Разработка системы управления была поручена коллективам трех институтов промышленности: НИИ-885, НИИ-49 и МНИИ-1. Н.А. Пилюгин, находясь в оппозиции к морскому увлечению С.П. Королева, доверил решение всех управленческих проблем своему заместителю В.П. Финогееву, который внес большой творческий вклад в разработку новой техники. Система управления Р-11ФМ решала задачи управления дальностью и обеспечивала устойчивость движения ракеты в полете. Она включала в себя автомат стабилизации, автомат управления дальностью, коммутационную аппаратуру и источники питания. Требовались также серьезные изменения в бортовой части системы управления ракеты (прием исходных данных на пуск из навигационной системы подводной лодки). На ракете были установлены гироскопический интегратор продольных ускорений Л-22-5, гировертикаль Л00-3Ф, гирогоризонт Л11-3Ф-В процессе предстартовой подготовки оси бортовых гироскопов ракеты выставлялись в плоскость горизонта и по азимуту стрельбы с использованием корабельного гироазимутгоризонта «Сатурн». Будучи жестко связанной с качающимся кораблем, ракета непрерывно меняла свое положение в пространстве, однако гироскопы своей ориентации не меняли. Стартовала ракета с углами, соответствовавшими ее положению в пространстве в момент отрыва от стартового стола. Для гарантированного безударного выхода из захватов пускового устройства включение двигателя происходило в момент минимального отклонения ракеты от вертикали. Дальнейшее движение осуществлялось в соответствии с программой, заложенной в бортовую аппаратуру управления. Невысокие характеристики используемой инерциальной системы управления ракеты, а также навигационной системы лодки, служившей для определения ее местоположения в момент старта, не позволяли достигнуть достаточно хорошей точности стрельбы. Коэффициент вероятного бокового отклонения (КВО) тогда составлял около 0,75 км.

По второму варианту ракета комплектовалась неотделяемой в полете моноблочной головной частью с ядерным зарядом мощностью 10 кт с совмещенным (единым) корпусом заряда и самого блока. При встрече ракеты с целью должно было сработать взрывное устройство и обеспечить подрыв специального заряда головной части. Оснащение ракеты ядерным зарядом взамен 530 кг взрывчатого вещества привело к увеличению массы головной части с 690 до 970 кг, а ужесточение требований к надежности и безопасности - к существенному утяжелению конструкции. При сохранении стартового веса запас топлива уменьшался на 9%. В результате максимальная дальность по двум вариантам существенно различалась - почти на 100 км. Поэтому для обеспечения дальности не менее 250 км первоначально прорабатывалась возможность применения относительно небольшого и легкого ядерного заряда, применяемого в те годы на первой советской атомной торпеде. В конечном счете посчитали более важной унификацию с сухопутной Р-11М, и для морской Р-11ФМ был задан тот же заряд, что и для других ракет (табл.1).

Для первых морских испытаний было подготовлено 11 «сухопутных» модифицированных ракет. Они были оснащены новой морской системой управления. Испытательная и пусковая стартовые системы в морском исполнении «Сатурн» и «Доломит» были разработаны ОКБ-1, НИИ-885 совместно с морскими институтами МНИИ-1 и НИИ-10. Для этих целей был создан специальный комплекс наземных средств.

Постановление Совета Министров СССР о разработке баллистической ракеты Р-11ФМ с ядерным зарядом было принято в июле 1955 г., а в августе во вновь созданное СКБ-385 (ныне Государственный ракетный центр «КБ им. академика В.П. Макеева») правительственным решением из ОКБ-1 была передана работа по первой отечественной морской ракете Р-11ФМ, а оснастка и материальная часть - на завод № 385 для серийного производства ракет Р-11ФМ. СКБ поручалось выпустить конструкторскую и техническую документацию (на основе документации ОКБ-1) на ракету, провести необходимую экспериментальную отработку и летные испытания, поставить на серийное производство и сдать ракету заказчику. По инициативе С.П. Королева 11 марта 1955 г. главным конструктором ОКБ-385 был назначен В.П. Макеев, ранее работавший ведущим конструктором ракеты Р-11.

Начальник ЦКБ-16 главный конструктор Н.Н. Исанин.	Начальник ОКБ-1 НИИ-88 С.П. Королев.

Подводная лодка проекта В-611

Союзником Королева по новому проекту стал Н.Н. Исанин. Это был опытный корабел, который начал заниматься подводными лодками, пройдя школу строительства тяжелых крейсеров и линейных кораблей. Главным конструктором дизельных подводных лодок Исанин стал всего за два года до встречи с Королевым.

Работу над новым проектом в ЦКБ-16 (ныне СПМБМ «Малахит») вели специалисты из различных подразделений в отдельном помещении с дополнительной охраной в обстановке высочайшей секретности. Специальной частью проекта - размещением ракетной шахты на подводной лодке - занимался опытный конструктор В.В. Зенкевич. Наблюдение за проектом осуществляли: от ЦНИИ ВК ВМФ инженер-капитан 2 ранга Б.Ф. Васильев, от в/ч 31303 «ракетчик» капитан 3 ранга Н.П. Прокопенко.

После недолгих дискуссий была выбрана большая подводная лодка проекта 611 для переоборудования под опытный корабль для проведения летно-конструкторских испытаний первой морской баллистической ракеты Р-11ФМ. Лодки этого проекта имели цилиндрический сварной прочный корпус длиной 67,5 м, выполненный из 18-22-мм стали, с необычным наружным расположением шпангоутов, что позволило увеличить объем внутренних помещений, хотя они все равно оказались тесноватыми. Обтекаемый легкий наружный корпус толщиной 3 мм у ватерлинии имел толщину 8 мм в расчете на плавание во льдах. В I и VII отсеках находились торпедные аппараты: 6 носовых и 4 кормовых. В V отсеке стояли три дизеля 37Д мощностью по 2000 л.с. (в подводном положении воздух к ним подавался через РДП); здесь же была пара дизель-компрессоров. Два бортовых электродвигателя ПГ-101 (в VI отсеке) по 1350 л.с. приводили во вращение трехлопастные гребные винты, средний ПГ-102 (2700 л.с.) без передачи работал на малошумный четырехлопастный винт. В VII отсеке под настилом размещался 140-сильный электромотор экономичного хода. В IV отсеке находились кают-компания старшин, радиорубка, провизионка и камбуз. Лодки были оборудованы кондиционером воздуха, рефрижератором, опреснителем и двумя радиолокаторами: с помощью одного обнаруживали надводные цели, другой фиксировал излучение чужих радаров.