Технический проект утвержден в июле 1956 года совместным решением Министерства судостроительной промышленности и ВМФ. Дтя переоборудования была выделена подводная лодка С-(49. Оно производилось на заводе «Красное Сормово» и на сдаточной базе завода в Баку в 1957 году. Заводские ходовые испытания проводились на Каспии с 15 ноября по 12 декабря 1957 года. Государственные испытания закончились 28 февраля 1958 года и был подписан приемный акт. Они показали, чго тактико-технические данные подводной лодки соответствуют спецификационным, станция «Касатка» достаточно надежна и выдержала испытания по всем пунктам программы. Система стабилизации антенны и ее поворотное устройство устойчиво работали при волнении до 6-7 баллов. Комиссия Государственной приемки рекомендовала переоборудовать, партию подводных лодок проекта 613 по проекту 640. Это было сделано на четырех лодках.
Внесенные в конструкцию лодки изменения были связаны с монтажом радиолокационной станции обнаружения самолетов «Касатка», радиолокационного запросно-ответного устройства «Нихром» и радиолокационной станции обнаружения и опознавания работающих РЛС «Накат». Были сняты одна группа аккумуляторной батареи в IV отсеке, кормовые торпедные аппараты, зенитная артиллерийская установка 2М-8, устройство РДП, подъемное устройство РЛС «Факел-МО», убраны запасные торпеды, произведена некоторая перекомпоновка размещения оборудования в отсеках и надстройке.
Поворотное устройство антенны станции «Касатка» явилось наиболее сложным конструктивным узлом. Оно обеспечивало вращение антенны, имеющей большой вес и размеры, как вокруг вертикальной, так и вокруг горизонтальной осей со стабилизацией на качке. Вращение осуществлялось электроприводом, стабилизация работала от автономной гидравлической системы. Поворотное устройство размещалось в отдельной прочной рубке, имеющей общее ограждение с боевой.
Для своевременного и надежною оповещения системы противовоздушной обороны об обнаруженных целях, устанавливалась дополнительная радиоаппаратура, в том числе и быстродействующая, а также командно трансляционная установка «Нерпа» для связи оператора станции «Касатка» с командиром корабля и рубкой радиосвязи. Система оперативной радиосвязи обеспечивала устойчивую круглосуточную работу на расстоянии до 300 миль.
В шестидесятые годы Военно-Морской Флот Советского Союза выходит на океанские просторы. Корабли начинают нести боевую службу в районах соприкосновения с флотами вероятного противника. Возникла необходимость иметь в составе соединений и конвоев специальные корабли охранения, способные действовать в океанской зоне. На них возлагалась задача обороны от атак атомных подводных лодок и воздушных средств нападения самолетов и крылат ых ракет.
За основу при разработке проекта 1134 практически нового класса большого противолодочного корабля океанской зоны, были приняты ракетные крейсеры проекта 58 постройки 1960-65 годов. При этом учитывались выявленные в процессе их эксплуатации недостатки: малые водоизмещение и размеры не позволяли обеспечить достаточно комфортные для длительных походов условия обитаемости, дальность плавания и автономность. Слабыми были оружие ПВО и ПЛО. Был заново спроектирован корпус увеличенных размеров с прежней энергетической установкой, усилено зенитное вооружение за счет установки второго ЗРК «Волна» и увеличения в два раза боекомплекта на каждую установку, несколько усилен и состав противолодочного оружия установкой пятитрубных торпедных аппарат ов вместо трехтрубных и добавлением двух шестиствольных реактивных бомбометов РБУ- 1000, несколько изменен состав радиоэлектронного вооружения. Противолодочный вертолет Ка-25 получил постоянное базирование в кормовом ангаре. В то же время был сохранен и ударный ракетный комплекс – две спаренные ненаводящиеся стартовые установки крылатых ракет П-35. Из-за этого впоследствии корабли переквалифицировали в ракетные крейсеры.