Июльское и августовское постановления КО по проектированию линкоров поставили КБ-4 в сложное положение. С одной стороны, предлагалось завершить разработку технического проекта 23 по новому варианту III к 15 октября 1937 года, а с другой стороны — учесть в нем результаты проводимых опытных работ по бронированию и ПМЗ, основной объем которых в заданный срок (к 15 сентября) заведомо не мог быть выполнен. Это изначально обрекало начатый КБ-4 еще в июле III вариант проекта на переработку — тем более, что не были закончены и работы основных контрагентов по вооружению и главным механизмам. Так оно и произошло.
Одним из наиболее важных опытовых объектов, от результатов проведения экспериментов с которым зависел выбор системы горизонтального бронирования линкоров, явился так называемый «сухогруз» — списанный старый коммерческий пароход, переоборудованный в конце 1936 года в «звено из 4-х бронеотсеков», являющееся целью для бомбометания с воздуха. Палубы отсеков были забронированы по различным схемам.
Результаты испытаний оказались чрезвычайно ценными и во многом неожиданными. До этого во всех наших проектах линкоров и тяжелых крейсеров главной броневой палубой являлась третья сверху (как и на итальянских кораблях). Опыты показали, что более рациональной в расположении палубной брони нужно считать систему с более толстой средней палубой и менее толстой нижней.
Но время уже было упущено, и III вариант технического проекта 23 был в ноябре 1937 года представлен на рассмотрение без необходимых изменений в горизонтальном бронировании и с другими отступлениями от задания. При стандартном водоизмещении 57 825 т. (вместо 55 000—57 000 т. по заданию) и полном 63 900 т. длина корабля по КВЛ составила 260 м, наибольшая ширина (по булям) 38,5 м, предельная осадка 10,35 м; при дальнейшем проектировании эти главные размерения изменялись уже очень незначительно, а длина по КВЛ вообще не менялась. Проведенные в НИВК модельные испытания позволяли надеяться на достижение скорости хода 29,5 уз при форсаже ГЭУ (ТТЗ требовало 30 уз). Тоньше заданной (25 вместо 40 мм) была принята толщина броневых палуб в оконечностях. В основном варианте III 152-мм орудия ПМК размещались в шести двухорудийных башнях; был проработан и подвариант (по аналогии с вариантом I) с четырьмя трехорудийными башнями ПМК, привлекательность которого заключалась прежде всего в меньшей скученности артустановок в средней части корабля.
В подписанном новым наморси М.В. Викторовым (назначенным на эту должность 15 августа 1937 года) «Решении Военного Совета МС РККА по техпроекту 23», одобренном на состоявшемся 27 ноября заседании с представителями НКОП и командующими флотами, говорилось: «…считать необходимым произвести доработку проекта… При доработке принять как основу следующее бронирование ЛК «А»: палуба полубака — 25 мм, верхняя палуба — 152 мм, средняя палуба — 60 мм. Главный броневой пояс (380 мм)… продлить вверх до верхней палубы, бортовую обшивку полубака утолстить с 20 до 25 мм для получения гарантий взведения взрывателей снарядов». Предполагалось также защитить погреба кормовых 100-мм артустановок от 406-мм фугасных снарядов. Окончательный выбор ПМЗ требовалось произвести на основании испытаний натурных отсеков (в 1937 году было испытано 24 масштабных отсека), а до их окончания «базироваться на итальянской системе». Позже Военный совет МС РККА согласился с предложением бюро о сокращении количества счетверенных 37-мм автоматов с 10 до восьми.
К разработке четвертого по счету варианта технического проекта (вариант IIIу) КБ-4 приступило уже с учетом результатов опытных работ по бронированию и базируясь на более достоверных, чем ранее, материалах контрагентов по вооружению и энергетике. Наиболее важным нововведением (помимо изменений горизонтального бронирования) явился почти полный отказ от второго (верхнего) броневого 220-мм пояса, который сохранялся лишь на небольшом участке в корму от третьей башни ГК. На протяжении всей цитадели предусматривался доведенный до верхней палубы 380-мм пояс (из двух рядов горизонтально ориентированных плит общей высотой 6,4 м), наклоненный на 5° к диаметральной плоскости.
Стандартное водоизмещение корабля в варианте IIIу составило 58 420 т, скорость полного хода — 28,5 уз при мощности на валах 201 000 л.с. и 29,5 уз при форсировании до 231 000 л.с. Мощность ГЭУ, как и главные размерения корабля, были уже окончательно установлены, более того, в феврале 1938 года началась разбивка корпуса на плазе Балтийского завода.
Разработка варианта IIIу была, в основном, закончена к марту 1938 года, однако еще до ее завершения материалы проекта рассматривались не только центральным аппаратом НК ВМФ и НИВК, но и отдельными наиболее квалифицированными специалистами (А.П. Шершов, П.Ф. Папкович, И.И. Грен, СП. Ставицкий, В.И. Першин), сделавших ряд серьезных замечаний. Так, В.И. Першин в своем отзыве энергично высказался за переход от итальянской системы ПМЗ к американской, сославшись на полученную при опытных подрывах масштабных моделей ее более высокую взрывосопротивляемость.
