Со всегдашней обстоятельностью и деловитостью Макаров развил это свое предложение: он составил подробное наставление, как пользоваться пластырем, целую инструкцию, подобно инструкциям на случай пожара. Им были предложены также некоторые улучшения в системе водоотливных труб.
В 1870 году в «Морском сборнике» появилась статья Макарова: «Броненосная лодка «Русалка»: изучение пловучести лодки и средства, предлагаемые для усиления этого качества». Эта статья нашла себе высокую оценку у командующего броненосной эскадрой адмирала Бутакова и явилась одной из причин производства молодого Макарова в следующий чин.
Полтора года прослужил мичман Макаров на «Русалке». Это было уже двенадцатое судно, на котором он плавал. Близился день Нового года, когда публиковались списки наград и повышений. Подобно большинству своих товарищей, Макаров надеялся найти в них свою фамилию и не обманулся: 1 января 1871 года его произвели за отличие в лейтенанты. Столь быстрое производство являлось редчайшим случаем в практике морской службы.
Макаров был переведен на винтовую шхуну «Тунгус». Он совершил на ней плавание из Кронштадта на Дальний Восток. Одно время он выполнял обязанности старшего офицера и надеялся по прибытии стать командиром шхуны, но эта надежда не оправдалась. Макаров был уязвлен и разочарован. Перспектива служить под начальством нового командира не улыбалась ему. Снова появилась мысль выйти в отставку и перейти на службу в торговый флот, где он, с его опытом и репутацией, мог бы получить ответственную, хорошо оплачиваемую должность на большом судне. Но в это время пришла телеграмма из Петербурга: Макарова вызывали туда с предписанием поступить в распоряжение адмирала Попова.
А. А. Попов конструировал особые круглые суда, прозванные «поповками», и вытребовал Макарова для работы в области непотопляемости судов. Этот важный вопрос не пользовался тем вниманием, которого он по праву заслуживал. В одной из многочисленных статей, посвященных этой проблеме, Макаров справедливо указывал: «Несмотря на всю важность непотопляемости, корабельные инженеры, ставящие переборки — не специалисты в помпах, а механики, занимающиеся помпами, не хотят понять переборки. Флотские же офицеры считают, что это дело техники».
Настаивая на том, чтобы при постройке корабля уделялось больше внимания вопросам непотопляемости, Макаров предлагал производить испытания переборки посредством налива воды в отсеки, а не посредством простого полива переборок из брандспойта, как делалось до тех пор.
Далее, Макаров предложил выделить специальное судно для обучения личного состава борьбе с опасностью от пробоин. «Человек так создан, что он пойдет на верную смерть, если опасность ему знакома, но его пугает даже шум трюмной воды, если он к этому не привык», — писал Макаров, обосновывая свой проект.
Четыре года прослужил Макаров под начальством Попова. Груды бумаг с выкладками, чертежами и сложными расчетами, сохранившиеся от этого времени в архиве Макарова, наглядно свидетельствуют о громадной работе, проведенной им. К тому же приходилось бороться с обычной косностью и бюрократической рутиной царских канцелярий, вступать в конфликты, наживать врагов, вести чернильную войну, которую так не терпел Макаров.
«Я горжусь тем, что не получил никогда ни одной благодарности даже на словах, — писал Макаров в 1886 году, — а продолжаю настойчиво заниматься им (т. е. вопросом о непотопляемости) 15 лет».
Работать с Поповым было нелегко: будучи способным человеком и отличным моряком, он отличался в то же время необычайной вспыльчивостью, бывал резок, и для самолюбивого, прямолинейного Макарова служба у такого начальника была чревата многими горькими минутами..
Но, как известно, нет худа без добра: четыре года работы у требовательного адмирала принесли ту пользу Макарову, что он изучил во всех тонкостях судостроительное дело и судовую механику. Эти знания вскоре очень пригодились ему.
С конца 1876 года сделалась очевидной неизбежность войны с Турцией. Главное беспокойство при этом внушало положение дел на Черном море. По условиям Парижского трактата, завершившего кампанию 1855–1856 годов, Россия не имела права строить военный флот на Черном море. Правда, русское правительство воспользовалось франко-прусской войной 1870–1871 годов и отказалось выполнять впредь этот унизительный и тяжкий пункт, но за истекшие с тех пор шесть лет было очень немногое сделано в области судостроения на Черном море.