Работы по исследованию облика атомоходов 2-го поколения начались в СССР в конце 50-х годов. 28 августа 1958 г., в соответствии с правительственным постановлением, для новых АПЛ развернулось проектирование унифицированной паропроизводящей установки. Приблизительно в то же время был объявлен конкурс проектов лодок 2-го поколения, в котором приняли участие ведущие конструкторские коллективы страны, специализирующиеся на подводном кораблестроении – СКБ-143, ЦКБ-18 и СКБ-112 «Судопроект». Наибольшим техническим заделом обладало ленинградское СКБ-143, которое на основе своих более ранних (1956-58 г.) инициативных проработок, выполненных под руководством А.Б. Петрова, подготовило технические предложения по торпедной (проект 671) и ракетной (проект 639) лодкам.
Отличительными особенностями этих проектов стали усовершенствованная гидродинамика, отработанная с привлечением специалистов московского филиала ЦАГИ,одновальная компоновка, применение переменного трехфазного тока, а также увеличенный диаметр прочного корпуса, что обеспечивало поперечное размещение двух новых, более компактных ядерных реакторов, унифицированных для АПЛ 2-го поколения.
По итогам конкурса СКБ-143 получило задание на проектирование атомной торпедной подводной лодки 671-го проекта (шифр «Ерш») с нормальным водоизмещение 2000 т и рабочей глубиной погружения не менее 300 м. Отличительной особенностью нового корабля должна была стать мощная гидроакустика (в условиях конкурса впервые специально оговаривались размеры ГАС).
Если на АПЛ первого поколения была применена электрическая система постоянного тока (что было логично для ДЭПЛ, где основным источником энергии при движении в подводном положении являлись аккумуляторные батареи), то на атомоходах второго поколения было решено перейти на переменный трехфазный ток.
Тактико-техническое задание на новый атомоход было утверждено 3 ноября 1959 г., в марте 1960 г. был выполнен эскизный, а в декабре того же года – технический проекты.
Создание АПЛ проекта 671 велось под руководством главного конструктора Г.Н. Чернышева (ранее он участвовал в проектировании лодок пр. 617, 627, 639 и 645). Исходя из того, что новая подводная лодка предназначалась, в первую очередь, для уничтожения американских ПЛАРБ в районах их боевого патрулирования (т.е. на «чистой воде», а не подо льдами Арктики), заказчик, под усиленным давлением разработчика, счел возможным отказаться от требования обеспечения надводной непотопляемости при заполнении водой любого из отсеков лодки.
Как и на атомоходах 1-го поколения, на новой лодке было решено применить двухреакторную энергетическую установку, полностью удовлетворяющую требованиям надежности. Была создана компактная паропроизводящая установка с высокими удельными показателями, почти вдвое превышающими соответствующие параметры предшествующих энергетических установок.
«В виде исключения» Главком ВМФ С.Г. Горшков дал согласие использовать в проекте 671 один гребной вал, что позволило уменьшить водоизмещение и шумность. За счет перехода на одновальную схему обеспечивалось получение значительно более высоких, чем у зарубежных аналогов, подводных скоростей.
Реализация одновальной схемы позволила разместить в одном отсеке главный турбозубчатый агрегат и оба автономных турбогенератора со всем сопутствующим оборудованием. Это обеспечило уменьшение относительной длины корпуса лодки. Т. н. адмиралтейский коэффициент, характеризующий эффективность использования мощности силовой установки корабля, превзошел аналогичный показатель АПЛ проекта 627 примерно в два раза и фактически сравнялся с коэффициентом американских АПЛ типа «Скипджек». В конструкции прочного корпуса было решено применить новую сталь марки АК-29, что позволяло увеличить глубину погружения.
В отличие от АПЛ 1-го поколения, новый корабль было решено оснастить автономными (а не навешенными на ГТЗА) турбогенераторами, что повышало надежность работы электроэнергетической системы.
Согласно первоначальным проектным проработкам, торпедные аппараты планировалось сдвинуть к центру корабля, как на американских АПЛ типа «Трешер», расположив их под углом к диаметральной плоскости АПЛ. Однако в дальнейшем выяснилось, что при подобной компоновке скорость подводной лодки в момент торпедной стрельбы не должна была превышать 11 узлов (что оказалось неприемлемым по тактическим соображениям: в отличие от американских АПЛ типа «Трешер», советская лодка предназначалась для борьбы не только с подводными лодками, но и крупными надводными кораблями противника). Кроме того, при «американской» компоновке серьезно осложнялись торпедопогрузочные работы, и становилось полностью невозможным пополнение боекомплекта в море. В результате торпедные аппараты на АПЛ 671-го проекта было решено установить в носовой части корабля, над антенной ГАС.
