Одновременно с пр.П-611 в 1955-1956 годах в ЦКБ-18 разрабатывался проект П-613 переоборудования ПЛ пр.613 для проведения испытаний в морских условиях комплекса ракетного вооружения П-5. Проект переоборудования был утвержден совместным решением ВМФ и МСП 25 мая 1956 года. Этим же решением была определена и подводная лодка, подлежащая переоборудованию, а именно - «С-146», зав. № 302, постройки завода «Красное Сормово».

В состав ракетного вооружения, принятого в проекте П-613, входили:
- одна крылатая ракета П-5;
- механизированный поднимающийся контейнер для хранения и пуска крылатой ракеты;
- комплексная система управления стрельбой;
- аппаратура производства старта и предстартового контроля бортовой аппаратуры крылатой ракеты;
- устройства, системы и приспособления, обеспечивающие нормальную эксплуатацию ракетного оружия;
- система навигационных приборов.

Первоначально предполагалось применить в бортовой системе управления крылатой ракеты интегрирующие приборы (гироштурман) разработки главного конструктора В.И.Кузнецова, но так как изготовление элементов этой системы оказалось сложным и длительным, то было решено применить упрощенную систему управления, состоящую из автопилота АП-70А разработки главного конструктора Е.Ф.Антипова и барометрического высотомера, которые совместно обеспечивали стабилизацию ракеты в полете относительно трех осей, вывод на заданную высоту, ведение в установившемся горизонтальном полете, перевод ракеты в пикирование по заданному времени полета и выдачу сигнала на срабатывание боевой части. Установка ракетного оружия на ПЛ производилась за счет снятия с корабля запасных торпед со стеллажами, торпедо-погрузочного устройства и артиллерийского вооружения с боезапасом. Погрузка торпед в носовые торпедные аппараты производилась через передние крышки при помощи нового торпедо-погрузочного устройства. Выгрузка - с помощью базового крана.

Так же, как и на пр.П-611, вместо гирокомпаса «Курс-3» на ПЛ устанавливались комплексы навигационных приборов «Сила-Б» и «Сила-В». Вместо лага ГОМ-III устанавливался гидродинамический лаг «Бурун». Астронавигационный перископ «Лира» не устанавливался по той же причине, что и на проекте П-611. Из отсеков ПЛ наибольшей перекомпоновке подверглись первый и третий отсеки. Из топливной цистерны №3 была выделена цистерна для замещения массы крылатой ракеты. Центр тяжести цистерны замещения был смещен в нос от центра тяжести корабля, вследствие чего при приеме воды замещения создавался дифферент на нос. Для выравнивания дифферента необходимо было перегнать из носовой дифферентной цистерны в кормовую около 1,5 м воды. Такое конструктивное решение было неудобным в эксплуатации, но было принято как временное в целях сокращения объема работ и сроков переоборудования ПЛ. В VI отсеке на место коек устанавливался гидроцилиндр для подъема контейнера. Для погрузки гироскопических приборов в I и III отсеки на прочном корпусе были предусмотрены съемные сварные листы в I и IV отсеках (из IV отсека через дверь на переборке 65 шп. приборы перегружались в III отсек).

Механизированный контейнер устанавливался на палубе надстройки в диаметральной плоскости, в корму от ограждения рубки. В положении «по-походному» контейнер располагался горизонтально, а в боевом положении - поднимался на угол 15. Стрельба в нос осуществлялась поверх ограждения рубки. В надстройке в районе действия газовых струй от стартовых двигателей крылатой ракеты устанавливался отбойник. Крылатая ракета П-5 стартовала непосредственно из контейнера, где она находилась на стартовых направляющих со сложенными консолями крыла, которые автоматически раскрывались в полете сразу же при выходе ракеты из контейнера. Такой способ старта не требовал установки на лодке громоздкого стартового устройства, как это имело место в случае применения крылатой ракеты П-10 на ПЛ пр.611, в связи с чем значительно упрощалась и ускорялась подготовка к старту.

Размещение стартового устройства непосредственно в контейнере позволяло увеличить число крылатых ракет на лодке. Контейнер диаметром в свету 1,65 и длиной около 12 метров имел с обоих торцов открывающиеся крышки с резиновыми уплотнениями и кремальерными затворами, обеспечивающими герметичность контейнера до предельной глубины погружения. Подъем контейнера и его стопорение, открытие и закрытие крышек, крепление ракеты «по-походному» производились при помощи корабельной системы гидравлики. Подготовка к старту, то есть управление всеми механизмами контейнера, связанными с приведением его из походного положения в стартовое и обратно, осуществлялось дистанционно с пульта управления, расположенного в первом отсеке подводной лодки. Стрельба крылатыми ракетами предусматривалась только в надводном положении при состоянии моря до 4-5 баллов и при скорости хода ПЛ до 8-10 узлов. Крылатая ракета хранилась в контейнере полностью заправленной с пристыкованной боевой частью и навешенным стартовым агрегатом, состоящим из 2-х твердотопливных двигателей. Доступ к крылатой ракете после погрузки ее на подводную лодку не требовался.

