Применение тепловых и электрических двигателей послужило толчком к широкому развитию подводного флота, однако повышение скорости и дальности плавания, снижение весогабаритных показателей энергетических установок настоятельно требовали замены "двойного" двигателя "единым"; опыты по аккумулированию пара для подводного плавания не принесли желаемого результата.
В августе 1901 г. в Тулоне заложили для французского флота ПЛ "Игрек" надводным водоизмещением 222 т, в качестве единого двигателя использовался 4-х цилиндровый спиртовый двигатель мощностью 172 л.с.; испытания показали, что почти вся мощность расходовалась на сжатие отработанных газов, для их подводного выхлопа и на движение ПЛ почти ничего не оставалось. Вторую опытную ПЛ "Омега" 9водоизмещение 300 т), заложенную через 2 года, постигли те же неудачи, которые привели к замене единого двигателя пароэлектрической установкой. Пристальное внимание этой проблеме уделялось и в других странах: так, американские специалисты утверждали, что "полное устранение электрических установок увеличило бы для ПЛ втрое или вчетверо способность к дальним плаваниям и исключило необходимость исправлений, связанных с пользованием электрической энергией".

Видный изобретатель в области подводного кораблестроения С.К.Джевецкий в 1903 г. предложил построить ПЛ с единым двигателем по собственному проекту, одобренному Морским министерством. В начале русско-японской войны этим проектом заинтересовался "Особый комитет по усилению военного флота на добровольные пожертвования", на средства которого помимо 18 минных крейсеров построили ПЛ "Фельдмаршал граф Шереметев", "Кета" и полуподводный "катер малой видимости" конструкции лейтенанта А.С.Боткина. "Этот комитет заключил соглашение с "Компанией Санкт-Петербургского Металлического завода" на постройку ПЛ системы Джевецкого; поскольку заказчик являлся официозной, но все же общественной организацией, Морское министерство не могло назначить на завод для наблюдения своего представителя и потому практически не имело никаких сведений о ходе постройки.
Надводное водоизмещение ПЛ с минами составляло - 134 т, подводное - 148,7 т.

Наибольшая длина - 36 м, ширина - 3,2 м (с ограждениями горизонтальных рулей). Средняя осадка - 2,73 м (кормой - 2,85 м).Прочная надстройка (23 м х 1,4 м х 0,5 м), игравшая роль поплавка в надводном положении, как и корпус, изготовлялась из 10-мм листов и рассчитывалась на глубину погружения 30 м. Поперечное сечение - два полукруга, соединявшиеся прямыми стенками. Две прочные переборки делили корпус на 3 отсека: кормовой (масляная цистерна вместимостью 0,82 т), машинное отделение и помещение экипажа, носовой (бензиновая цистерна - 2,5 т).

Вертикальный киль из 12-мм листов высотой 0,37 м и шириной 0,24 м вместе с находившимся внутри свинцовым балластом весил 14,8 т. Поперечный набор (шпация 0,5 м) выполнялся из уголковой стали (75 х 75 х 8 мм) и усиливался флорами толщиной 10 мм; килевой лист в средней части корпуса - из 12-мм листов. Внутренними продольными связями и стенками балластных цистерн служили 2 стрингера толщиной 12 мм. В средней части и кормовой оконечности имелись небольшие рубки с перископом (в кормовой - и вентиляционная труба).

В средней части находились 2 трюмные балластные цистерны емкостью 4,5 куб. м и 3,7 куб. м, столько же бортовых цистерн (по 2 куб. м_, компенсационных (по 1,5 куб. м - для замещения израсходованного сжатого воздуха); обе побортные пары образовывали проход из носа в корму; в носовой оконечности - кольцевая цистерна емкостью 1,35 куб. м. В надстройке размещались верхняя носовая дифферентная цистерна (емкость 0,8 куб. м) и кольцевая цистерна (емкость 1 куб. м) вокруг боевой (командирской) рубки, предназначавшиеся для регулирования плавучести. Чтобы поставить ПЛ на ровный киль перед погружением , сначала заполняли дифферентную цистерну, затем открывали кингстоны и клапаны вентиляции остальных цистерн. Трюмные цистерны заполнялись полностью, бортовые - частично, а продуваться могли на глубине до 30 м; рубочная кольцевая цистерна служила для погружения на месте.

