История проектирования и постройки ПЛ XIV серии (типа «К») изложена в нескольких книгах воспоминаний (С. Базилевский, Ю. Стволинский и др.) с разной степенью подробности, а также в трудах ЦКБ «Рубин» и ЦНИИ ВК. В основном эта история сводится к тому, что в 1934 году начальник подводного отдела НИВК М.А. Рудницкий по своей инициативе и с одобрения руководства НИВК выполнил предэскизный проект, а затем в НИВК руководил разработкой эскизного проекта крейсерско-эскадренной подводной лодки проекта «КЭ», как ее тогда называли (по другим источникам — «КР»).
По мысли автора, ПЛ «КЭ» предназначалась для действия в составе эскадры. Для этого она должна была иметь скорость надводного хода 22-24 узла. Кроме торпедного, на лодке размещалось минное и артиллерийское вооружение.
Эскизный проект был утвержден Отделом кораблестроения ВМС. Дальнейшая разработка проекта была поручена ЦКБ-18, сам проект ПЛ был назван проектом 41, или XIV серии. Руководство ВМС и Главморпром, учтя личный вклад Рудницкого в этот проект и оценив по достоинству его творческие и организаторские способности, отступили от обычной практики и назначении его главным конструктором разработки в бюро технического проекта и рабочих чертежей лодки, а с началом постройки головной лодки (на заводе № 194, тогда — завод им. Марти) — ее строителем. Технический проект был рассмотрен и утвержден Советом Труда и Обороны СССР под председательством К. Ворошилова.
Главным наблюдающим от ВМФ за проектированием и строительством ПЛ XIV серии был военинженер 3 ранга В. Н. Перегудов. В дальнейшем он был переведен на работу в судостроительной промышленности, стал начальником СКБ-143 (ныне СПМБМ Малахит») Минсудпрома, главным конструктором первой отечественной атомной ПЛ, Героем Социалистического Труда.
Главный наблюдающий от ВМФ за проектам ПЛ ХIVсерии В.Н. Перегудов
Проектирование и строительство ПЛ ХIV серии знаменовало собой переход от строительства только ПЛ малого и среднего водоизмещения и небольшого радиуса действия, предназначенных в основном для охраны и обороны побережья и действий на ближних коммуникациях, к строительству также и океанских ПЛ большого водоизмещения с большим радиусом действия, большой скоростью хода и мощным торпедным, минным и артиллерийским вооружением.
Автор проекта, главный инженер-конструктор и главный строитель ПЛ ХIV серии типа «К» М. А. Рудницкий. В дальнейшем — инженер-контр-адмирал, начальник управления подводных лодок ГУК ВМФ
В самом деле, на ПЛ было размещено 10 торпедных аппаратов (шесть в носу, четыре в корме, из них два вне прочного корпуса в надстройке) с общим количеством торпед 20 шт. (10 запасных торпед к носовым торпедным аппаратам), предусматривался вариант дополнительного размещения еще четырех торпед в 1 отсеке, 20 мин типа ЭП-36 в минно-балластной цистерне, 2 орудия типа Б-24 калибра 100 мм, 2 орудия типа 21К калибра 45 мм, 2 пулемета. Скорость надводного хода составляла 22 узла, дальность плавания экономической надводной скоростью 9 узлов при увеличенном запасе топлива 230 т — 16500 миль, наибольшая подводная скорость — 10,3 узла, дальность плавания ею — 10,4 мили, дальность плавания экономической подводной скоростью 3 узла — 175 миль, автономность — 50 сут., команда — 64 человека, время непрерывного пребывания под водой при использовании всех средств регенерации — 72 ч.
Все эти выдающиеся (по сравнению с другими ПЛ того времени) тактико-технические качества лодки XIV серии были достигнуты при сравнительно небольшом (ок. 1480 т) водоизмещении и достаточно скромных габаритах: длина наибольшая — 97,7 м, ширина наибольшая — 7,4 м, осадка средняя — 4,04 м.
