Выполненные расчеты показали, что главный пояс цитадели по всей своей длине на курсовых углах 40–50°, а носовой траверз — на всех курсовых углах не пробиваются 406-мм бронебойным снарядом на дистанциях более 84–88 кбт, а барбеты на дистанциях 35 кбт и более. Горизонтальное бронирование цитадели обеспечивало непроникновение через него такого же снаряда на дистанциях до 170 кбт и, кроме того, должно было защищать от 500-кг фугасных авиабомб. В нос от цитадели защита запаса боевой плавучести обеспечивалась 220-мм бортовой и 100-мм палубной броней, а также наклонным (60° к вертикали) вторым носовым траверзом (285–250 мм). В корму от цитадели отсек боевой плавучести ниже средней палубы (155 мм) имел 380-мм бортовую броню и 365-мм траверз, защищавшие находящиеся в его пределах приводы рулей от 406-мм бронебойных снарядов. Между средней и верхней палубами толщина брони траверза и борта (в районе 170–196 шп.) принималась равной 180 мм; предполагалось, что она, как и 220-мм броня носовой оконечности, сможет противостоять 406-мм фугасным снарядам.

Корабельный гидросамолет КОР-2 (опытный образец)

Общая протяженность бронированных отсеков, создающих запас боевой плавучести, составляла 78,2 % от длины корабля по КВЛ. В нос от них предусматривались 20-мм ледовый пояс (до самого форштевня) и 65-мм траверз и карапас, а в кормовой оконечности — только последний. Особенностью местного бронирования корабля явилась четырехугольная (с разваленными наружу стенками) форма боевой рубки — ГКП (стенки 425, крыша 250–125 мм, пол 70 мм, труба защиты проводов 400 мм). ГКП, таким образом, имел защиту от 406-мм бронебойных снарядов, тогда как у ЗКП (220 мм) их «держала» только крыша, а стенки защищали лишь от таких же фугасных.

Сходный принцип был заложен и в назначение бронирования башен ГК: передняя и задняя стенки, а также крыша защищались от 406-мм бронебойных, а боковые стенки — только от фугасных снарядов того же калибра. 65- и 100-мм броня башен ПМКи ЗКДБ и их барбетов принималась из условий защиты этой артиллерии от 152-мм фугасных снарядов и от осколков. Броня 37-мм автоматов (25 мм), а также КДП, СПН и других постов на мачтах и надстройках (не менее 20 мм) была чисто противоосколочной. Румпельные отделения, расположенные побортно в концевой части кормового отсека боевой плавучести за 385-мм броней борта и 365-мм кормовым траверзом, имели 50-мм крышу, игравшую роль палубы подхвата для вышележащего 155-мм участка средней палубы, и, кроме того, 40-мм носовой траверз и продольные полупереборки.

Бронирование дымоходов между полубаком и верхней палубой включало 275-мм комингсы и колосники на палубах и в сумме считалось эквивалентным бронированию борта. Ниже верхней палубы дымоходы защищались 50-мм комингсами, выше полубака дымоходы носового котельного отделения также имели 50-мм бронирование, целью установки которого было уменьшение задымления постов на фок-мачте при боевых повреждениях дымоходов.

Как уже указывалось, с самых ранних стадий разработки линкора проекта 23 КБ-4 отдавало предпочтение использованию на нем противоминной защиты (ПМЗ по терминологии того времени) в виде бортовой конструктивной подводной защиты (БКПЗ) системы Пульезе, принятой на новейших по тому времени итальянских линкорах типа «Литторио», и по ее конструкции у проектантов имелась полученная из Италии практически исчерпывающая информация. Однако у этой системы были и противники, находившие, что, будучи сложной по исполнению, она к тому же «…принуждает возить лишний груз воды взамен израсходованного топлива». Возникли споры и борьба мнений. Для объективной сравнительной оценки взрывосопротивляемости различных систем БКПЗ в 1937–1938 годах в Николаеве прошла серия опытов с подрывом 24 масштабных (1:5) изготовленных заводом № 200 отсеков семи известных в то время систем.

