В ночь на 1 апреля на подлодке приняли по радио приказ командования, предписывающий совершить прорыв в глубь бухты и атаковать крупные надводные корабли, обстреливавшие наши войска. Попытка, предпринятая вечером 2 апреля, успехом не увенчалась. На входе в бухту обнаружился мощный корабельный дозор, который вел постоянное наблюдение при помощи ГАС в активном режиме, сбрасывая периодически глубинные бомбы. Ночью вся водная поверхность освещалась прожекторами, к тому же разыгравшийся 8—10 балльный шторм привел к разливу электролита из всех групп батареи. После этого Коновалов принял решение отойти для зарядки и обсервации к маяку Хоборг на южном побережье острова Готланд. Утром 7 апреля попытка прорваться была повторена с тем же успехом. После этого командир начал искать конвои северо-восточнее мыса Риксхефт, там, где они поворачивали с восточного курса на южный, ведущий в бухту. Две первые попытки атаковать сорвались из-за невыгодных начальных условий обнаружения, но в ранние часы 17 апреля «Л-3» оказалась на носовых курсовых углах крупного конвоя, шедшего, как оказалось, от косы Хель в Свинемюнде. Пользуясь ночной темнотой, командир занял выгодную позицию и с дистанции около 10 кб произвел трехторпедный залп в ближайшее судно. Через 70 секунд личный состав, находившийся на мостике, наблюдал последовательные попадания двух изделий типа «53-38У» в районе миделя и в корму. До того момента, как скомандовать к срочному погружению, Коновалов успел заметить, что транспорт раскололся надвое, его корма задралась вверх и стремительно погружается. Фактически субмарина и теплоход «Гойя» (5230 брт) ушли под воду одновременно — по немецким данным, судно затонуло за 4 минуты! На борту транспорта в последнем рейсе находилось около 7 тысяч человек, включая 385 раненых, не менее 1,5 тысячи солдат 7-го танкового корпуса и несколько тысяч беженцев. Опасаясь повторной атаки, остальные транспорта конвоя продолжили путь прежним курсом, и только тральщик «М 328» и водолей «Эгир» приступили к спасению людей. Всего им удалось поднять из воды 169 человек, 22 из которых умерли на борту спасателей от переохлаждения. Спустя 11 часов «раумботы» 2-й флотилии, проходившие через место потопления, сняли со спасательных плотиков еще 28 человек. Гибель почти 7 тысяч человек на борту одного судна поставило катастрофу «Гойи» на первое место во всей Второй мировой войне и на одно из первых мест за историю человечества.
Боевой успех придал экипажу новые силы. В ночь на 19-е лодка атаковала следующий на запад конвой, но на этот раз не так искусно. Первый залп, произведенный с дистанции 12 кб при угле встречи 110 градусов, ушел в молоко из-за ошибок в определении элементов движения цели. Спустя шесть минут Коновалов повторил его, в расчете на то, что конвой идет не 9-узловой, а 5-узловой скоростью. На этот раз наблюдались два попадания с «