В соответствии с техническим проектом в IV отсеке подводной лодки в диаметральной плоскости была установлена (за счет части жилых помещений и одной группы аккумуляторных батарей) пусковая шахта длиной 14126 мм и внутренним диаметром 2450 мм без крышки. Верхняя часть шахты, пронизывающей насквозь прочный и легкий корпус, выступала над палубой на 6,8 м, нижняя — на 2 м за корпус подводной лодки. Пусковая шахта была оборудована пусковой установкой, электрическими и воздушными разъемами, датчиками.
Для обслуживания ракеты на лодке предусматривались новые системы: устройства заполнения и осушения шахты, автономной гидравлики, подачи сжатого воздуха к шахте и пусковой установке, заполнения (самотеком) кольцевого зазора. На ПА были размещены приборы предстартовой подготовки и старта, записи параметров движения ракеты при пуске, системы единого времени и телеметрического контроля. Для передачи телеметрической информации на береговые станции был разработан буксируемый плотик с антеннами. После переоборудования объемное водоизмещение подводной лодки возросло с 1045 до 1104 м3, осадка увеличилась с 4,55 до 4,95 м.
Технический проект 61ЗД4 утвердили 10 ноября 1959 г., а уже в декабре начался выпуск рабочих чертежей. Однако после смены головного исполнителя по ракетному комплексу Д-4 ЦКБ-16 пришлось срочно вносить изменения в утвержденный проект 61ЗД4, что привело к задержке сроков.
Выпуск рабочих чертежей и технической документации по проекту 61ЗД4 завершился в мае 1960 г. Переоборудование производилось на Черноморском судостроительном заводе (№ 444). Сдача переоборудованной подводной лодки состоялось в июне 1961 г.
Пуски макетов ракеты Р-21 производились с движущейся подводной лодки проекта 613Д4 в августе-сентябре 1961 г. Первый пуск состоялся 29 августа. Макет К-1.1 стартовал с глубины 40 м при скорости подводной лодки 2,5 узла. Старт прошел нормально, перемещение макета в воде, выход из воды и движение на начальном воздушном участке траектории были устойчивыми. Отсечка двигателя произошла в заданное время. Поднявшись на высоту 250–300 м, макет упал на расстоянии 1500–2000 м от места выхода и при ударе о воду взорвался из-за смешивания остатков компонентов топлива. Остальные два пуска этого этапа испытаний прошли при аналогичных условиях, за исключением того, что скорость лодки возросла до 3,5 узла.
Эти испытания, проводившиеся до 11 сентября 1961 г., показали надежность старта ракет из подводного положения с движущейся подводной лодки при скорости не более 3,5 узла, безопасность личного состава, конструкций подводной лодки, пусковой установки и самой ракеты.
На основании результатов успешных испытаний, проведенных на морском полигоне, а также с учетом завершения отработки различных систем ракетного комплекса комиссия рекомендовала перейти к заключительному этапу — летно-конструкторским испытаниям (АКИ) на полную дальность стрельбы первых боевых ракет Р-21 (4К55). Для выполнения этой программы была выделена экспериментальная дизельная подводная лодка К-102 проекта 629Б из состава Северного флота.
Подводная лодка проекта 629Б
Для проведения АКИ было решено продолжить серию проекта 629, построив на Севмашпредприятии 16-й корабль по проекту 629Б специально для отработки двух новых ракетных комплексов с подводным стартом: с жидкостной ракетой Р-21 главного конструктора В.П. Макеева и твердотопливной комплекса Д-6, создание которой было поручено коллективу КБ-7 ленинградского завода «Арсенал» под руководством главного конструктора П.А. Тюрина. Технический проект экспериментальной подводной лодки был утвержден в 1959 г. Начальник ЦКБ-16 Н.Н. Исанин, в тот период уделявший основное внимание проектированию первого титанового атомного ракетоносца проекта 661, возложил на Я.Е. Евграфова руководство проектом 629Б. Наблюдение за ходом проектирования корабля вел представитель ЦНИИ ВК — главный наблюдающий капитан-лейтенант В.И. Аитошенко, сменивший на этом посту капитана 1 ранга И.И. Лягина.
В первом квартале 1960 г. в проект внесли изменения, выпустили откорректированные заказные ведомости. В частности, в 1960 г. ЦКБ-34 подготовило рабочие чертежи стартовой установки СМ-87 для длительного хранения в корабельных условиях и пуска баллистических ракет. Два комплекта деталей СМ-87 изготовил ленинградский завод «Большевик», их собрали на заводе № 402 на специально созданном монтажном стенде. После испытаний на подводной лодке проекта 629Б предполагалось разместить СМ-87 на ПА проектов 629А и 658М.
На завод № 402 отправили списки чертежей проекта 629, подходящих для проекта 629Б, что позволяло Севмашпредприятию выпускать узлы и детали большинства частей корабля. А вскоре были выданы оригинальные (проект 629Б) чертежи на фрагменты или узлы, отличавшиеся от основного проекта, что позволило заводу уже в январе 1961 г., не теряя сложившегося за три года постройки серии кораблей проекта 629 ритма, заложить 16-й корабль. Главным строителем корабля назначили М.Я. Баженова, но вскоре его сменил В.Н. Фролов. В мае 1961 г. полностью завершился выпуск технической документации.