На ПЛ установили 50 (впоследствии 45) баллонов общей емкостью 11 куб. м для хранения сжатого до 200 атм воздуха (вес около 2,5 т).
Два главных 4-цилинровых бензиновых двигателя фирмы "Панар и Левассор" мощностью по 130 л.с. вращали с помощью промежуточных валов, цепей и зубчатых передач гребной вал с 4-х лопастным винтом диаметром 1,3 м. Баллоны наполнялись сжатым воздухом посредством вспомогательного 4-х цилиндрового двигателя мощностью 60 л.с. и двух компрессоров (система Уайтхеда, суммарная производительность 0,36 куб. м) производства Метеллического завода. Для освещения внутренних помещений (38 ламп накаливания) использовалось динамо с приводом от двухцилиндрового бензиномотора мотора "Панар и Левассор" мощностью 5 л.с., динамо-машина (105 вольт, ток 35 А) и небольшая аккумуляторная батарея из 6 элементов системы Тюдора (емкость 24 А-ч); рулевую машину также вращал аналогичный бензиномотор. При надводном плавании выхлопные газы через глушитель и невозвратный клапан выходили прямо в атмосферу; под водой сжаты воздух из баллонов через детандер, понижавший давление до 18 атм, поступал в пневмодвигатель, отработав в котором, поступал с давлением 1,2 атм во внутреннее пространство ПЛ, где засасывался карбюратором главного двигателя. Газовый насос системы Эльвиля производительностью 900 куб. м откачивал за борт выхлопные газы главных двигателей (давление на выходе 1,2 атм); он работал от 5-цилиндрового двигателя мощностью 60 л.с.
В подводном положении работал лишь один левый мотор (мощность 80 - 90 л.с.), т.к. для удаления за борт выхлопных газов обеих производительность газового насоса оказалась мала.

Продукты сгорания топлива поступали в надстройку своеобразный глушитель объемом около 10 куб. м), откуда откачивались насосом за борт через две длинные трубы; они располагались вдоль киля и имели большое количество мелких отверстий, сквозь которые струйки охладившихся газов уходили в воду, практически не оставляя следа на поверхности.
Для того, чтобы отработавший в пневмодвигателе воздух (рассчитывался на 4 часа хода) не слишком повышал давление внутри отсека, его предварительно подогревали и регулировали подачу из баллонов. Отработанная смазка собиралась в особый бак, располагавшийся в трюме под командирской рубкой, откуда ручной помпой откачивалась за борт. Для управления служили вертикальный руль площадью 2,4 кв. м, два кормовых руля общей площадью 2,2 кв.м , два носовых горизонтальных руля общей площадью 2,9 кв. м и кормовой стабилизатор площадью 1,7 кв. м (данные после переделок 1908 г.). На вооружении ПЛ сначала было 4, а к концу службы 2 минных аппарата системы Джевецкого. Наблюдение велось посредством двух 12-см перископов варшавской фирмы "Фосс и Ко", а также через иллюминаторы командирской рубки. Экипаж состоял из командира, его помощника, двух рулевых и двух минных машинистов, минера и четырех машинистов.

Весовая нагрузка при водоизмещении порожнем составляла 118,3 т, в том числе корпус 73,2 т, главные и вспомогательные механизмы с трубопроводами - 19,8 т, электрооборудование - 0,7 т, судовые устройства - 3,6 т, системы - 20,2 т, средства наблюдения - 0,2 т, вооружение - 0,5 т, снабжение - 0,1 т.
Готовую ПЛ перевели в Кронштадт, где 29 ноября 1906 г. назначенная ГМШ комиссия оценила степень ее готовности и провела предварительные испытания механизмов на швартовых. В течение часа двигатели работали как в условиях надводного, так и подводного хода; причем во втором случае - при полной изоляции от атмосферы. Из-за морозов испытания пришлось прекратить, а ПЛ оставить зимовать в Кронштадте. Приемная комиссия под председательством капитана 1 ранга М.Н.Беклемишева предъявила Металлическому заводу по поводу ПЛ следующие "минимальные требования": надводная скорость - 10 уз, подводная скорость - 6 уз, дальность плавания соответственно 300 миль и 15 миль, глубина погружения не менее 18,3 м и скорость погружения не выше 15 минут. Прочность корпуса должна быть достаточной для перевозке по железной дороге в неразобранном виде.
29 сентября 1907 г. вблизи Кронштадта провели 6-часовые испытания на "непрерывный надводный ход". Кормовая оконечность по мере расходования бензина начала всплывать, поэтому, чтобы не оголять винт, пришлось перенести 15 пудов свинцового балласта в корму. В Морском канале скорость достигла 10 узлов.

