Работа двигателя по замкнутому циклу (ЕДХПИ — единый двигатель с химическим поглотителем известковым) этой подлодки состояла в следующем. Выхлопные газы из двигателя поступали в газоохладитель, где они охлаждались и освобождались от водяных паров и частично — от механических примесей. Затем отработанные газы переходили в газофильтры, в которых происходило поглощение углекислого газа. Дальнейшее охлаждение газа и освобождение его от избыточной влаги происходило в конденсаторах. Сконденсированная влага стекала в конденсаторную цистерну, а подсушенный газ поступал в изолированный необитаемый дизельный отсек с добавкой к нему газифицированного кислорода, подававшегося под давлением из кислородных цистерн и предварительно прошедшего через испаритель и подогреватель. Таким образом, в дизельный отсек поступала газовая смесь, по своему составу близкая к атмосферному воздуху. Из отсеков эта смесь засасывалась дизелем через всасывающий коллектор. Экспериментальная ГЭУ на ПЛ проекта 95 послужила основой для разработки проекта 615 новой опытной подводной лодки. Главный конструктор проекта — А. С. Кассациер. Опытная подводная лодка была построена на заводе «Судомех» в Ленинграде и после испытаний вступила в состав ВМФ 30 мая 1953 года.
Строительство подводных лодок по откорректированному проекту А-615 было ограничено небольшой серией вследствие проявившегося в ходе эксплуатации существенного недостатка, связанного с использованием жидкого кислорода, — повышенной пожароопасности. Вторым направлением в развитии подводных лодок с двигателем на химическом топливе, работающим под водой, явилось создание парогазовой турбинной установки (ПГТУ) замкнутого цикла с использованием перекиси водорода.
Впервые подводные лодки с такого рода энергетической установкой начали строить в Германии во время второй мировой войны (подводные лодки XXVI серии), но завершить эти работы не успели. Этот технический задел был реализован при проектировании в Советском Союзе средней подводной лодки главным конструктором А. А. Антипиным с участием немецких инженеров с учетом их знаний и опыта. Принцип работы главной энергетической установки ПЛ с использованием в цикле перекиси водорода заключался в следующем. Перекись водорода подавалась в камеру разложения, где она посредством специального катализатора разлагалась на газообразный кислород (37%) и водяной пар (63%). Из камеры разложения парокислород поступал в камеру горения, куда одновременно впрыскивалось специальное легкое углеводородное топливо типа керосина, сгоравшее без остатка. Продукты горения поступали в турбину с переменным, в зависимости от нагрузки, давлением. Отработанный парогаз из турбины поступал в конденсатор, где пар конденсировался в воду и отделялся углекислый газ, который затем выбрасывался за борт. Единственная подводная лодка проекта 617 была построена на заводе «Судомех» в Ленинграде и стала определенным этапом в развитии скоростных подводных лодок, и в этом состояла ее особая ценность. Вступила в состав ВМФ в конце 1955 года. Она имела надводное водоизмещение 950 т, наибольшую подводную скорость 20 узлов (37 км/ч), дальность плавания с этой скоростью 120 миль (222 км), а при скорости под ПГТУ 14 узлов (26 км/ч) — 198 миль (около 370 км). Основное вооружение: шесть носовых торпедных аппаратов, боекомплект: 12 торпед. Подводная лодка была первой в мире боевой подводной лодкой, имеющей мощность установки подводного хода 7250 л. с. на один вал. В Советском Союзе были предприняты попытки продолжить работы по созданию более совершенных ПЛ с ПГТУ. Но новый проект 643 не получил дальнейшего развития, так как в это время уже проектировались и строились отечественные атомные подводные лодки.
Эра атомоходов началась 17 января 1955 года, когда с борта американской подводной лодки «Наутилус» было передано сообщение: «Следую на атомной энергии».
Незамедлительно США совместно со странами НАТО начали создавать глобальную ракетно-ядерную систему. Уже в 1959 году вошли в строй атомный подводный ракетоносец «Джордж Вашингтон» и ПЛА «Скипджек» — головные основных подклассов ПЛ: подводных ракетоносцев и многоцелевых торпедных подводных лодок. В этих условиях перед подводными силами ВМФ были поставлены качественно новые задачи — уничтожение атомных ракетоносцев противника с целью предупреждения нанесения ими ракетно-ядерного удара по нашей территории, нанесение ответных ракетно-ядерных ударов по его стратегическим объектам, разгром его авианосных и других крупных группировок надводных кораблей, а также противолодочных сил, десантных отрядов и конвоев в океане и базах. Это определило назначение новых подводных лодок, характер поставленных перед ними задач и общую тенденцию развития подводных сил ВМФ.