Результаты этих испытаний, проведенных комиссией капитана 2 ранга Лундышева, позволили выбрать для дальнейшей отработки две наиболее эффективные системы БКПЗ: американскую типа примененной на линкоре «Вест-Вирджиния» и итальянскую типа «Пульезе-Литторио». Базируясь на этих результатах, в феврале 1938 года В.И. Першин и А.П. Шершов вступили с предложениями о замене на корабле проекта 23 итальянской системы на американскую, считая ее более предпочтительной как по сопротивляемости взрыву, так и по конструктивным и эксплуатационным качествам. Эти предложения, однако, не были приняты из-за опасений, что столь крупная переделка проекта 23 отодвинет срок закладки корабля. Решение этого вопроса было отложено до корректировки проекта 23 для линкоров второй серии.

Вторая серия опытов проводилась с 1938 года в Севастополе комиссией под председательством В.И. Першина. Целью испытаний явилась окончательная отработка для линкоров проекта 23 конструкций БКПЗ и сравнение американской и итальянской систем для принятия решения о выборе типа подводной защиты для линкоров проекта 23 второй серии. Было испытано 27 масштабных (1:5) и два натурных отсека.

Схема бронирования линейного корабля проекта 23

Мидель-шпангоут линейного корабля проекта 23 с указанием толщин брони и обшивки (в мм)

Комиссия заключила, что предельным для принятой в проекте 23 системы БКПЗ (после устранения всех замеченных ее недостатков и правильном конструктивном исполнении) является взрыв заряда в 750 кг. В окончательном виде БКПЗ имела протяженность 60 % длины корабля по КВЛ. На большей части длины ее глубина составляла не менее 7,5 м (на миделе — 8,2 м) и лишь у носового траверза цитадели (64 шп.) уменьшилась до 7,1 м. В кормовой части цитадели по конструктивным соображениям (невозможность реализации системы с воздушным цилиндром из-за формы кормовых обводов) вместо итальянской системы применена американская с четырьмя продольными переборками. Этот участок (от 154 до 170 шп.) имел протяженность около 25 м. Подобная конструкция предусматривалась и на протяжении двух шпаций (62–64 шп.) в носовой части цитадели.

Основная защитная преграда — 35-мм полуцилиндрическая переборка выполнялась из гомогенной брони (предел прочности 75 кг/мм2, предел текучести 55 кг/мм2, относительное удлинение 17 %) и при поглощении энергии взрыва должна была работать на растяжение подобно обшивке цилиндрического котла. Прочие элементы защиты — 7-мм второй борт и стенки воздушного цилиндра, а также 10-мм фильтрационная переборка — выполнялись, как и другие корпусные конструкции, из марганцевой стали ЗОГ.

ГЭУ корабля включала три главных турбозубчатых агрегата (ГТЗА) мощностью по 67 000 л.с. (максимальная 77 000 л.с.) и шесть водотрубных котлов паропроизводительностью по 162 т/ч (максимальная 185 т/ч), вырабатывавших пар давлением 37 кг/см² при температуре 370 °C. ГТЗА линкора были унифицированы с агрегатами тяжелого крейсера проекта 69. Вспомогательная котельная установка состояла из трех котлов паропроизводительностью по 25 т/ч. Испарительная установка предусматривалась в составе четырех аппаратов (общая производительность 230 т/сут), один из которых использовался в качестве опреснителя.

ГЭУ размещалась эшелонно в трех турбинных (ТО) и трех котельных (КО) отделениях, при этом 1-е и 2-е ТО находились в одном отсеке, разделенном двумя продольными переборками и расположенном в нос от 1-го КО, что предопределило весьма значительную длину гребных валов (106 м у бортовых, 79 м у среднего). Управление ГЭУ должно было быть дистанционным из специально оборудованных герметических кабин, однако предусматривалось и местное управление.