Следующей попыткой модернизации проекта 611 был проект 631, эскизная разработка которого выполнялась по ТТЗ ВМФ в период июля-сентября 1954 года. Согласно этому ТТЗ ПЛ пр.631 по отношению к проекту 611 должны были обладать следующими преимуществами:
- увеличением в три раза времени непрерывного пребывания под водой;
- увеличением в три раза глубины стрельбы из торпедных аппаратов, с возможностью стрельбы новейшими типами торпед и увеличением на 30% запаса мин;
- увеличением автономности с 75 до 90 суток;
- увеличением скорости хода под РДП с 5 до 8-10 узлов;
- значительным увеличением запаса сжатого воздуха;
- возможностью работы подъемно-мачтовых устройств, средств связи и наблюдения на перископной глубине при скорости хода 8-10 узлов.
После проработки ряда вариантов, учитывающих и технические решения, принятые в проекте 611 бис, было решено снова вернуться к идее использования ПГТУ в качестве форсажной установки. Поэтому, как основной вариант предэскизного проекта 631, был представлен проект с форсажной парогазовой турбинной установкой. Средства навигации, наблюдения и связи в основном предусматривались в таком же составе, как и на проекте 611, за исключением средств гидролокации и гидроакустики, которые заменялись на новый комплекс («(Арктика», «Луч» и «Свет»).
Устройство лодки
На лодке были три линии вала. Двигатели 37Д и гребные электродвигатели располагались на бортовых линиях вала, двигатель 32Д, ПГТУ и электродвигатель в 900 л.с. через общий редуктор работали на среднюю линию вала. Все дизели размещались в V отсеке, электродвигатели и общий редуктор - в VI отсеке, а ПГТУ - в герметической выгородке VII отсека. Электродвигатель средней линии вала предназначался для питания вспомогательных механизмов ПГТУ и для экономического хода. Он мог обеспечить надводный ход скоростью 7-8 узлов при зарядке аккумуляторной батареи током I ступени бортовыми генераторами. При этом он получал питание от бортовых гребных электродвигателей, работавших в генераторном режиме. В случае необходимости электродвигатель средней линии вала мог также работать совместно с дизелем 32Д.
Учитывая, что в представленном проекте 631 были предусмотрены: форсажная энергетическая установка, обеспечивающая высокие скорости подводного хода, новые торпедные аппараты, приспособленные для стрельбы с глубины до 100 метров, большая дальность плавания под РДП, а также современные средства навигации, наблюдения и связи, можно полагать, что ПЛ этого проекта были бы вполне современными боевыми кораблями, способными успешно решать поставленные перед ними задачи. Однако, в связи с все еще продолжавшимися испытаниями ПЛ пр.617 с ПГТУ, снова возникли сомнения в правильности ориентации на форсажную ПГТУ, значительно усложняющую эксплуатацию ПЛ. Было признано более целесообразным для целей модернизации проекта 611 добиваться улучшения тактико-технических элементов ПЛ в чисто дизель-электрическом варианте. Поэтому проект 631 дальнейшего развития не получил. Разработкой проекта руководил С.А.Егоров.