Переоборудование ПЛ «С-146» по проекту П-613 производилось на заводе «Красное Сормово» в течение 1956-1957 годов. Испытания всех устройств механизированного контейнера предусматривалось проводить на специальном стенде, а пуски крылатых ракет с ПЛ на полигоне в Белом море. Специальный стенд представлял собой комплекс корабельных конструкций подводной лодки проекта П-613, включая части прочного и легкого корпусов, ограждения рубки со всеми выдвижными устройствами, стартовую установку (контейнер) и обслуживающие ее системы. Стенд был смонтирован на бетонном основании на полигоне в/ч 15644. В период с 28 августа 1957 года по 27 января 1958 года на стенде были проведены и отработаны динамика старта ракеты из механизированного контейнера, раскрытие крыла в полете ракеты, проверена прочность и надежность стартового устройства, сделаны качественная и количественная оценки воздействия газовых струй маршевого и стартового двигателей на элементы корабельных конструкций и устройств.

В процессе испытаний были внесены изменения во внутреннее оборудование контейнера и конструкцию газоотводов. Испытания подтвердили возможность запуска крылатых ракет из контейнера, а также работоспособность стартовой установки, выдвижных устройств и корпусных конструкций после воздействия на них газовых струй. При отработке комплекса возникло много неполадок, в связи с чем подводная лодка «С-146» вышла в Белое море на полигон для производства первого пуска крылатой ракеты П-5 только в конце октября 1957 года. Пуски на выходах 1 и 2 ноября 1957 года не состоялись ввиду обнаруженных коротких замыканий в электрических цепях системы управления. Как было впоследствии установлено, короткие замыкания возникали в местах заделки корабельных кабелей трасс системы управления в штепсельные разъемы авиационного типа на пультах предстартовой подготовки и производства старта.

После ликвидации дефектов, на том же полигоне, днем 22 ноября 1957 года состоялся первый пуск крылатой ракеты П-5 с ПЛ, а в ночь с 29 по 30 ноября - второй пуск. Оба пуска производились в сложных метеорологических условиях при сплошной облачности. Полет крылатых ракет регистрировался наземными и корабельными радиотелеметрическими станциями. Первые пуски дали удовлетворительные результаты и показали, что задача старта из контейнера ПЛ крылатой ракеты П-5 с автоматически раскрывающимся в полете крылом решается вполне успешно. Уменьшение момента инерции крылатой ракеты со сложенным крылом относительно ее продольной оси, делающее ракету неустойчивой при наличии возмущающих сил (ветровая нагрузка, качка и т.д.) - совершенно не влияло на ее старт, так как сразу же по выходе из контейнера специальный механизм автоматического раскрыва крыла (АРК) мгновенно раскрывал крыло, что придавало ракете необходимую устойчивость.

Также как и на пр.П-611, особое внимание было уделено выяснению степени воздействия шума двигателей стартующей крылатой ракеты на людей, находящихся в кормовых отсеках. Испытания на собаках, помещенных в VI и VII отсеки ПЛ «С-146», и замер шумности в VII отсеке во время старта ракет подтвердили допустимость нахождения людей в кормовых отсеках в этих условиях. Заслуживает внимания, что при каждом запуске маршевого двигателя крылатой ракеты П-5 из-за воздействия газов маршевого двигателя кормовой аварийно-спасательный буй выходил из строя, вследствие чего его пришлось снять с ПЛ. Первые два пуска ракет П-5 с ПЛ «С-146» были проведены в Белом море вблизи Северодвинска 22 и 29 ноября 1957 года. Всего с 28 августа 1957 года до января 1959 года был проведен 21 пуск П-5. Постановлением СМ № 685-313 от 19.06.1959 г. комплекс П-5 был принят на вооружение ВМФ.

В дальнейшем в соответствии с принятым в 1957 году совместным решением, на ПЛ пр. П-613 предстояло еще испытать ракету и контейнер на взрывостойкость. Пока шла подготовка к испытаниям, на ПЛ проводились другие работы, в том числе отстрел ракет для составления таблиц стрельбы с учетом влияния ветра. Эти стрельбы проводились в августе-сентябре 1959 года. Кроме того, производились различные ремонтные работы по устранению дефектов, выявленных при проведении совместных комплексных испытаний и при отстреле ракет. Подготовка к испытаниям на взрывостойкость затянулась по различным причинам до 1962 года. Испытания состоялись в мае-июне 1962 года в Кольском заливе. Испытания, в частности, показали, что принятая в существующих габаритах контейнера амортизация недостаточно эффективна и для последующих проектов было рекомендовано ее усилить. После завершения испытаний Главнокомандующий ВМФ принял решение восстановить ПЛ «С-146» по пр.613. Главным конструктором проекта П-613 был П.П.Пустынцев, его заместителями - Ю.Р.Хусаинов и С.Ф.Голято.

Тактико-технические характеристики подводной лодки проекта П-613
Водоизмещение нормальное, м  1089
Осадка средняя, м  4,62
Запас плавучести, в % от нормального водоизмещения  27
Начальная метацентрическая высота в надводном положении, м 0,30
Начальная метацентрическая высота в подводном положении, м 0,30
Команда, чел. 57
Автономность, сут. 20
Наибольшая надводная скорость при нормальном запасе топлива, уз. 17,5
Дальность плавания под РДП скоростью 5 узлов (под одним дизелем), мили  5000
Наибольшая подводная скорость, уз.  11,5
Дальность плавания ею, мили  11,5
Дальность плавания экономической подводной скоростью 2 узла, мили 300

Вооружение
Крылатая ракета П-5 с механизированным поднимающимся контейнером и комплексной системой управления стрельбой, компл. 1
Носовые торпедные аппараты для торпед калибра 533 мм, шт. 4
Кормовые торпедные аппараты для торпед калибра 533 мм, шт. 2
Общее количество торпед, шт.  6

Остальные тактико-технические данные ПЛ пр.П-613, за исключением отмеченных выше средств навигации, практически не отличались от пр.613.