16 сентября 1963 г. корабль вышел из-под пакового льда и после уменьшения глубин до 20 м всплыл в надводное положение. Когда К-115 вышла к горлу Берингова пролива, в нем уже патрулировал ледокол Береговой охраны США. Он не осмелился приблизиться к советской лодке, так как ее сначала прикрывала авиация ТОФ, а затем ледокол Пересвет. 17 сентября 1963 г. корабль прибыл в Петропавловск-Камчатский. На подходах к базе его встретил заместитель командующего ТОФ вице-адмирал Г.К. Васильев, который подписал приемный акт. За трансарктический переход К-115 ее командиру капитану 2 ранга И.Р. Дубяга было присвоено звание Героя Советского Союза, а остальной экипаж наградили орденами и медалями.
Тем временем К-181 готовилась к штурму Северного полюса. Она была вооружена новейшим навигационным комплексом «Сигма-627», который решал примерно те же задачи что и комплекс «Сила-Н», установленный ранее на К-3. Однако подготовка к походу осложнялась тем, что во время постройки лодки этот комплекс полностью не укомплектовали и не установили некоторое оборудование, необходимое для плавания в высоких широтах. Оно доставлялось в аэропорт Североморск-2 на самолетах прямо с заводов-изготовителей, а затем на грузовиках перевозилось в Западную Лицу и монтировалось на корабле.
Такая спешка привела к тому, что многие образцы оборудования не прошли должных испытаний, и во время контрольных выходов К-181 на ее борту порой находилось до 300 человек, включая представителей штаба СФ, науки и промышленности. Несмотря на все проблемы корабль в соответствии с планом 25 сентября 1963 г. направился к Северному полюсу. Им командовал капитан 2 ранга Ю.А. Сысоев. Старшим на борту был командующий СФ адмирал В.А. Касатонов. Вместе с ним в походе принимали участие 15 офицеров различных штабов, а также пять представителей прессы – всего вместе с экипажем 124 человека (вместо 104, предусмотренных штатным расписанием). Несмотря на это поход прошел успешно. 29 сентября лодка всплыла в полынье, в непосредственной близости (в двух кбт) от Северного полюса, и 4 октября 1963 г. благополучно возвратилась в Западную Лицу. За 219 часов похода она провела подо льдами около 107 часов.
Наряду с Арктикой первые советские АПЛ активно осваивали и тропические широты. Во второй половине 1963 г., после отработки задач боевой подготовки К-133 под командованием капитана 2 ранга Ю.А. Слюсарева совершила 51-суточный поход в экваториальные воды Атлантики. Во время этого плавания проверялась работа технических средств корабля в зоне повышенных температур забортной воды и в условиях повышенной влажности внутри отсеков. Из похода корабль возвратился с вышедшими из строя парогенераторами, что заставило в октябре 1964 г. поставить его в восстановительный ремонт[53*
].Схожую задачу в первой половине 1964 г. решала К-159. Она первой среди отечественных АПЛ вышла на боевую службу в Средиземное море, которая продолжалась 35 суток. Пролив Гибралтар корабль дважды форсировал под иностранными торговыми судами и, судя по всему, оставался незамеченным для противолодочных сил и средств вероятного противника.
Во время этого похода отрабатывались способ определения места при помощи радионавигационной системы LORAN-C и приемы слежения за группировками надводных кораблей ВМС стран NATO. Одновременно проверялась (как и в случае с К-133) работа технических средств в условиях повы- шенныхтемпературы и влажности.
К-42 с 7 сентября по 2 октября 1964 г. несла боевую службу в северной Атлантике, в районе проведения учений ВМС стран NATO «Feniks-64». Используя корабельные радиотехнические средства, она проверяла соответствие между фактическими действиями корабельных группировок вероятного противника и теми, что были предписаны соответствующими боевыми документами. Два последних похода положили начало регулярному несению боевой службы советскими АПЛ различного назначения в отдаленных районах Мирового океана. При этом корабли решали различные задачи: от поиска и слежения за кораблями вероятного противника до выявления возможностей его противолодочных сил и средств. Порой эти задачи совершенно не соответствовали боевым возможностям лодок пр. 627 и пр. 627А. Наиболее наглядным примером этого может служить поход К-21 в Норвежское море, осуществленный в период с 23 апреля по 21 мая 1964 г. Он проводился в рамках учений «Ограда». В соответствии с их легендой кораблю надлежало отработать различные приемы поиска и слежения за американскими АПЛ под паковым льдом. Мало того, что радиотехнические средства и высокий уровень первичного акустического поля в принципе не позволяли К-21 с высокой эффективностью решать подобные задачи, она еще и не могла далеко заходить под лед, из-за низкой надежности главной энергетической установки. Единственным объяснением столь своеобразного использования первых отечественных АПЛ с торпедным вооружением первого поколения может служить то, что в тот период они являлись единственной силой, способной бороться с лодками ВМС США под ледовым панцирем.