Выбранное главным конструктором М. А. Рудницким размещение минного вооружения (мин и минно-сбрасывающего устройства) в специальной минно-балластной цистерне, расположенной в средней части корабля под центральным постом (III отсеком), вызвало большие, даже, можно сказать, ожесточенные споры. На Рудницкого нападали и проектанты-конструкторы, и минные специалисты ВМФ. Суть их возражений:
1) при вертикальном сбрасывании мин через люки, расположенные в килевой части корпуса, нет возможности уверенно обеспечить их надежный проход через люки из-за набегающего перпендикулярно корпусу мины потока воды, деформаций корпуса и конструкций сбрасывающего устройства;
2) многократное заполнение через люки и осушение минно-балластной цистерны приведет к ускоренной коррозии мин и минно-сбрасывающего устройства, загрязнению их илом и планктоном, не исключается возможность попадания посторонних предметов в цистерну и т. д.;
3) при осушенной минно-балластной цистерне лодка не может погружаться.
Все эти и другие возражения выглядели весьма убедительными на стадии проектирования и постройки, Их обоснованность могла быть выявлена только при натурных испытаниях. Но к началу войны натурные испытания минного вооружения не были закончены и сомнения конструкторов в его работоспособности оставались.
Зато смелое и неординарное решение главного конструктора позволило успешно решить сразу несколько важнейших задач:
— разместить в корме дополнительно 4 торпедных аппарата;
— сделать обводы лодки наилучшими с точки зрения ходкости и тем обеспечить высокие скорости надводного и подводного хода;
— обеспечить остойчивость лодки в надводном и подводном положениях и даже гарантировать ее надводную непотопляемость при заполненных топливом междубортных цистернах главного балласта № 3, 4, 7, 8, 9, чего не удавалось достичь ни на одной серии уже построенных лодок.
Даже когда при составлении весовой нагрузки по рабочим чертежам выяснилось, что центр тяжести дизелей (весом ок. 130 т) в действительности находится на 1 м выше, чем это было ошибочно принято в техническом проекте, и остойчивость снизилась на 7 — 8 см, она оказалась значительно ниже спецификационной и проект удалось спасти лишь за счет некоторого уменьшения толщины обшивки надстройки, ограждения рубки, снятия щитов у пушек и облегчения ряда конструкций, расположенных в верхней части лодки.
Для обеспечения необходимой скорости надводного хода завод «Русский дизель» спроектировал и построил двухтактные реверсивные дизели 9ДКР с приводными ротативными продувочными насосами. Мощность дизеля составляла 4200 л.с. при 400 об/мин, Это были самые мощные дизели на отечественных ПЛ, одновременно быстроходные и с малой удельной массой — 15,35 кг на 1 эл.с. Главные гребные электродвигатели ПГ-11 мощностью 1200 л.с. при 235 об/мин были двухъякорными, катушки возбуждения были закреплены на поворотной станине для удобства их ремонта и замены.
На лодке была установлена аккумуляторная батарея типа «С» из двух групп по 120 элементов в каждой. Имелся также вспомогательный дизель-генератор (дизель 38.К-8 и электромотор мощностью 540 кВт). Энергоустановка была очень живучей и высокоманевренной.
Лодка была двухкорпусной с запасом плавучести 41%. Прочный корпус клепаной конструкции был разделен на 7 отсеков: I — торпедный, II — аккумуляторный и жилой, III — центральный пост, IV — аккумуляторный и жилой, V — дизельный, VI — электротехнический и VII — торпедный. Легкий корпус был выполнен сварным. В междубортном пространстве имелось 13 цистерн главного балласта (ЦГБ). Для их продувания воздухом высокого давления (ВВД) в аварийных ситуациях и при всплытиях в позиционное положение, а также для других нужд в надстройке было размещено 25 баллонов ВВД (200 кГс/см2) емкостью по 410 л, разделенных на 6 групп. Обычно ЦГБ при всплытии продувались с помощью двух турбовоздуходувок низкого давления за 10 мин. Предельная глубина погружения лодки была 100 м, рабочая — 80 м.
Строительство лодок ХIV серии было поручено трем заводам — им. Марти, «Судомех» (ныне ГУП «Адмиралтейские верфи») — соответственно 6 и 3 ПЛ и Балтийскому — 3 ПЛ. Даты закладки ПЛ, спуска их на воду и подписания приемных актов указаны в приложениях.
Из видно, что наша «К-21» строилась на заводе «Судомех», имела заводской номер 108, заложена 10 декабря 1937 года, спущена на воду 16 августа 1939 года, приемный акт подписан 30 ноября 1940 года.