Организационно подводные лодки сводились в две бригады и отдельный учебный дивизион. В составе 1-й бригады было четыре дивизиона, в которых насчитывались 22 большие и средние подводные лодки. В состав 2-й бригады подводных лодок входило 18 малых подводных лодок, которые были сведены в три дивизиона. Отдельный учебный дивизион включал 7 субмарин типа «Щ» и «М». По состоянию на 22 июня 1941 года из 55 подлодок в строю находилось 32, в ремонте — 15, 8 лодок типа «Л», «Щ», «С» и «М» числились в составе отдельного дивизиона строящихся и капитально ремонтирующихся подводных лодок.
Следует отметить, что серьезное влияние на использование подводного флота оказывали географические и гидрометеорологические особенности Черного моря. В частности, в западном и северо-западном районах оно отличалось малыми глубинами, что позволило противнику ставить здесь плотные минные заграждения (до 1943 года вдоль западного берега Черного моря, а также у южного побережья Крыма противник поставил около 4950 мин, из них около 1700 с углублением 10-12 м против подводных лодок и 2795 минных защитников), затруднить торпедные атаки подводных лодок и их послезалповое маневрирование. Штилевая погода демаскировала подводную лодку при использовании ею перископа. Большая трудность состояла и в том, что наш флот не имел достаточных данных о фарватерах противника, его минных заграждениях, подробных описаний прибрежных районов. Это требовало от командиров тщательного анализа обстановки, осторожных и вместе с тем решительных действий.
Уже в первый день войны советские подводные лодки начали развертывание на заранее намеченных позициях. Боевой счет открыла «Щ-211» под командованием капитан-лейтенанта А.Д. Девятко. Вечером 5 августа эта лодка вышла из базы с задачей уничтожения вражеских транспортных судов и боевых кораблей. Несколько дней «Щ-211» настойчиво искала противника и на десятые сутки после выхода на позицию обнаружила на коммуникациях противника два крупных транспорта. Сблизившись на дистанцию 3 кабельтовых, командир произвел двухторпедный залп по транспорту водоизмещением 5700 т, который вскоре затонул.
21 сентября «Щ-211» в очередной раз вышла в море. С первого дня пребывания на позиции капитан-лейтенант Девятко настойчиво осуществлял поиск, который увенчался успехом лишь утром 29 сентября. Обнаружив неприятельский конвой, шедший с грузом нефтепродуктов из Констанцы в Италию, командир решил атаковать головной транспорт. Он начал маневрирование для сближения с противником. Тем временем торпедисты приготовили к выстрелу три носовых торпедных аппарата. До залпа оставалось полторы минуты, когда Девятко заметил идущий прямо на подводную лодку сторожевой катер. Командир опустил перископ, а когда поднял его, угол упреждения на цель был пропущен.
Эта неудача не обескуражила Девятко. Он принял решение стрелять кормовым торпедным аппаратом по танкеру, который шел вторым в кильватерной колонне. Подводная лодка увеличила ход, пересекла строй вражеских судов и с дистанции около 2 кабельтовых произвела залп. Торпеда поразила танкер водоизмещением 7000 т. Однако взрыва ее было недостаточно, чтобы потопить судно, которое, получив повреждение, оставалось на плаву.
На другой день командир вернулся в район атаки, чтобы добить танкер. Но это намерение осуществить не удалось: лодку обнаружили сторожевые катера и подвергли атаке глубинными бомбами. Активно маневрируя, Девятко оторвался от противника. Вечером он вновь приблизился к поврежденному танкеру и с расстояния в 6 кабельтовых двухторпедным залпом потопил его.
