Первоначальная идея создания такого транспортного средства, создававшегося в интересах инженерных подразделений Советской армии, заключалась в создании самоходного понтона для наведения переправ. Однако по ходу работ концепция изменилась и автомобиль стал по сути представлять собой транспортную машину десанта или даже в какой-то степени универсальное спасательное транспортное средство, пусть и весьма громоздкое.
Наибольший интерес среди автомобилей-амфибий, созданных в СКБ ЗИЛ, представляет мореходный ЗИЛ-135П. Это был первый в СССР автомобиль-амфибия, способный работать в море при волнении до четырех баллов. Уже более 45 лет ЗИЛ-135П держит мировой рекорд скорости (16,4 км/ч) среди подобных машин водоизмещающего типа.
История этого автомобиля началась в 1961 г. В начале января СКБ ЗИЛ посетил полковник-инженер (в те годы — старший научный сотрудник 15 ЦНИИИ им. Д.М. Карбышева, лауреат Ленинской премии, ныне - д.т.н., профессор Военно-инженерной академии) Ю.Н. Глазунов, который осуществлял научное руководство работами по созданию понтонно-мостового парка нового типа. Он предложил главному конструктору СКБ ЗИЛ В.А. Грачеву разработать самоходный плавающий автомобиль-вездеход, несущий на себе складные секции понтонного моста. Палуба автомобиля должна была служить проезжей частью моста. По замыслу, после входа в воду машина раскрывала находящиеся на палубе секции моста, образуя самоходный паром. После стыковки нескольких паромов получался наплавной мост, способный за счет движения самоходных секций (автомобилей-паромов) выдерживать течение больших рек и сильное ветровое давление. Грузоподъемность на воде автомобиля-парома, получившего название «Челнок», должна была составлять не менее 40 т. Ведущим конструктором автомобиля-амфибии В.А. Грачев назначил Ю.И. Соболева.
В СКБ ЗИЛ начались прорисовки вариантов компоновки. По схеме Ю.Н. Глазунова оптимальным для работы на воде приняли кормовое расположение кабины-рубки с двумя постами управления. При движении на суше «Челнок» должен был двигаться кормой вперед, а на воде — носом вперед. Корпус автомобиля решили сделать несущим из стеклопластика. Так как раньше стеклопластиковые несущие (безрамные) кузова никогда не разрабатывались, его проектировали с помощью ученых МВТУ им. Н.Э. Баумана (B.C. Цыбина, Б.А. Афанасьева, А.С. Дмитриева).
Автомобиль имел одинаковую с ЗИЛ-135К базу-3000+1600+3000 м, но более широкую колею-2,5 м. Два двигателя ЗИЛ-375 разместили в кормовом отсеке маховиком вперед над задней осью. От носка коленчатого вала осуществлялся отбор мощности на привод гребных винтов (от каждого двигателя на свой винт).
Обводы и идею движительно-рулевого комплекса предложил Ю.Н. Глазунов при консультации и научном руководстве В.И. Беги-зова и А.Ф. Станчица (ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова). За основу взяли обводы носовой части корпуса типа «морские сани» (вариант, называемый «Нос Костенко»), а кормовые - типа «крейсерская корма». Такая форма носовых очертаний давала хорошую всхожесть на крутую морскую волну и минимальное брызгообразование, а принятая форма кормы - уменьшенное засасывание при движении (следовательно, и меньшее сопротивление). Ю.С. Пунсон (ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова) рассчитал оптимальные параметры гребного винта и направляющей насадки водоходного движителя. Были изготовлены два варианта гребных винтов: литые из морской латуни и разработанные в СКБ ЗИЛ стеклопластиковые без скругления лопастей (типа рабочего колеса водомета).
В создании автомобиля-амфибии принимали участие: ученые Ю.Н. Глазунов, В.И. Жабров (ЦНИИИ им. Д.М. Карбышева), Ю.С. Пунсон, В.И. Бегизов, А.Ф. Станчиц(ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова), Н.Ф. Бочаров, B.C. Цыбин, Б.А. Афанасьев, А.С. Дмитриев (МВТУ им. Н.Э. Баумана); конструкторы В.А. Грачев, Ю.И. Соболев, А.П. Селезнев, В.Я. Горин, ОБ. Ховов, Л. Дронов, В.В. Цырульников, А.И. Филиппов, В.В. Шестопалов, Л.А. Кашлакова, Н.А. Егоров, В.В. Пискунов, С.Г. Вольский, А.Г. Кузнецов, Н.В. Абрамов, Б.П. Борисов, В.О. Нифонтов, В.А. Костылев, А.И. Отлетов, В.Д. Комаров, И.С. Патиюк; испытатели В.Б. Лаврентьев, В.А. Афанасьев; водитель-испытатель И.Г. Катков; слесарь В.К. Лепешкин; представители заказчика Ю.И. Нестеров и Ю.В. Исполатов.
Общую компоновку амфибии и разработку конструкции движительно-рулевого комплекса выполнил ведущий конструктор амфибии ЗИЛ-135П Ю.И. Соболев.
Для отработки оптимальной формы корпуса изготовили масштабную модель будущего автомобиля. В сентябре 1962 г. ее иссле довали и доводили в опытовом бассейне ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова.
