Cоветская атомная подводная лодка К-27 (проект 645)

Советская атомная подводная лодка К-27, единственный корабль, построенный по проекту 645 ЖМТ с жидким металлом в качестве теплоносителя. Конструкция лодки близка к проекту 627 «Кит». Лодка являлась кораблём-лауреатом различных премий, из её экипажа вышли адмиралы и Герои Советского Союза. К-27 имела прозвище «Нагасаки».

Работы по проектированию атомной подводной лодки К-27 были начаты по Постановлению СМ от 22 октября 1955 года. Работы вело ОКБ-143, главным конструктором был назначен А. К. Назаров, а главным наблюдающим от ВМФ А. Н. Донченко, а затем капитан 2-го ранга А. С. Губкин. Опытная подводная лодка К-27 проекта 645 была первой атомной лодкой с двухреакторной паропроизводящей установкой с жидкометаллическим теплоносителем из сплава свинец-висмут. На этой же лодке были впервые применены автономные турбогенераторы.
Атомную подводную лодку К-27 начали проектировать непосредственно со стадии технического проекта. ТТЗ на проектирование не выдавалось, поскольку по первоначальному замыслу подводная лодка должна была отличаться от опытной ПЛ с водо-водяным реактором проекта 627 лишь оборудованием реакторного отсека. Однако полностью этот замысел осуществлен не был. В проект вносились различные изменения, вытекавшие из опыта эксплуатации первых атомных подводных лодок, а также по результатам испытаний энергетической установки с теплоносителем из сплава свинец-висмут на стенде Физико-энергетического института. Техпроект подводной лодки К-27 и ее энергетической установки были закончены лишь в конце 1956 года, выпуск рабочих чертежей - в ноябре 1957 года.

Закладка опытной атомной подводной лодки К-27 по проекту 645 состоялась 15 июня 1958 года на заводе № 402 (Северодвинск), а 1 апреля 1962 года лодка была спущена на воду. Пребывание лодки на стапелях в течение почти четырех лет объяснялось срывом поставок заводами-смежниками и многократной корректировкой рабочей документации энергетической установки. Государственные испытания лодки были проведены с 29 июня по 30 октября 1963 года. В день окончания испытаний был подписан акт о принятии К-27 в состав ВМФ. После вступления в состав ВМФ атомная подводная лодка К-27 совершила два длительных похода на полную автономность: один - в южные широты Мирового океана (21 апреля - 12 июня 1964 г., 52 суток), другой - для несения боевой службы в заданном районе (15 июля - 13 сентября 1963 г., 60 суток). Во время походов подводная лодка К-27 плавала на различных глубинах, вплоть до рабочей и на различных скоростях. При этом особенности энергетической установки не накладывали каких-либо ограничений на обитаемость, выполнение ходовых режимов и маневрирование корабля, вытекающих из условий выполнения задач похода.
Атомную подводную лодку К-27 проекта 645 имела почти одинаковую архитектуру с проектом 627А. Некоторые отличия имелись в форме носовой оконечности: если у АПЛ проекта 627А она была полностью сферической, то на проекте 645 - только в подводной части до ватерлинии, верхняя же часть легкого корпуса в носу выполнялась конусной как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. Прочный корпус подводной лодки К-27 выполнен из стали с пределом текучести 60 кгс/мм. Новым в конструкции корпуса по сравнению с лодками с водо-водяными реакторами явилось применение плоских межотсечных переборок, рассчитанных на давление 12,5 кгс/см, что обеспечивало при необходимости аварийное всплытие лодки с глубин до 100 м при затоплении любого отсека. Впервые была выполнена новая система наддува и контроля за давлением в отсеках, с управлением из центрального поста. Это позволяло централизованно вести борьбу за живучесть.

Для изготовления конструкции наружного корпуса, балластных цистерн, надстройки, ограждения рубки и оконечностей впервые была использована маломагнитная сталь с пределом текучести 40 кгс/мм. Это позволяло при той же величине магнитного поля подводной лодки К-27 уменьшить массу размагничивающего устройства вдвое, на 50% снизить потребляемую размагничивающим устройством мощность и в 2 раза уменьшить количество отверстий в прочном корпусе для прохода кабеля размагничивающего устройства. Однако в процессе эксплуатации в легком корпусе подводной лодки появились многочисленные трещины различной протяженности. В то время это явление объясняли тем, что маломагнитная сталь осваивалась в СССР впервые, технология изготовления листов и корпусных конструкций из них была несовершенна, сварочные проволоки и электроды из маломагнитных материалов не обладали должными технологическими свойствами.

Бесспорно, эти обстоятельства способствовали появлению трещин, но главная причина растрескивания, как было установлено позже, состояла в том, что маломагнитная сталь обладала низкой коррозионно-механической прочностью. Под действием морской воды в ней развивалась межкристаллическая коррозия, приводившая к образованию трещин.
От применения маломагнитной стали на подводной лодке К-27 в дальнейшем отказались. Что же касается самого размагничивающего устройства, то на испытаниях обнаружилось, что оно спроектировано неудовлетворительно, степень компенсации магнитного поля и его стабильность при плаваниях и глубоководных погружениях были недостаточными. На подводной лодке К-27 была принята несколько иная, чем на опытной подводных с водо-водяным реактором, последовательность расположения отсеков: реакторный отсек располагался непосредственно за отсеком центрального поста, за ним находился турбогенераторный отсек, а затем уже шли турбинный и электромоторный отсеки. Перемещение тяжелого реакторного отсека в нос позволило повысить качество дифферентовки подводной лодки К-27, однако при этом ухудшились условия обеспечения радиационной безопасности центрального поста при возможных аварийных ситуациях.