6 октября в Бьоркэ ПЛ погрузилась на 14 минут на глубину 26 м, достигнув грунта. На следующий день часа полтора ходили в надводном положении - механизмы действовали исправно, но шумели значительно больше, чем на ПЛ других типов. По наблюдениям с сопровождавшего его судна пузырьки отработавших газов на легкой ряби были менее заметны, чем бурун от перископов, однако выдавал масляный след, тянувшийся на 2 - 3 кабельтова и видимый на расстоянии до полумили. Удалось достичь подводной скорости лишь ,6 узла, а после всплытия - 10,4 узла. Давление в отсеках повышалось незначительно, но колебания при неравномерной работе механизмов все же сказывались на состоянии людей. 30 октября продолжили 2,5-часовые подводные испытания, но повели механизмы.

В Кронштадте определили метацентрическую высоту, которая для надводного положения составляла 0,14 м, а для подводного положения - 0,35 м, что соответствовало предъявленным требованиям. Комиссия пришла к выводу, что ПЛ в основном удовлетворяет техническим условиям заказа, кроме еще невыясненных максимальной подводной скорости и дальности плавания. Рекомендовалось выполнение мероприятий по сокращению времени погружения. Специалисты признали доказанной "полную возможность" плавания под бензиновыми двигателями на небольшой глубине, отметили "превосходную" вентиляцию; выражалась надежда, что после устранения заводским замечаний "возможно ожидать выполнение лодкой условий заказа", т.е. времени подводного плавания в течение 2,5 - 3 часов. "Неустранимым" недостатком признали лишь повышенную шумность механизмов.
В течение зимы 1907 - 1908 гг. завод произвел следующие переделки: носовую дифферентную цистерны сделали непроницаемой, что повысило запас плавучести и улучшило мореходность; заменили гребной винт, усовершенствовали клапаны вентиляции в цистернах, якорное устройство, увеличили площадь горизонтальных рулей, снизили прилагаемые к ним усилия. После двухдневных испытаний в Бьоркэ комиссия 3 августа 1908 г. констатировала, что завод выполнил все пункты заказа, и ПЛ подлежит приему в казну. Надводная скорость составила 11,6 уз (при мощности механизмов 270 л.с.), дальность плавания полным ходом - 340 миль, экономическим (6,2 уз) - 530 миль, под водой соответственно 6,2 узла и 27 миль. Глубина погружения 26 м была достигнута без каких-либо деформаций корпуса, скорость погружения сократилась до 7 минут. Успешно прошла и стрельба из всех четырех торпедных аппаратов; наблюдения за пузырьками "следа" отработавших газов показали, что обнаружение ПЛ "практически вряд ли осуществимо". 30 сентября 1908 г. новый подводный корабль под названием "Почтовый" зачислили в списки флота, а 12 марта 1909 г. - в состав Отряда подводного плавания; однако 4 июня 1909 г. его перечислили в Учебный отряд, т.к. он все еще являлся опытным кораблем и не имел аналогов в боевом флоте. Комплексные обследования ПЛ "Почтовый", проведенные в начале декабря, показали, что механизмы нуждаются в капитальном ремонте; однако эти опыты, так же как и проводившиеся во время приемочных испытаний, вновь подтвердили "полную возможность" подводного плавания с двигателем внутреннего сгорания.

Комиссия рекомендовала построить ПЛ с единым двигателем, приняв во внимание следующие недостатки ПЛ "Почтовый": малые водоизмещения и запас плавучести, ухудшающие мореходность, крайне затруднительное обслуживание механизмов, плохую обитаемость, рассогласованность работы пневмодвигателя, газового насоса и бензиномотора, вызывающего колебания внутрилодочного давления, недостаточную мощность этого насоса, малые подводную скорость и дальность плавания, наличие демаскирующего масляного следа, плохое действие системы замещения водой израсходованного воздуха и бензина. Комиссия сочла опыты "далеко не законченными", а их продолжение в следующем году "в высшей степени желательным", причем саму ПЛ решили освободить от выполнения учебных задач. Однако уже в августе 1910 г. ее вновь зачислили в состав Отряда подводного плавания. 21 июня 1912 г. при рассмотрении в ГУКиСе заданий на проектирование ПЛ для Балтийского моря генерал-майор А.Н.Крылов высказал следующее мнение: "Почтовый" представляет по типу "лодку ближайшего будущего" (через 5 - 10 лет), хотя и не имеет боевого значения. А.Н.Крылову и генерал-майору И.Г.Бубнову поручили разработать программу испытаний "Почтового", возвратив его в Учебный отряд подводного плавания. Результаты эксплуатации были таковы.