В 1960 году ленинградский Адмиралтейский завод приступил к подготовке строительства серии новых торпедных атомоходов. Акт о приемке в состав ВМФ СССР головной лодки 671 – го проекта – К-38 (заводской номер «600»)- председатель правительственной комиссии Герой Советского Союза Г.И. Щедрин подписал 5 ноября 1967 г. В дальнейшем в Ленинграде было построено еще 14 АПЛ данного типа. Три корабля (К-314, К-454 и К-469) были достроены по измененному проекту. Отличие заключалось в оснащении их, помимо традиционных торпед, и ракето-торпедным комплексом «Вьюга», принятым на вооружение 4 августа 1969 г. Ракето-торпеда обеспечивала поражение подводных, надводных и береговых целей ядерным зарядом на дальностях 10- 40 км. Ее пуск выполнялся из стандартных 533-мм торпедных аппаратов с глубины до 50-60 м.
| Номер и название лодки | Закладка | Спуск на воду | Вступление встрой |
| К-38 | 12.04.63 | 28.07.66 | 05.11.67 |
| К-369 | 31.01.64 | 22.1267 | 06.11.68 |
| К-147 | 16.09.64 | 17.06.68 | 25.1268 |
| К-53 | 16.12.64 | 15.03.69 | 30.09.69 |
| К-306 | 20.03.68 | 04.06.69 | 04.12.69 |
| К-323 «50 лет СССР» | 05.07.68 | 14.03.70 | 29.10.70 |
| К-370 | 19.04.69 | 26.06.70 | 04.1270 |
| К-438 | 13.0669 | 23.03.71 | 15.10.71 |
| К-367 | 14.04.70 | 0207.71 | 05.1271 |
| К-314 | 05.09.70 | 28.03.72 | 06.11.72 |
| К-398 | 22 04.71 | 02.08.72 | 15.1272 |
| К-454 | 16.08.72 | 05.05.73 | 30.09.73 |
| К-462 | 03.07.72 | 01.09.73 | 30.1273 |
| К-469 | 05.09.73 | 10.06.74 | 30.09.74 |
| К-481 | 27.09.73 | 08.09.74 | 27.1274 |
Двухкорпусная подводная лодка с характерным «лимузинным» ограждением выдвижных устройств имела прочный корпус, выполненный из высокопрочной стали АК-29, толщина листов которой достигала 35 мм. Внутренние плоские переборки были рассчитаны на давление 10 кгс/см² . Корпус корабля делился на семь водонепроницаемых отсеков:
1-й – торпедный, аккумуляторный и жилой;
2-й – центральный пост, провизионные и вспомогательные механизмы;
3-й – реакторный;
4-й – турбинный (в нем же размещены и автономные турбоагрегаты);
5-й – электротехнический и вспо-
могательных механизмов (в нем же находился и санблок);
6-й – жилой и дизель-генераторный;
7-й – рулевой (здесь же расположены гребные электродвигатели и камбуз).
Конструкция легкого корпуса, носовая часть надстройки, вертикальное и горизонтальное оперение были выполнены из маломагнитной стали. Ограждение выдвижных устройств рубки, а также средняя и кормовая части надстройки изготавливались из алюминиевого сплава, а крупногабаритный обтекатель антенны гидроакустического комплекса и рули – из титановых сплавов. Для лодки проекта 671 (а также ее дальнейших модификаций) была характерна тщательная отделка обводов наружного корпуса.
Балластные цистерны имели кингстонную (а не шпигатную, как на всех предыдущих советских ПЛ послевоенных проектов) конструкцию.
Корабль получил систему кондиционирования и очистки воздуха, люминесцентное освещение, а также более удобную (по сравнению с атомоходами 1-го поколения) планировку кают и кубриков, современное санитарно-бытовое оборудование.
Главная энергетическая установка АПЛ 671-го проекта (имевшая номинальную мощность 31.000 л.с.) включала две паропроизводящих установки ОК-300 (водоводяной реактор ВМ-4 тепловой мощностью 72 мВт и четыре парогенератора ПГ-4Т), автономные для каждого борта. Перезарядка активной зоны реактора должна была производиться с циклом восемь лет.
По сравнению с реакторами 1-го поколения, компоновка ядерных энергетических установок второго поколения была существенно изменена. Реактор стал более компактным и «плотным». Была реализована схема «труба в трубе», а также произведено «навешивание» насосов первого контура на парогенераторы. Сократилось количество трубопроводов большого диаметра, соединяющих основные элементы установки (фильтр 1-го контура, компенсаторы объема и т.п.). Практически все трубопроводы первого контура (малого и большого диаметра) разместили в необитаемых помещениях и закрыли биологической защитой. Существенно изменились системы контрольно-измерительных приборов и автоматики ядерной силовой установки. Возросла доля дистанционно-управляемой арматуры (клапанов, задвижек, заслонок и т. п.).
Паротурбинная установка состояла из главного турбозубчатого агрегата ГТЗА-615 и двух автономных турбогенераторов ОК-2 (последние обеспечивали выработку переменного тока 380 В, 50 Гц и включали турбину и генератор мощностью 2000 кВт).
В качестве резервного средства движения были применены два электродвигателя постоянного тока ПГ- 137 (2 х 275 л. е.), каждый из которых приводил во вращение свой двухлопастный гребной винт малого диаметра. Имелись две аккумуляторные батареи, а также два дизель-генератора (200 кВт, 400 В, 50 Гц). Все основные механизмы и устройства имели автоматизированное и дистанционное управление.