Успеха добилась и подводная лодка капитан-лейтенанта В.Я. Власова «Щ-214». 30 октября она ушла в боевой поход. Настойчивые поиски увенчались успехом: на рассвете 3 ноября сигнальщик доложил об обнаруженной шхуне. Подводная лодка пошла на сближение. Власов решил уничтожить судно артиллерийским огнем, который был открыт с расстояния три четверти кабельтова. Комендоры поразили цель с первого выстрела. После нескольких попаданий шхуна загорелась и начала тонуть. Ночью 5 ноября, находясь в крейсерском, положении (это надводное положение, при котором заполнены цистерны быстрого погружения, а средняя и главного балласта не заполнены, в этом положении субмарина готова к срочному погружению), «Щ-214» обнаружила большой танкер. Командир, после маневрирования с дистанции порядка 4-х кабельтовых произвел выстрел из носового аппарата. Направлявшийся из Босфора в Констанцу итальянский танкер «Торчелло» водоизмещением около 3500 т затонул. Потеря двух из пяти танкеров, доставлявших топливо из Констанцы в Италию, заставила противника прекратить до середины мая 1942 года доставку топлива для итальянского флота.
Боролись с морскими перевозками и подлодки «Щ-210», «Щ-215», «М-34», «М-35». Нарушая коммуникации, черноморцы вынуждали противника выделять значительные силы кораблей и авиации, держать их в состоянии постоянной готовности к защите своего судоходства. Этим подводники внесли свой вклад в дело обороны Одессы. Благодаря их действиям почти весь вражеский флот был занят противолодочной обороной, что, естественно, усилило опасность для наших подводников, от которых требовались исключительно большое напряжение сил, высокое боевое мастерство, умение преодолевать многочисленные и неожиданно возникающие трудности.
К середине ноября 1941 года в связи с опасностью потери Крыма подводные лодки перешли из крымских портов в порты Кавказа, это значительно удлинило их переходы в район вражеских коммуникаций, сократило время нахождения на позициях и прервало действия лодок типа «М», которые имели тогда автономность плавания лишь 7-8 суток. В декабре после стабилизации положения в Севастополе группа лодок типа «М» второй бригады возвратилась в Севастополь и возобновила свою деятельность.
Основной метод, применявшийся подводными лодками в борьбе на вражеских коммуникациях, был позиционный. На позициях, представлявших собой прямоугольники со сторонами 15x20 миль, лодки пассивно ожидали противника. Осенью, когда подлодкам были нарезаны новые позиции, вводилось крейсерство в ограниченном районе, при котором командирам предоставлялась некоторая свобода маневрирования для более активного поиска врага. Однако этот метод в 1941 году не получил широкого распространения вследствие штормовой погоды и потерь подводных лодок на вражеских минах.
Всего до начала 1942 года советские подводные лодки произвели 103 боевых похода, потопили 8 судов (22405 брт) и повредили 4 (14250 брт).
В 1942 году противник усилил оборону коммуникаций. Увеличилось число боевых кораблей в конвоях и поисково-ударных группах, дозорах, которые неслись вблизи военно-морских баз. Весной 1942 года в строй вошло около 20 быстроходно-десантных барж (БДБ), используемых для охранения конвоев. БДБ были вооружены глубинными бомбами и артиллерией. Небольшая длина и осадка БДБ не позволяла нашим лодкам успешно атаковать их. БДБ участвовали в составе поисково-ударных групп, выходивших на поиск наших лодок ночью. И все же главной опасностью оставалась минная. За период с 16 октября 1941 года по 3 июля 1942 года противник выставил для прикрытия коммуникаций 2018 мин.
В 1941 году противник не подвергал наши подводные лодки длительному преследованию. В 1942 году ситуация изменилось, преследование стало настойчивым, продолжалось по нескольку часов. Противник сбрасывал на них сотни глубинных и авиационных бомб, но это не останавливало черноморцев.
Новым в тактике поиска было следующее: группы субмарин при действиях в районе Одесского залива и на отрезке коммуникации Сулина-Бугаз, из-за сложной минно-навигационной обстановки, применяли метод ожидания противника. При стоянке без хода ночью в надводном, а в светлое время суток в подводном положении, осуществляя визуальное и шумопеленгаторное наблюдение. Переходы они делали только для перемены места наблюдения или при получении данных разведки о движении конвоев. Также в первой половине мая 1942 года были осуществлены совместные действия в 12 милях от острова Фидониси подводных лодок «М-117» и «М-118» с задачей выявления коммуникаций противника. Всего 8 суток лодки выполняли поставленную задачу согласно специально составленному наставлению, которым предусматривалось, что в течение суток одна из лодок стоит в указанной точке на якоре в подводном положении, вторая ночью заряжает аккумуляторные батареи, а днем двигается под перископом для занятия новой позиции. В это же время за противником вела наблюдение разведывательная авиация, а ее данные передавались на лодки.
