivárgó”) fűtőelem is, mint lehetett – várták – volna.
A NITI telephelyének 2015-ös látképe
A nyitóképen a K-141 Kurszkról készült rajz. A sorozatban szó lesz a tragédiájáról is később.
Folytatás ITT. A források az utolsó részben lesznek felsorolva.
A reaktorokkal kapcsolatosan érdemes még a Projekt 705 (Alfa) osztályú SSN-t bemutató sorozat első részét is megnézni.
