Не считая абсолютно новой энергетической установки «Марк–2», лодка имела обычную конструкцию. При водоизмещении Наутилуса около 4000 тонн двухвальная атомная энергетическая установка суммарной мощностью 9860 киловатт обеспечивала скорость более 20 узлов. Дальность плавания в подводном положении составляла 25 тысяч миль при расходе 450 граммов U235 в месяц. Таким образом, продолжительность плавания зависела только от исправной работы средств регенерации воздуха, запасов продуктов жизнедеятельности экипажа и выносливости личного состава.
При этом однако удельная масса атомной установки оказалась очень велика, из—за этого на Наутилусе не удалось установить часть предусмотренного проектом вооружения и оборудования. Основной причиной утяжеления была биологическая защита, в состав которой входит свинец, сталь и другие материалы (около 740 тонн). В итоге всё вооружение «Наутилуса» составляли 6 носовых торпедных аппаратов с боекомплектом в 24 торпеды.
* * *
Как и в любом новом деле, не обошлось без проблем.
Еще в ходе постройки «Наутилуса», а конкретно — во время испытаний энергетической установки, произошел разрыв трубопровода второго контура, по которому насыщенный пар с температурой около 220 °C и под давлением 18 атмосфер поступал из парогенератора к турбине. К счастью, это был не главный, а вспомогательный паропровод.
Причиной аварии, как установили в процессе расследования, был производственный дефект: вместо труб из качественной углеродистой стали марки А–106 в паропровод включили трубы из менее прочного материала А–53. Авария заставила американских конструкторов поставить под сомнение целесообразность использования сварных труб в системах подводных лодок, работающих под давлением.
Устранение последствий аварии и замена уже смонтированных сварных труб безшовными задержали окончание постройки «Наутилуса» на несколько месяцев.
После вступления лодки в строй по средствам массовой информации начали циркулировать слухи, будто бы личный состав «Наутилуса» получил серьезные дозы радиации вследствие недостатков в конструкции биозащиты. Сообщалось, что военно—морскому командованию пришлось в спешном порядке произвести частичную замену экипажа, а подводную лодку поставить в док для внесения в конструкцию защиты необходимых изменений. Насколько верна эта информация, не известно до сих пор.
4 мая 1958 года на «Наутилусе», следовавшем в подводном положении из Панамы в Сан—Франциско, произошел пожар в турбинном отсеке. Возгорание пропитанной маслом изоляции турбины левого борта, как было установлено, началось за несколько дней до пожара, но его признаки оставили без должного внимания. Легкий запах дыма приняли за запах свежей краски. Пожар обнаружили лишь тогда, когда нахождение личного состава в отсеке из—за задымленности стало невозможным. В отсеке было так много дыма, что подводники в противодымных масках не смогли найти его источник.
Не выяснив причин появления дыма, командир корабля отдал приказ остановить турбину, всплыть на перископную глубину и попытаться провентилировать отсек через шноркель. Однако эти меры не помогли, и лодка была вынуждена всплывать в надводное положение. Усиленная вентиляция отсека через открытый люк с помощью вспомогательного дизель—генератора наконец принесла свои результаты. Количество дыма в отсеке уменьшилось, и экипажу удалось найти место возгорания. Два матроса в противодымных масках (на лодке оказалось лишь четыре таких маски) с помощью ножей и плоскогубцев принялись сдирать тлеющую изоляцию с корпуса турбины. Из—под сорванного куска изоляции выбился столб пламени высотой около метра. В ход пошли пенные огнетушители. Пламя было сбито, и работы по удалению изоляции продолжались. Людей приходилось менять через каждые 10–15 минут, так как едкий дым проникал даже в маски. Только через четыре часа вся изоляция с турбины была удалена и пожар потушен.
После прихода лодки в Сан—Франциско ее командир осуществил ряд мероприятий, направленных на повышение пожарной безопасности корабля. В частности, старая изоляция была удалена и со второй турбины. Изолирующими дыхательными аппаратами был обеспечен весь личный состав подводной лодки.
В мае 1958 года во время подготовки «Наутилуса» к походу на Северный полюс на лодке имела место водотечность главного конденсатора паротурбинной установки. Просачивающаяся в конденсатно—питательную систему забортная вода могла явиться причиной засоления второго контура и повлечь за собой выход из строя всей энергетической системы корабля. Неоднократные попытки найти место протечки не привели к успеху, и командир подводной лодки принял оригинальное решение. После прихода «Наутилуса» в Сиэтл матросы в штатской одежде — подготовка похода держалась в строгой тайне — скупили в автомобильных магазинах всю патентованную жидкость для заливки в радиаторы автомобилей с целью прекращения течи.