С учетом роста энергопотребления установили новую аккумуляторную батарею 48-СМ вместо 46-СУ. В результате переоборудования несколько увеличилось водоизмещение подводной лодки (с 2850 до 2875 т), незначительно изменились и другие характеристики.
На достройку, швартовные и заводские ходовые испытания, комплексные проверки и погружение на предельную глубину с тензометрированием в конструктивно новых узлах прочного корпуса ракетного отсека ушло более трех месяцев.
Зима 1961–1962 гг. выдалась суровой. В начале декабря Белое море сковал сплошной лед, и для проведения АКИ было решено перевести корабль в одну из бухт Кольского полуострова, где базировались подводные ракетоносцы проекта 629 и поблизости имелась техническая позиция для подготовки баллистических ракет к испытаниям.
Для проводки корабля был выделен ледокол «Ермак», обеспечивавший сопровождение судов в Архангельский лесной порт, и 2 января 1962 г. подлодка проекта 629Б с крупно выведенным на бортах ограждения шахт бортовым номером 777 под командованием капитана 1 ранга С.И. Бочкина отошла от стенки завода и самым малым ходом двинулась в кильватер «Ермаку».
В начале 1962 г. в Комиссии по военно-промышленным вопросам при Совете Министров СССР рассматривался вопрос о ходе отработки комплекса Д-4 с ракетой Р-21. Для ускорения завершения работ, в чем были очень заинтересованы руководители ВМФ и промышленности, решено было объединить этапы летно-конструкторских испытаний комплекса Д-4 с подводной лодки проекта 629Б с этапом пристрелочных и зачетных испытаний в один этап совместных испытаний промышленности и ВМФ с выделением 5–7 ракет.
Командир ПЯ проекта 629Б К-142 С.И.Бочкин.
2 февраля 1962 г. ЦК КПСС и Совет Министров СССР утвердили состав государственной комиссии по проведению совместных АКИ. В нее вошли представители заинтересованных госкомитетов и ВМФ. Председателем комиссии был назначен С.С. Хомчик (командир соединения ракетных подводных лодок проекта 629 на Северном флоте), техническим руководителем — заместитель главного конструктора СКБ-385 С.Г. Перегудов, заместителями председателя — главный инженер I ГУ Госкомитета по судостроению И.Б. Михайлов и начальник отдела капитан 1 ранга А.К. Косьмин. На правах членов государственной комиссии в испытаниях участвовали главные конструкторы В.П. Макеев, Н.А. Семихатов, А.М. Исаев, Н.Н. Исанин, Я.Е. Евграфов, Е.Г. Рудяк, А.Г. Иосифьян, Н.С. Лидоренко. Ведущим по комплексу от НИИ вооружения ВМФ был Б.А. Хачатуров.
На первый пуск прибыли главный конструктор СКБ-385 и комплекса В.П. Макеев, главный конструктор ОКБ-626 (позже — НИИ-592) и системы управления Н.А. Семихатов и главный конструктор ЦКБ-16 Н.Н. Исанин. Для размещения участников испытаний (до ввода в строй строившейся гостиницы «Ваенга») был арендован круизный теплоход «Мария Ульянова», ошвартовавшийся в Североморске неподалеку от штаба флота. Это было очень удобно, поскольку штаб руководителей испытаний, находившийся на теплоходе (позднее в «Ваенге»), поддерживал постоянную связь с оперативным отделом штаба флота, планировавшим все выходы корабля на испытания.
Непосредственный участник испытаний командир подводной лодки К-142 (бортовой номер 777) С.И. Бочкин, вспоминая о ходе Государственных летно-конструкторских испытаний ракетного комплекса Д-4, отмечал самоотверженность, с какой матросы, старшины и офицеры ракетоносца выполняли свои служебные обязанности, стойко перенося тяготы неустроенного быта в условиях отрыва от места постоянного базирования в течение года.
Первый пуск намечался на 23 февраля 1962 г. из района острова Кильдин. Ранним утром от Глубоководного причала бухты Окольная в море вышла подводная лодка проекта 629Б с бортовым номером 777. Сопровождало подводную лодку спасательное судно Северного флота. Однако с утра начало штормить: шторм был 7 баллов, скорость ветра достигала 23 м/с. Чтобы переждать непогоду, подводная лодка ушла в море, и пуск ракеты перенесли на следующий день.
С утра 24 февраля 1962 г. ветер начал стихать, и в 10.00 состоялся первый испытательный пуск первой боевой ракеты из-под воды с ПЛ. На борту подводной лодки находился главный конструктор комплекса В.П. Макеев. Через некоторое время на обеспечивающее судно пришло сообщение: головная часть достигла боевого поля. Результаты анализа телеметрической информации подтвердили успешность пуска. Немедленно была подготовлена следующая ракета и осуществлен второй пуск.