Примерно с середины 50-х годов в нашей стране было положено начало новому этапу в развитии ВМФ — созданию океанского ракетно-ядерного флота и, прежде всего, строительству атомных торпедных, а затем ракетных подводных лодок и морских ракетно-ядерных систем стратегического назначения.
Процесс проектирования и строительства первых атомных подводных лодок сопровождался большими трудностями. Ни конструкторы (как подводных лодок, так и оборудования), ни военные моряки не представляли в полном объеме всех особенностей, которые определялись принципиально новой энергетикой. Многому пришлось учиться, и многие привычные для подводников организационные структуры, приемы борьбы за живучесть потребовалось пересмотреть.
Радиационная опасность осознавалась с трудом. К сожалению, не обошлось и без тяжелых аварий, которые принесли человеческие жертвы. Особенно большие затруднения выявились при изготовлении и эксплуатации парогенераторов, первые образцы которых не выдерживали положенного срока службы. К чести всех участников этих работ надо отметить, что совместным трудом в течение нескольких лет эти болезни роста и связанные с ними ошибки были преодолены, и к созданию следующего поколения атомных подводных лодок, которое началось в конце 50-х годов, конструкторы и судостроители приступили, накопив солидные знания и опыт.
С появлением атомных энергетических установок подводные лодки стали истинно подводными, а не «ныряющими», какими, по существу, они были ранее. Запас энергии теперь позволяет подводному кораблю плавать под водой длительное время и всплывать под перископ лишь для того, чтобы уточнить свое место в океане по солнцу или звездам, по космическим или радионавигационным системам.
Атомная подводная лодка, получившая позже название «Ленинский комсомол», была первым советским кораблем с атомной энергетической установкой. Она положила начало атомному подводному кораблестроению в Советском Союзе. Научным руководителем работ был академик А. П. Александров, главным конструктором проекта — В. Н. Перегудов. Проекты основного оборудования атомной энергетической установки — реактора, парогенераторов, главного турбозубчатого агрегата, насосов первого контура, вспомогательных механизмов — разрабатывались под руководством члена-корреспондента Академии наук СССР Н. А. Доллежаля, начальника конструкторского бюро Балтийского завода Г. А. Гасанова, главных конструкторов Кировского завода М. А. Казака и H. M. Синева. Первым командиром первого советского атомохода был опытный подводник капитан 2 ранга Леонид Гаврилович Осипенко, впоследствии Герой Советского Союза, контр-адмирал, долгие годы руководивший учебным центром подготовки моряков — экипажей атомных подводных лодок в Обнинске.
Первая опытная атомная подводная лодка была спроектирована и построена в весьма сжатые сроки — за шесть лет и три месяца: проектирование — с октября 1952 по июнь 1954 года; изготовление рабочих чертежей — с марта 1954 по июль 1955 года; закладка атомной ПЛ на Северном машиностроительном предприятии (СМП) произведена в мае 1954 года, спуск на воду — в августе 1957 года; ходовые испытания закончены в декабре 1958 года, после чего подводная лодка К-3 была сдана флоту в опытную эксплуатацию. Подводная лодка — двухкорпусная, двухвальная — имела следующие тактико-технические элементы: основные размерения — 107,4 х 7,9 х 5,7 м; надводное водоизмещение — 3101 т, подводное — 4069 т; запас плавучести — 30,5%; рабочая глубина погружения — 240 м, предельная — 300 м; число торпедных аппаратов калибра 533 мм — восемь; мощность главной энергоустановки на валу — 35000 (2 х 17500) л. с.; тепловая мощность реактора — 140 (2 х 70) мВт; надводная скорость — 15,5 узла (28,7 км/ч), подводная — 25 узлов (фактически — около 30 узлов — 55 км/ч); автономность — 60 суток; время непрерывного пребывания в подводном положении — 1500 ч; экипаж —104 человека. В последующем, в связи с увеличением экипажа на 22 человека, автономность подводной лодки была сокращена до 50 суток и время непрерывного пребывания в подводном положении — до 1200 часов. В июне 1962 года впервые в истории Советского Военно-Морского Флота атомная подводная лодка «Ленинский комсомол» прошла подо льдами Северного Ледовитого океана, дважды пересекла точку Северного полюса, где подводники установили Государственный флаг СССР. За этот поход весь личный состав ПЛ был награжден орденами и медалями, а руководителю похода контр-адмиралу А. И. Петелину, командиру ПЛ капитану 2 ранга Л. М. Жильцову и инженер-механику капитану 2 ранга Р. А. Тимофееву было присвоено звание Героя Советского Союза.
