Ко времени разработки Р-13 стремительное совершенствование ядерного оружия позволило применять на ракете новый заряд, на порядок более мощный в сравнении с установленным на Р-11ФМ, но близкий по весу. Отделяемая в полете моноблочная головная часть (ГЧ) с термоядерным зарядом позволяла наносить удары по площадным целям.
С середины 1950-х гг. в качестве дублера арзамасского КБ-11 в так называемом «Челябинске-70» был создан НИИ-1011. Новая организация стремилась как можно скорее и лучше зарекомендовать себя и смело шла на рискованные технические решения.
Перед разработчиками этого блока встала сложнейшая задача — вписать термоядерный заряд больших габаритов, созданный для межконтинентальной ракеты, в малогабаритную ракету подводной лодки, обеспечив при этом приемлемые эксплуатационные параметры и заданную дальность стрельбы. За решение задачи взялись молодые ядерщики и ракетчики, во главе которых стояли К.И. Щелкин и В.П. Макеев. Основная заслуга в создании этого уникального даже по меркам сегодняшнего дня боевого блока принадлежит К.И. Щелкину, принявшему решение о серьезной переработке конструкции уже испытанного боеприпаса под условия размещения в морской ракете. В полете ГЧ отделялась в расчетное время с помощью порохового толкателя, установленного на переднем днище бака окислителя. Команда на отделение ГЧ в полете подавалась системой управления по достижении заданной дальности стрельбы.
На Р-13 был применен выполненный по открытой схеме пятикамерный ЖРД С2713 тягой 25,7 т с неподвижной маршевой центральной и четырьмя рулевыми поворотными камерами. Такое решение позволило обеспечить необходимые морской ракете значительные управляющие силы, отказаться от ранее применявшихся графитовых рулей, создающих потери энергетики двигателя. Наряду с этим представилась возможность обеспечить двухступенчатое выключение двигателя, резко уменьшить разброс импульса последействия (путем реализации необходимого для повышения точности пусков снижения ускорения перед отделением ГЧ) и осуществить надежное отделение боевого блока во всем диапазоне дальностей стрельбы.
  |
 |
| Компоновочная схема ракеты Р-13 и ее внешний вид. | Траектория полета ракеты Р-13. |
Компоненты топлив: самовоспламеняющиеся при взаимном контакте окислитель — раствор четырехокиси азота в концентрированной азотной кислоте АК-27И и горючее — смесь ксилидина и триэтиламина ТГ-02 (или «тонка»). Применение триэтиламинксилидина с азотной кислотой обеспечивало надежный запуск двигателя и повышало его энергетику. Окислитель заправлялся в бак ракеты на базе, перед выходом подводной лодки на боевую службу, а горючее — уже в море из цистерн лодки непосредственно в ходе предстартовой подготовки. Сделано это было для повышения безопасности ракет.
 |
 |
Хвостовой отсек с двигательной установкой ракеты Р-13. |
Корпус ракеты Р-13 с топливным отсеком. |
С целью существенного улучшения параметров ракеты с точки зрения возможности создания системы управления бак окислителя разделялся промежуточным днищем на полубаки. Расход окислителя осуществлялся вначале из нижнего, а затем из верхнего полубака. Это решение обеспечивало снижение коэффициента опрокидывающего момента более чем в два раза.
Применение турбонасосного агрегата дало возможность многократно уменьшить давление наддува баков и радикально снизить их массу в сравнении с вытеснительной подачей топлива, как на сухопутных ракетах. Для наддува баков использовался газ, поступавший с выхода турбонасосного агрегата. Это позволило отказаться от сжатого воздуха. Турбонасосный агрегат работал на основных компонентах топлива, а не на применявшейся в сухопутных ракетах перекиси водорода, уже хорошо знакомой морякам по рискованной эксплуатации подводных лодок с «вальтеровскими» турбинами.