Суммировал все отзывы по проекту для доклада правительству заместитель наркома ВМФ И.С. Исаков, сделавший вывод, что представленный проект можно считать достаточно проработанным для перехода к выпуску рабочих чертежей и заказу стали с последующей закладкой корабля.
Отчетная модель линкора проекта 23, 1938 г.
«Наш линкор, — заключил Исаков, — явится достаточно сильным среди всех проектируемых и строящихся в мире ЛК и безусловно превосходит по мощи все ЛК, построенные до сих пор… В случае утверждения КО требований НК ВМФ к варианту IIIу потребуется доработка техпроекта, которая может быть закончена за 4 месяца».
Главный конструктор линейного корабля проекта 23 Б.Г.Чиликин
Технический проект 23 (вариант IIIу) был рассмотрен 28 февраля 1938 года на заседании КО при СНК СССР под председательством В.М. Молотова при участии И.В. Сталина, который подводя итоги, предложил представленный проект одобрить и поручить НКОП ускорить завершение опытных работ, по их результатам внести в материалы проекта коррективы, после чего представить его на окончательное утверждение. Закладку головного линкора на Балтийском заводе было решено провести 15 июля 1938 года.
В утвержденные элементы корабля (помимо фиксации полученных в варианте IIIу) были внесены изменения в части бронирования и состава ЗКДБ. Несмотря на сопротивление Исакова, КО принял решение о сокращении числа 100-мм башен с шести до четырех. На этом настояли Б.Г. Чиликин и И.Ф. Тевосян, опасавшиеся, что сохранение двух кормовых башен ЗКДБ в сочетании с удовлетворением требований по обеспечению полноценной броневой защиты погребов их боезапаса усугубит нежелательный дифферент корабля на корму, для устранения которого потребуется значительная переработка проекта линкора, что отдалит срок его закладки.
Предложения НКВМФ по доработке варианта IIIу были утверждены постановлением КО от 7 марта 1938 года в виде «поправок и замечаний к проекту линкора «А». Ими устанавливались следующие толщины броневых палуб: главная (верхняя) — 155 мм и «подхватывающая» (средняя) — 50 мм. Толщина брони короткого второго (верхнего) пояса в корму от 166 шп. понижалась с 220 до 180 мм, бронирование приводов бортовых рулей доводилось до равноценного с основной цитаделью, при этом защита румпельного отделения кормового руля понижалась до уровня противоосколочной (75 мм).
Боекомплект 152-мм артиллерии определялся в 200 выстрелов на ствол (из них 30 — в перегрузку). В порядке «упрощения ТТЗ» из него исключались мачтовая дымаппаратура и шумопеленгаторы, грот-мачта укорачивалась (с 50 до 38 м).
Линейный корабль проекта 23. Окончательный технический проект, ноябрь 1938 г.:
1 — катапульта; 2 — гидросамолет-разведчик; 3 — кран для подъема самолетов; 4 — 406-мм башенные установки; 5 — КДП ГК; 6 — четырехствольные 37-мм артустановки 46-К; 7 — КДП противоминного калибра; 8 — 100-мм спаренные артустановки; 9 — 152-мм спаренные артустановки; 10 — носовая боевая рубка; 11, 12 —помещения дизелей и генераторов; 13, 14 — снарядные и зарядные погреба ГК; 15 — центральный артиллерийский пост; 16 —носовой центральный штурманский пост; 17 — машинный пост; 18 — котельные отделения; 19 — погреб 152-мм боезапаса; 20 — центральный артиллерийский пост 152-мм калибра; 21 — погреб 100-мм боезапаса; 22 — помещение гировертикали; 23 — помещение турбодинамо; 24 — машинное отделение; 25 — румпельный отсек.
Во избежание задержки в разработке проекта и выпуске рабочих чертежей предписывалось дальнейшие работы по проекту вести с использованием итальянской системы ПМЗ, КБ-4 предлагалось также провести расчеты по американской системе и форсировать сравнительные опыты с масштабными и натурными отсеками обеих систем, дабы на основании их принять окончательное решение о типе ПМЗ для следующих кораблей. Постановлением КО от 11 мая была подтверждена дата закладки 15 июля и установлен срок окончания постройки головного корабля — 1942 год. 2 июня на заседании КО было принято решение о присвоении закладываемому кораблю наименования «Советский Союз» и об установлении срока окончания техпроекта 23 — к 1 сентября 1938 года. Закладка на Балтийском заводе головного линкора была осуществлена в срок, а сам «окончательный техпроект» продолжал дорабатываться. Стандартное водоизмещение корабля возросло до 58 500 т, а полное до 64 500 т. В проекте учли подавляющее большинство поправок и замечаний, содержащихся в соответствующих правительственных постановлениях и решениях УМС.