4 февраля 1963 г. состоялся технический совет, по результатам которого в план производства была заложена постройка опытного образца ЗИЛ-135П «Челнок». К сожалению, Научно-технический комитет заказчика отдал предпочтение параллельно разрабатывавшемуся в СКБ Брянского автозавода проекту автомобиля-парома с металлическим корпусом. Решающим фактором стало не только иная конструкция, а, главным образом, согласие руководства брянского завода серийно производить эти машины (в Брянске имелась производственная база), в отличие от директора ЗИЛа П Д Бородина, не желающего заниматься спецтехникой. Финансирование работ по «Челноку» прекратилось.
15 апреля 1963 г., когда корпус и агрегаты трансмиссии машины были уже собраны, после совещания В.А. Грачев принял решение перекомпоновать наполовину готовый ЗИЛ-135П в транспортную машину десанта. Ю.И. Соболев и А.П. Селезнев разработали новую компоновку с размещением рубки в носовой части и пассажирского салона в центральной части машины. Амфибия получила условное наименование «Дельфин».
Начался поиск нового заказчика для завершения постройки автомобиля. Тогда СКБ ЗИЛ обратилось в Главное управление кораблестроения (ГУК) Военно-морского флота с предложением о постройке автомобиля-амфибии грузоподъемностью 5-6 т. Военные моряки первоначально осторожно восприняли предложение московских конструкторов, но решили его детально проработать и даже определили группу своих специалистов, однако о финансировании работ речь не шла.
После длительной переписки и согласования технического задания 28 февраля 1964 г. совнархоз выделил средства на достройку автомобиля ЗИЛ-135П «Дельфин».
Автомобиль ЗИЛ-135П «Дельфин» имел несущий водоизмеща-ющий корпус, впервые в нашей стране для таких целей выполненный из полиэфирного стеклопластика. Из стеклопластика выполнили как наружную, так и внутреннюю обшивки, а пространство между ними для большей жесткости и прочности конструкции заполнили пенопластом.
Внутреннее пространство корпуса разделялось на три изолированных водонепроницаемых отсека. Кабина экипажа (4 человека) располагалась в носовой части корпуса, грузопассажирский отсек (могли размещаться 22 человека десанта или груз массой до 5 т) - в средней, а моторный отсек - в кормовой части. Стек-лопластиковый корпус позволял не беспокоиться о его коррозии в морской воде (а гребные винты были выполнены из морской латуни; второй вариант — из стеклопластика). Особенностью конструкционного материала корпуса являлось и то, что вода даже при рваной осколочной пробоине не попадала в корпус сплошным потоком, а лишь протекала струями через «размочаленное» стекловолокно. Для сравнения, корпус, к примеру, гусеничного транспортера ПТС-65, выполненный из тонкой листовой стали, в случае получения аналогичной пробоины так заливался водой, что водоотливные средства едва справлялись с ее откачкой.
В моторном отсеке амфибии располагались два двигателя ЗИЛ-375Я, раздача мощности от которых производилась по бортовой схеме - через гидромеханические коробки передач ЗИЛ-135Е, бортовые и колесные редукторы на колеса. Карданные передачи колесной части трансмиссии были заимствованы у автомобиля ЗИЛ-135К. Колеса передней и задней осей были управляемыми. Автомобиль не имел упругой подвески - ее функции выполняли колеса с эластичными шинами низкого давления. Как и у всех автомобилей 135-го семейства, у ЗИЛ-135П присутствовала централизованная система регулирования давления воздуха в шинах. Колесные ниши двух средних осей закрывались съемными щитками. Все погруженные в воду агрегаты оснащались системой наддува низкого давления.
Для движения по воде служили два гребных винта диаметром 700 мм, установленные в специальных кольцевых профилированных насадках. Водяных рулей не было. Управление на плаву осуществлялось поворотом вокруг вертикальной оси колонок с гребными винтами и насадками, которые поворачивались в горизонтальной плоскости. Отбор мощности на гребные винты производился с носков коленчатых валов двигателей карданными валами через разобщительные муфты и конические реверс-редукторы на вертикальные поворотно-откидные колонки с гребными винтами в насадках. В корпусе реверс-редуктора были установлены два вала.
Первый вал (с левой стороны реверс-редуктора) служил для передачи крутящего момента и изменения направления вращения от разобщительной муфты к валу поворотно-откидных колонок, второй (с правой стороны) - для изменения направления движения амфибии на плаву: он поворачивал колонку, а вместе с ней - насадок и гребной винт. Управление поворотом амфибии на плаву осуществлялось рулевым колесом. С помощью системы тяг и гидроусилителя усилие водителя передавалось на второй вал реверс-редуктора.
При движении по суше колонки с помощью гидроцилиндров гидравлической системы автомобиля поднимались вверх, и гребные винты в насадках прижимались к корпусу в специальную нишу.
Так как новый автомобиль имел несущий стеклопластиковый корпус и не оснащался рамой, в МВТУ им. Н.Э. Баумана под руководством профессора Н.Ф. Бочарова разработали и 11 февраля передали в СКБ ЗИЛ программу испытаний корпуса.
5 января 1965 г. еще не до конца собранный (но уже на ходу) ЗИЛ-135П отправили на взвешивание. Для водоплавающей машины вопросы распределения веса (центровки) являлись одним из главных составляющих успеха, поэтому сверить замеренные величины с заложенными расчетными данными было не лишним.
13 января собрали реверс-редукторы для привода гребных винтов. 22 января на машине установили винты.