В течение первого полугодия 1942 года на линиях вражеских коммуникаций действовали «Щ-213», «А-3», «А-5» и другие. Наибольший успех пришелся на подводную лодку «Щ-205», капитана 3 ранга П.Д. Сухомлинова. Вечером 18 мая севернее мыса Карабурун она обнаружила груженый вражеский транспорт водоизмещением 1500 т. Так как торпедную атаку ввиду большого курсового угла и недопустимо малой глубины производить было нельзя, командир принял решение уничтожить врага артиллерией. Некоторое время черноморцы преследовали транспорт в подводном положении. С заходом солнца «Щ-205» всплыла и стала быстро настигать врага. Видя, что от лодки не уйти, транспорт повернул резко к берегу и выбросился на мель. В том же направлении сигнальщик заметил большую двухмачтовую шхуну. Командир приказал артиллеристам уничтожить ее. Четвертым залпом комендоры накрыли цель и перешли на поражение. Шхуна загорелась и затонула. Затем артиллерийским огнем был подожжен и выбросившийся транспорт. Через 5 дней лодка «Щ-205», подойдя на дистанцию 3 кабельтовых, двумя торпедами потопила очередной транспорт, после чего благополучно возвратилась в базу.
29 мая успех сопутствовал подводной лодке «А-3» , под командованием старшего лейтенанта С.А. Цурикова, уничтожившей в районе Одессы двумя торпедами, выпущенными с интервалом 8 секунд, транспорт противника «Сулина» водоизмещением 4000 т.
Таким образом, советские подводные лодки наносили ощутимый урон противнику. Действуя на мелководье и в районах минной опасности, командиры подводных лодок применяли следующие тактические приемы: наблюдение за районами в периоды стоянки на подводном якоре, торпедную стрельбу на малых глубинах моря (примером тому служат удачные действия лодок «А-3» и «А-5» в Одесском заливе).
Наряду с нарушением вражеских коммуникаций черноморские подводные лодки выполняли и другие задачи. Так, в апреле 1942 года было принято решение об использовании подводного флота для обеспечения доставки в осажденный Севастополь боеприпасов, топлива и продовольствия. Применение подводных лодок в транспортных целях вызывалось сложившейся обстановкой: тихоходные суда уже не могли прорваться в Севастополь, и руководство флота приняло решение возложить перевозки на черноморские боевые корабли. Чтобы увеличить грузовместимость и грузоподъемность подводных лодок, на них оставлялся такой запас топлива, машинных масел и пресной воды, который обеспечивал переход в Севастополь и обратную дорогу, снималась половина штатного боеприпаса, большие и средние подлодки, несли только по 2 торпеды. Все это дало возможность довести грузоподъемность больших лодок до 95 т, средних — до 50 т.
Прием грузов производился в Новороссийске и Туапсе. Переход лодки осуществляли обычно в надводном положении, они погружались лишь при появлении опасности. В Севастополь входили с наступлением сумерек, в темное время производили разгрузку и до наступления рассвета выходили в обратный путь.
9 мая 1942 года на лодках «Л-4» и «Д-4» было доставлено защитникам города 112,8 т продовольствия. Через 2 недели для перевозок стали привлекаться подлодки типа «С», а с 20 июня, по приказанию командующего флотом, все субмарины, находившиеся в строю, использовались для переброски грузов в Севастополь. До конца обороны они осуществили 78 рейсов, в ходе которых доставили около 4000 т боеприпасов, продуктов питания и бензина, вывезли более 1300 раненых и гражданского населения, а также около 3 т различных ценных грузов. Интенсивное применение подводных лодок в транспортных целях, причем в достаточно крупных масштабах, явилось новой для ВМФ формой перевозок.
Походы подводных лодок были чрезвычайно трудными, фашисты стремились любой ценой воспрепятствовать этим походам. Так, на подводную лодку «Л-24», 26-29 июня было сброшено 308 бомб. Длительному преследованию подверглась 30 июня лодка «Л-23» совершавшая переход из Севастополя в Новороссийск. В ходе преследования, на «Л-23» было сброшено 800 бомб. За первые четыре дня июля вражеские корабли сбросили на 5 наших подводных лодок, входящих в состав 1-й бригады, более 4000 глубинных бомб.
