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1935年,苏联工程师C·A·巴吉列夫斯基完成了由人造大气作为闭式循环柴油机燃烧工质的可行性研究,提出将三种气体组成的人造空气用于潜艇柴油机闭循环燃烧。随后在1937至1938 年,苏联造船工业部第18中央设计局——也就是后来的“红宝石”中央设计局的前身——对改造后的38ΚΡΗС-8型柴油机进行了实验,实验结果表明……总体上令人满意……
1941年,列宁格勒196工厂完成了M级小型潜艇401号的建造工作,作为95型试验潜艇,用于新型动力装置的测试。该艇于随后转移到相对平静的里海舰队进行测试。但在1942年,该艇进行测试的时候发生了火灾,导致装有氧化剂的容器爆炸。修复期间,由于卫国战争的影响,干扰了该潜艇的研制工作。直到二战结束后的1946年,M-401才被列宁格勒造船厂修复完成,并于同年正式进入苏联海军服役。
1946年7月,根据M-401的研究成果,苏联部长会议决定在此基础上研制新型小型潜艇,第18中央设计局随即受命开始了615型试验潜艇的设计工作,总设计师为卡萨齐耶尔。1950年,“小星星”船舶中心制造的M-50型900马力柴油机使用人造大气进行了试验,持续输出达到65%满负荷功率。该发动机使用了新研发的化学吸收水汽装置,经过干燥后的回收气体的水汽含量不超过10%。同年3月17日,615型小型潜艇在列宁格勒的第196造船厂开工,首艇8月31日下水,艇号M-254。在完成舾装和系泊试验后,M-254号潜艇于1953年5月31日交付苏联海军。M-254号在试航中表现出了优异的性能,其水面最高航速17.2节,水下最高航速增加到15.4节。另外,根据国家验收委员会的报告,试航期间M-254号的闭式循环发动机未发生任何故障,运行良好。
1954年秋,M-254号潜艇艇艏发生火灾,幸运的是艇员及时逃生;1956年,M-255号在训练途中起火并沉入海底,事故导致包括6名军官在内的28名艇员全部遇难;同年8月12日,M-259号潜艇在芬兰湾西部因柴油机舱发生爆炸而沉没,4名艇员丧生;1957年9月26日,M-256号潜艇在塔林湾进行速度测试,柴油机舱再次起火并发生爆炸,由于天气恶劣,最终只有7名艇员获救。从1958年1月开始,苏联海军明令禁止615型和A615型潜艇在水下使用闭式循环发动机航行。1959年7月,在安装了氧气和二氧化碳成分自动控制仪表、泡沫灭火系统和其他技术装备后,该型潜艇又被重新允许使用柴油机进行闭式循环航行。