2003年4月26日，北海舰队下属某大队接到基地通知，在我防区有一潜艇漂浮在海面，情况不明。大队派出611和622两艘艇过去侦查。赶到出事地点――渤海和黄海交界处的内长山群岛时，天已微黑，潜艇舷号已涂死，看不出潜艇的任何情况。
他们把现场情况报告上级后，上级分析可能是日本或韩国潜艇。于是全艇立即拉响战斗警报，进入一级战斗准备，所有人员手中的武器都子弹上膛。这两艘艇围着潜艇转了大概两小时，发现艇内毫无动静。这时候天色已晚，上级命令他们原地监视，等待增援。
第二天，潜艇还是毫无动静。于是，上级命令登上潜艇，当他们登上潜艇的时候，才发现这是我们海军的361潜艇！此时，所有官兵已经全部牺牲在自己的岗位上，航海日志被定格在4月16日。令人感到不可思议的是：潜艇完好无损，官兵们神态安详，没有挣扎的痕迹，甚至脸上都没有一丝痛苦的表情。
70名官兵殉职，现场没有任何伤痕，任谁都想知道、但谁也不知道361艇当时到底发生了什么？这是自人民海军组建以来最严重的一起事故。军委高层震怒，命令将361号潜艇立即拖回旅顺基地，追查事故原因。
后来，事故调查组的通报还原了361潜艇的最后时刻。361号潜艇是常规动力潜艇，也叫做柴电潜艇，依靠柴油机和电池保证动力。电池充电需要启动柴油机，而汽柴油机需要大量氧气才能够运作。
事故当天，361号潜艇电池电力逐步耗尽，潜艇上浮，准备运行柴油发电机为电池充电。潜艇上浮到潜望镜距离，将潜望镜和通气管伸出海面，启动了发电机。但当时海面风急浪大，海水进入通气管，导致管口阀门自动关闭以防止潜艇沉没，也就是说潜艇自动切断海面上的空气进口。而此时，正在运作的柴油发电机却没有停止，仍然在大量吸收氧气。在短短2分钟内，艇内所有氧气被消耗一空，70名官兵瞬间就遭遇了可怕的窒息。窒息开始约2到3分钟后，所有人员必死无疑。
简单说，361艇的事故原因就是两条。
第一，潜艇设备有缺陷。对于常规潜艇充电时存在安全隐患，这是各国军方都清楚知道的事情。作为这种隐患的防备技术，并不难解决，只要简单的对艇内氧气检测，一旦低于危险标准就自动关闭柴油机或者至少进行报警就行了。但遗憾的是，361号潜艇压根没有这种设备。
第二，潜艇官兵有失误。正常的充电期间，只要启动柴油机，就务必确认通气管是否打开。柴油机工作时，最好将机舱密封，防止危及全艇。如发现情况，操作员就要以最短的时间使柴油机停止工作，并进行通风换气。但遗憾的是：所有这些，361号潜艇都没有做到，以至遭受灭顶之灾。
至于为何涂死舷号，当时361艇正在前往别国海域执行侦察任务，将舷号涂死是各国海军通行做法。同时，为了避免暴露自己，必须保持无线电静默状态，因此有一段时间不跟总部联系也是正常的。
2003年6月13日，新华社发布消息：'海军361潜艇失事原因已查明，是由于指挥操纵不当造成的。中央军委作出决定，对361潜艇特大事故负有责任的有关人员进行严肃处理。给予济南军区副司令员兼海军北海舰队司令员丁一平、海军北海舰队政治委员陈先锋行政降职处分，同时分别给予其他8名有关人员以行政撤职、降职等纪律处分。同一天还发布了海军司令员石云生、政委杨怀庆被免职的消息。
2003年4月29日，就在事故发生后的13天，数十名官兵奉命重新组建361潜艇。2004年8月，361潜艇奉命进厂中修改装。361潜艇是同类型潜艇中第一艘进行现代化改装的潜艇。2005年2月22日，改装后的361潜艇进行新组建后的第一次海上试验
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