1 – торпедный отсек, 2 – аккумуляторный отсек, 3 – центральный пост, 4 – дизельный отсек, 5 - реакторный отсек, 6 – турбинный отсек, 7 – электромеханический отсек, 8 – жилой отсек, 9 – кормовой отсек, 11-12 – антенны гидроакустической станции

Компоновка некоторых отсеков стала более рациональной. Это касалось прежде всего отсека центрального поста, из которого за прочный корпус была вынесена уравнительная цистерна, а рубка радиолокации и радиорубка перенесены на нижнюю палубу. Центральный пост стал более просторным и удобным в управлении.
Впервые в составе торпедного вооружения атомной подводной лодки К-27 было применено устройство быстрого заряжания торпед. Оно имело индивидуальные для каждого из восьми торпедных аппаратов механизмы подачи торпед, позволявшие осуществлять одновременную подачу в любые четыре аппарата по выбору. В остальном торпедное вооружение не отличалось от проекта 627А. По гидроакустическому, радиолокационному, штурманскому вооружению и средствам связи данная атомная подводная лодка К-27 аналогична проекту 627А, за исключением перископного вооружения, которое было усилено за счет установки второго перископа.
При разработке технического проекта атомной подводной лодки К-27 не задавались величиной подводной шумности и собственных помех работе гидроакустических станций. В проекте были выполнены лишь расчеты критических оборотов гребных винтов и воздушной шумности в помещениях подводной лодки, а также определены некоторые мероприятия по снижению внешнего шумоизлучения лодки. Но этого оказалось недостаточно: подводная шумность корабля была значительно выше установленных ВМФ уровней, и потребовались дополнительные меры по ее снижению.
Главная энергетическая установка атомной подводной лодки К-27 состояла из двухреакторной паропроизводящей и двухвальной паротурбинной установок, двух автономных турбогенераторов, аккумуляторной батареи и вспомогательных механизмов, обслуживающих эти установки. В отличие от проекта 627А вспомогательная дизель-электрическая установка не предусматривалась. Считалось, что наличие на подводной лодке автономных турбогенераторов существенно повышает надежность главной энергетической установки, поэтому дополнительного резерва источников питания не требуется. Подобное утверждение было опровергнуто опытом эксплуатации, и в дальнейшем на всех АПЛ в качестве вспомогательной предусматривалась дизель-генераторная установка.

Установленные на атомной подводной лодке К-27 ядерные реакторы обладали рядом эксплуатационных преимуществ. Основными из них были: увеличение КПД атомной энергетической установки за счет высокой температуры теплоносителя на выходе из реактора (440°С) и повышения температуры перегретого пара (до 355°С); расхолаживание реакторов без использования парогенераторов и насосов первого контура за счет естественной циркуляции сплава внутри реактора и включения каналов расхолаживания; невозможность распространения радиоактивности во второй контур и в энергетические отсеки в случае нарушения плотности парогенераторов благодаря большему давлению во втором контуре, чем в первом.

В то же время было очевидным (и практика эксплуатации ПЛ это подтвердила), что реакторная установка с жидкометаллическим теплоносителем влекла за собой и ряд сложностей, а именно: усложнялась эксплуатация установки во время длительной стоянки (а также при доковании) из-за необходимости поддержания температуры теплоносителя первого контура выше температуры его плавления, т.е. более 125°С, а следовательно, и несения вахты на пультах управления установкой; усложнялось проведение ремонтных работ по первому контуру вследствие загрязнения его оборудования высокоактивным полонием-210, образующемся при нейтронном облучении висмута; усложнилось базовое оборудование в связи с необходимостью иметь систему приготовления сплава, емкости и устройства для приема с подводной лодки радиоактивного теплоносителя.

В мае 1968 года атомная подводная лодка К-27 вышла в море для проверки после ремонта работоспособности энергетической установки, а также для выполнения учебно-боевых задач. 24 мая при проверке параметров энергетической установки на режимах полного хода произошел теплотехнический отказ активной зоны, выразившийся в падении мощности реактора. Одновременно были отмечены значительный рост давления в газовой системе первого контура, увеличение уровня теплоносителя в буферной емкости и появление воды в аварийном конденсаторе. Наиболее вероятной причиной аварии считалось резкое ухудшение теплосъема в активной зоне из-за попадания в нее окислов сплава и шлаков. Лодка самостоятельно вернулась на базу, облученный личный состав был госпитализирован, но 9 человек вскоре умерли. После аварии атомная подводная лодка К-27 больше не восстанавливалась.

Тактико-технические характеристики подводной лодки К-27
длина наибольшая, м: 109,8;
ширина наибольшая, м: 8,3;
осадка в крейсерском положении (средняя) ,м: 5,85;
Водоизмещение, м: надводное - 3414, подводное - 4380;
Запас плавучести, в % от нормального водоизмещения: 28;
Глубина погружения, м: перископная - 8,0, рабочая – 240, предельная – 300;
Энергетическая установка: 2 реактора ВТ-1, номинальная мощность 2 x 74000 кВт;
Мощность главных турбозубчатых агрегатов, л. с.: 2 x 17500;
Мощность главных гребных электродвигателей, л. с.: 2 x 450;
Скорость хода, узлы: надводный – 15, подводный – 29;
Дальность плавания в подводном положении при 80% мощности обоих реакторов, миль: 35400;
Автономность по запасам, сут.: 50;
Численность экипажа, чел.: 1054
Торпедное вооружение: 8 х торпедных аппаратов (только носовые), число торпед – 20;
Максимальная глубина торпедной стрельбы, м: 100