Снабжение осажденного Севастополя требовало от подводников огромного морального и физического напряжения. В заключительные дни обороны вражеское противодействие на пути к Севастополю оказалось настолько сильным, что из 8 направлявшихся в него подводных лодок прорваться смогли только «М-112» и «А-2». Экипажи этих лодок проявили необыкновенное мастерство и мужество. Так, на переходе «А-2» несколько раз производила срочное погружение, уклоняясь от самолетов. В течение дня она подверглась ударам более 200 бомб. На подходах к осажденному Севастополю подводная лодка была обнаружена и атакована сторожевыми катерами. Уйдя на глубину, «А-2» форсировала минное поле, 6 раз имея касания корпусом минрепов. У берега лодка была обстреляна немцами из стрелкового оружия. Забрав с берега на борт людей, субмарина 5 июля пришла в Новороссийск.
После ухода советских войск из Севастополя подводные лодки возобновили действия на черноморских коммуникациях. С июля по август они выполнили 13 боевых походов. 5 августа 1942 года лодка «Щ-205», находясь в надводном положении, атаковала восточнее мыса Олинька шедший в сопровождении двух сторожевых катеров транспорт, нанеся ему серьезные повреждения. Через два дня в районе Судака подлодка «М-62» из подводного положения двумя торпедами, выстрелянными с временным интервалом, атаковала германскую быстроходную десантную баржу. 17 августа в Одесском заливе подлодка «М-36» уничтожила вражеский транспорт, а через 6 дней восточнее мыса Бурнас «М-36» увеличила счет уничтоженных судов, потопив еще одно транспортное судно. В сентябре черноморский подводный флот осуществил 14 выходов на борьбу с вражескими коммуникациями. Лодки стали активнее использовать метод крейсерства в ограниченном районе, ночные атаки, залповую торпедную стрельбу и стрельбу с временным интервалом.
Во время битвы за Кавказ советские подводные лодки топили транспорты с войсками, снаряжением, боеприпасами, топливом и продовольствием. Им приходилось выполнять боевые задания в сложных условиях мелководных районов, господства в воздухе вражеской авиации и мощной противолодочной обороны.
Успех сопутствовал лодке «Щ-216». 10 октября она потопила вражеский транспорт водоизмещением 4500 т. 21 октября увеличила счет уничтоженных судов «М-35». Фашисты сбросили на субмарину 32 бомбы, однако они не смогли причинить лодке вреда. С начала октября и до конца года подводники имели 50 встреч с боевыми кораблями и транспортными судами противника, 25 раз выходили в атаки. За 1942 год советские подводные лодки произвели 133 боевых выхода, имели 102 встречи с вражескими кораблями и судами, произвели 40 торпедных атак. Черноморские подводные лодки потопили 16 транспортов, а также 3 десантные баржи и один буксир.
Естественно, что основным оружием советских подводных лодок были торпеды. Однако в борьбе на вражеских коммуникациях они использовали и минное оружие. За 1941-1942 годы ими было поставлено на вражеских коммуникациях около 460 мин. Минные постановки осуществлялись скрытно из подводного положения, в линию или согласно боевому приказу, в котором указывались координаты и время постановки. До 1942 года подводные заградители выходили в море только с задачей минных постановок, позднее, после постановки мин они оставались в заданном районе и использовались в торпедном варианте. Например, 4 октября 1942 года лодка «Л-24» поставила линию минного заграждения, состоящую из 20 мин, а затем, на позиции, 7 октября тремя торпедами, выпущенными с временным интервалом 12 секунд, атаковала и повредила вражеский транспорт.
В ходе боевых действий на морских коммуникациях, подводники применяли и артиллерию, причем и в ночное и в дневное время суток, учитывая обстановку и возможное противодействие противника. В 1942 году они потопили 7 вражеских шхун артиллерийским огнем.