Менялась глубина погружения - нарушалась работа главного двигателя из-за изменения производительности газового насоса и количества отработанного воздуха, поступавшего внутрь отсека. Для того , чтобы вручную отрегулировать режим главного двигателя, иногда приходилось даже производить всплытие. На глубине свыше 11 м насос переставал откачивать выхлопные газы в надстройку, поэтому "проскакивание" этой зоны запрещалось настрого. Стесненность внутрилодочного пространства отрицательно сказывалось на личном составе, вызывая быструю утомляемость особенно тех, кто обслуживал механизмы; не способствовали боевому настрою команды отсутствие камбуза и нехватка электроэнергии для отопления. Под водой внутрилодочное давление повышалось всего на 0,04 кг/ кв. см, но его довольно чувствительные колебания, а также шум бензиномоторов вынуждали подбирать для службы людей с "безукоризненными" верхними дыхательными путями и барабанными перепонками. В отличие от других типов ПЛ "Почтовый" во время подводного хода эффективно вентилировался потоком свежего воздуха (до четырех смен в час), отчего содержание углекислого газа не превышало 0,8%. Для отдыха матросов и машинистов использовались 4 импровизированные койки над цистернами в кормовой части.

Сложность и малая конструктивная надежность механизмов настолько затруднили эксплуатацию ПЛ "Почтовый", что управлять им в кампанию 1912 г. могли лишь высококвалифицированные специалисты; так, например, зарядка баллонов сжатым воздухом (давление 100 атм) растягивалась до двух-трех дней из-за неисправности компрессоров, хотя хватало его лишь на 40-45 минут подводного хода. Все усугублялось отсутствием экономической подводной скорости и "страшной зависимостью" безопасности плавания от работы воздушного двигателя, газового насоса и действий рулевого -горизонтальщика (при превышении 11-м глубины механизмы прекращали действовать); главным же неустранимым дефектом оставалась следность.

31 января 1913 г. начальник Бригады ПЛ Балтийского моря и начальник Учебного отряда подводного плавания контр-адмирал П.П.Левицкий доложил командующему Морскими силами Балтийского моря вице-адмиралу Н.О.Эссену о том, что ПЛ "Почтовый" не только не способен к боевым действиям, но и не представляет интереса как учебный корабль в связи с отсутствием на флоте подобных ПЛ. В то же время находившийся в должности помощника командира ПЛ мичман М.Н.Никольский приступил на Балтийском заводе к воплощению своей идеи, получившей одобрение генерал-майора А.Н.Крылова о едином двигателе, способном работать по замкнутом циклу. Приказом по Морскому ведомству от 27 июля 1913 г. ПЛ "Почтовый" исключили из списков флота, а в конце сентября передали Балтийскому заводу. Предполагалось после установки новых "кислородных" двигателей снова ввести ПЛ в строй. В октябре 1914 г. ПЛ использовалась вблизи Кронштадта с целью "определения района действия подводных взрывов"; требовалось решить вопрос о целесообразности предложенного генерал-майором Е.А.Беркаловым "способа артиллерийской борьбы с подводными судами". Снаряды подрывали в непосредственной близости от корпуса ПЛ, в результате чего многие приборы, все электролампы и стекла иллюминаторов оказались разбиты, крышки люков освобождались от стопоров. Удалось получить ценные данные, использовавшиеся затем для повышения живучести своих ПЛ, так и для борьбы с вражескими ПЛ. Когда на Балтийском заводе увеличилось количество военных заказов, опыты пришлось прекратить, снять с ПЛ "Почтовый" баллоны сжатого воздуха, чтобы установить на новых ПЛ.

12 февраля 1915 г. Кронштадтскому порту предписали демонтировать и отправить в порт императора Петра Великого бензиномоторы. После демонтажа торпедных аппаратов и остатков ценного оборудования корпус ПЛ предполагалось продать с торгов.
Постройка ПЛ "Почтовый" - это впервые успешно решенная в мире проблема создания единого двигателя. Опыты мичмана М.Н.Никольского продолжили в 30-е годы советские конструкторы, разработавшие образцы единых двигателей - использовали в качестве окислителя жидкий кислород.

Длительные и напряженные стендовые испытания энергетических установок завершились успешно, опытные ПЛ "С-92" ("Р-1". 1938 г.) и "М-401" (1941 г.) удачно прошли ходовые испытания. В состав ВМФ СССР в 50-е годы вошли серийные ПЛ с единым и двигателями. Все решилось окончательно с внедрением в подводном флоте атомной энергетики.