Строительство субмарины в основном завершилось в декабре 1775 г., после чего Бушнелл начал ее испытания в реке Коннектикут. Пробные погружения и плавания выявили ряд недостатков, потребовавших внесения изменений в конструкцию. Летом следующего года на барже лодку доставили в городок Пикскилл (Peekskill), расположенный на реке Гудзон выше Нью-Йорка по течению (ныне — часть Нью-Йорка).

«Черепаха» представляла собой крохотное суденышко (высота 2,28 метра, наибольший диаметр 1,82 метра, водоизмещение вместе со свинцовым балластом и пороховой миной несколько больше одной тонны), рассчитанное на одного человека. Она имела яйцеобразную форму и была сделана из бочарных дубовых досок, проконопаченных просмоленной пенькой. Доски соединялись с элементами каркаса посредством болтов, а по окружности аппарат стягивали железные обручи[16]. Все стыки Бушнелл герметизировал пенькой и залил смолой. Такая форма являлась неудобной для подводного плавания в отношении скорости, зато давала судну большую устойчивость. Вероятно, мысль о ней пришла к Бушнеллу благодаря знакомству в процессе учебы с книгами Уильяма Бэрна и Дени Папена.

В верхней части корпуса находилась медная смотровая башенка с 5-ю круглыми застекленными иллюминаторами по периметру. В крыше башенки был устроен входной люк, а также шестой иллюминатор. При полном погружении внутреннего объема воздуха хватало не более, чем на 30 минут. Поэтому Бушнелл снабдил свой аппарат двумя вентиляционными трубами, выходившими на поверхность воды. Для предотвращения попадания воды они имели поплавковые клапаны. Через одну трубу ручным вентилятором удалялся испорченный воздух, через другую засасывался свежий. Приближаться к цели лодка должна была таким образом, чтобы наблюдательная башенка находилась над водой. Это позволяло водителю субмарины ориентироваться через иллюминаторы, а также освежать воздух внутри субмарины через вентиляционные трубы[17].

В нижней части «Черепахи» размешались две небольшие балластные цистерны, при заполнении которых она погружалась. Для всплытия воду из них надо было откачивать ручными насосами. Кроме того, снизу к корпусу лодки был прикреплен свинцовый груз массой 900 фунтов (408,6 кг), служивший постоянным балластом и обеспечивавший остойчивость. Часть этого груза массой 200 фунтов (91 кг) отсоединялась изнутри лодки и могла на цепи опускаться на дно, превращаясь тем самым в якорь. Для аварийного всплытия эту часть можно было совсем отсоединить.

Передвижение лодки и управление по глубине осуществлялось посредством вращавшихся вручную двух винтов — горизонтального и вертикального (отнюдь не весел, о которых говорят многие авторы). По словам самого Бушнелла, они напоминали «крылья ветряной мельницы» («arms of a wind mill»). Такая форма винта была гораздо менее эффективна, чем изобретенный позже гребной винт с лопастями, но все же по сравнению с веслами винт представлял революционное новшество.[18] В дальнейшем ось вертикального винта стала наклонной, что заметно улучшило управляемость лодки. Управление по курсу осуществлялось с помощью вертикального руля, размещенного на шарнире.

Вооружение «Черепахи» состояло из «чемодана» — 150-фунтовой (68 кг) пороховой мины с часовым взрывателем — еще одного изобретения Бушнелла. Предполагалось, что «Черепаха» незаметно подойдет к стоящему на якоре вражескому кораблю, опустится под его днище и подвесит к нему мину. Для этого в особом гнезде в верхней части корпуса находился специальный бурав, приводившийся во вращение изнутри лодки. К бураву прочным канатом была привязана мина. Ввернув бурав в деревянную обшивку днища атакуемого корабля, надо было отделить его от лодки, а затем изнутри ее освободить «чемодан» с порохом. «Чемодан» обладал положительной плавучестью, поэтому всплывал под самое днище корабля. Одновременно с отделением мины от корпуса «Черепахи» автоматически начинал работать ее часовой механизм. В зависимости от установки стрелок взрыв мог произойти спустя 1, 8 или 12 часов после этого.[19] Всего были изготовлены три такие мины.

Навигационное оборудование было представлено небольшим компасом с циферблатом и стрелкой, покрытыми светящимся составом. Для оценки глубины погружения служила манометрическая трубка длиной 20 см и диаметром 2,5 см, один конец которой был выведен наружу, а другой, стеклянный, отградуированный и снабженный поплавком, находился внутри корпуса лодки. Положение поплавка, смазанного фосфоресцирующим составом, относительно шкалы указывало глубину погружения. Кроме того, для освещения имелась лампа, в которой горела особая бездымная древесина.

Бушнелл обратился к генералу Парсонсу с просьбой дать ему несколько человек, которых он мог бы обучить управлению лодкой. После некоторых колебаний Парсонс предоставил ему трех добровольцев. Одним из них был 27-летний армейский сержант Эзра Ли (Ezra Lee; 1749–1821), которому вошел в историю как первый в мире военный подводник.

Объектом первой подводной атаки был избран 64-пушечный английский фрегат «Орел» (Eagle), флагманский корабль вице-адмирала Ричарда Хоу (Richard Howe; 1726–1799), командующего британской эскадры. Эскадра стояла на якорях на внешнем рейде Нью-Йорка с июня 1776 г. Она насчитывала 20 фрегатов и примерно 200 транспортов, на борту которых находилась 40-тысячная армия вторжения под командованием генерала Уильяма Хоу, младшего брата адмирала. Силы патриотов были гораздо меньше, всего лишь 28 тысяч человек, к тому же их вооружение, подготовка и моральный дух оставляли желать много лучшего.

Вечером 5 сентября 1776 г. две рыбацкие лодки вывели «Черепаху» на буксире из гавани и доставили ее вниз по течению Гудзона к северной оконечности острова Стейт-Айленд. Там сержант Ли влез внутрь и начал самостоятельно двигаться к цели, ориентируясь на бортовые огни английских кораблей, стоявших на якорях у Даймонд-рифа в устье Гудзона, в 2–3 милях (3,7–5,6 км) от рубежа атаки. Используя течение реки и силу начавшегося отлива, он за два с половиной часа незаметно подобрался почти вплотную к британскому кораблю, а затем погрузился на 10 футов (3 метра) возле его кормы.

Наконец крыша смотровой башенки прижалась к днищу цели. Момент для атаки оказался удачным: была низшая точка отлива, «Черепаха» устойчиво держалась на одном месте. Однако тут везение кончилось. Бурав не ввертывался в днище «англичанина», которое было обшито металлом. «Лодка не имела достаточной опоры, чтобы бурав мог просверлить этот лист, — вспоминал позже Ли, — и всякий раз отскакивала от днища, как только бурав его касался».

Сделав несколько безуспешных попыток, Ли решил поискать уязвимое место в носовой части вражеского корабля. Вращая горизонтальный винт и стукаясь о днище, он стал продвигаться туда. Лодка ушла немного в сторону от киля и внезапно всплыла на поверхность. Ли увидел, что находится с восточной стороны от корабля, силуэт которого четко выделялся на фоне светлеющего неба[20].

Его положение становилось опасным. Занималась заря, скоро по заливу начнут скользить лодки, подвозящие на корабли продовольствие и пресную воду. Гудзон в те времена не был загрязнен промышленными и бытовыми отходами. В прозрачной воде лодку можно было разглядеть даже на глубине свыше десяти футов. Благоразумие требовало немедленно удалиться, чтобы спасти себя и «Черепаху», а позже повторить рейд. Ли направился в сторону острова Манхэттен.