Кроме борьбы на линиях морских коммуникациях и транспортировки грузов в осажденный Севастополь, черноморские подводники в первом периоде войны выполняли ряд других задач: несли дозорную службу, вели разведку, высаживали десантные группы, обстреливали порты артиллерией. Наиболее сложной была задача навигационного обеспечения, так как подводная лодка обычно становилась на якорь, лишалась маневренности, чем подвергала себя серьезной опасности. Первые специальные выходы для навигационного обеспечения производились в декабре 1941 года, в ходе Керченско-Феодосийской десантной операции
К примеру, лодка «Щ-203» высадила на берег офицеров гидрографического отдела, установивших манипуляторные огни. «Щ-201» и «М-51» поставили два светящихся буя на подходах к Феодосии. Эти же лодки освещали прожекторами и огнями подходы к городу с моря, обеспечивая движение кораблей и судов с десантом.
С начала войны и до конца 1942 года для навигационного обеспечения подводные лодки осуществили 14 походов. Кроме того, в семи походах эти мероприятия проводились одновременно с другими задачами. Например, в середине сентября 1942 года для действий на немецких коммуникациях вышла «С-31». Кроме атак судов, ей ставились также задачи артиллерийского, обстрела транспортов в порту Ялта и навигационного обеспечения набега наших торпедных катеров в бухту Двуякорную (район Феодосии). С 14 сентября «С-31», в течение 6 суток вела разведку Двуякорной бухты и прилегающих районов, а ночью на 20 сентября осуществила навигационное обеспечение набега катеров, а затем перешла на позицию, атаковав торпедами вражеский транспорт.
Таким образом, подводные силы Черноморского флота, постоянно воздействуя на морские коммуникации в первом периоде войны, нередко вынуждали противника отказываться от проводки конвоев, отдельных транспортов, принимать серьезные по усилению противолодочной обороны, наносили врагу чувствительные удары и держали его в постоянном напряжении.
Оправдала себя система управления кораблями подводного флота, которое осуществлялось непосредственно командирами бригад через свои штабы в соответствии с указаниями Военного совета флота. Основным средством управления субмаринами в море было радио. Обычно ночью подводники получали через узел связи флота данные о противнике, об изменении обстановки. Приемная радиовахта на черноморских подлодках начиналась сразу же по выходу из базы и неслась непрерывно до погружения. На позициях подводным лодкам разрешалось использовать радиосвязь исключительно на прием, вести передачу дозволялось лишь при возвращении в базу.
Опыт боевых действий показал, что отказ подводных сил от позиционного метода при борьбе с вражескими морскими перевозками был правильным, но происходил постепенно, по мере увеличения боевого опыта и учета менявшейся обстановки. Так, в августе 1941 года, когда боевые действия были перенесены к базам противника, подводным лодкам разрешалось для зарядки батарей выходить в специально отведенные районы вне позиции. Осенью размеры позиций увеличили, что дало возможность использовать лодки в ограниченных районах. При этом командиры получили больше инициатива и стали действовать активнее: осуществляли поиск судов у берега или за кромкой предполагаемых минных заграждений. Число встреч с противником значительно возросло. В 1942 году подводникам рекомендовалось в светлое время маневрировать у побережья, а ночью выходить для пополнения энергоресурсов за линию минных заграждений. Эти изменения являлись предпосылками для применения в последующем, более совершенных методов крейсерства в обширном районе и маневрирования позициями.
В ходе боевых действий росло тактическое мастерство командиров субмарин, которые совершенствовали способы торпедной стрельбы. Стоит отметить, что в 1941 году советские подводники применяли главным образом способ прицельной стрельбы одной торпедой, а в 1942 году все чаще стали переходить к стрельбе двумя-тремя торпедами с временным интервалом. Применение этого метода позволяло перекрывать допущенные ошибки в определении параметров движения цели и повысить результативность атак.
Рост тактического мастерства командиров сказался на применении подводных лодок в труднейших условиях боевых действий на прибрежных вражеских коммуникациях, которые характеризовались небольшой протяженностью, малыми глубинами, плотными минными заграждениями, сильной защищенностью с берега, использованием противником мелкосидящих и быстроходных судов. Все это сказалось и на потерях. За годы Великой отечественной войны на черноморском флоте за первый период войны погибло 18 советских подводных лодок, из них 8 на минных заграждениях.