В середине корпуса каждого корабля была устроена обширная броневая цитадель (или, по терминологии тех лет, каземат), длиной 43,5 м, прикрывавшая артиллерийские погреба главного калибра, котельные и машинное отделения. Подкладка под броней была выполнена из тикового дерева одинаковой толщины с прилегающими к ней броневыми плитами. Броневой пояс опускался ниже ватерлинии примерно на 1,5 м.
Согласно описаниям 1880-х годов, "толщина казематной брони на расстоянии 7 фут. 8 дюйм. [2,3 м] выше и 1 фут 111А дюйм. [0,6 м] ниже ватерлинии равняется 14 дюймам; далее к низу толщина брони 6 дюймов". Между обеими барбетно-башенными артиллерийскими установками главного калибра располагалась боевая рубка, имевшая в нижней части толщину брони в 8 дюймов (203 мм). По свидетельству лейтенантов Епанчина и Шульца 2-го, далее шли броневые листы толщиной всего в 1 дюйм (25,4 мм), из такого же по толщине бронелиста был изготовлен и бронеколпак рубки.
Таким образом, броня цитадели по высоте состояла из трех броневых поясов. Нижний, подводный, имел толщину 356- 152 мм. Выше, по ватерлинии, располагался ряд наиболее толстых 356-мм плит, а над ними - верхний 254-мм пояс. Над цитаделью размещался 305-мм барбет башен главного калибра гантелеобразной формы. Броневая "горбатая", по выражению С.О. Макарова, палуба толщиной 76 мм простиралась ниже ватерлинии на всю длину корпуса, прикрывая все не имеющие вертикального бронирования части корпуса. В центральной части и в корме она была плоской, а в носу плавно понижалась и крепилась к таранному форштевню.
Барбетно-башенные установки главного калибра цилиндрической формы имели стенки толщиной 152 мм (в лобовой части, у амбразур, толщина брони доходила до 305 мм) и легкий съемный бронеколпак толщиной всего 1 дюйм, который, по сведениям русских источников, предназначался, в первую очередь, для защиты прислуги орудий "от огня скорострельных пушек и штуцеров". Бронирование башен 150-мм орудий было намного слабее: стенки - 51 мм, а закрывавший их сверху стальной купол - всего 10 мм.
Общий вес брони на каждом корабле составлял 1451 т.
Серия фотографий "Чжэньюань", сделанная в доке Порт- Артура (Люйшунькоу) 6 мая 1895 г., после захвата корабля японцами, хорошо демонстрирует особенности конструкции цинских броненосцев
Носовая часть со 150-мм установкой и таранным форштевнем
Основным оружием броненосцев стали четыре новейших 305-мм 32-тонных казнозарядных орудия фирмы Круппа образца 1880 г. с длиной ствола в 25 калибров.[14 Лейтенанты Епанчин и Шульц 2-й указывают после личного освидетельствования "Чжэньюаня" длину ствола в 24 калибра. Скорее всего, это связано с различными системами, применявшимися для измерения длины ствола - английской и немецкой.] Столь мощные орудия немецкие судостроители еще никогда не устанавливали даже на кораблях, строившихся для германского флота. По результатам полигонных испытаний выяснилось, что они "могут пробивать, близ своего дула, одну кованную железную плиту в 49 сантиметров... или две стоящие одна за другой плиты толщиной по 29 сантиметров".
Русские источники 1880-х годов называют способ размещения артиллерии главного калибра башенным: "бее орудийные башни, захватывающие одна другую таким образом, что обе вместе дают в горизонтальном сечении цифру 8, направленную косвенно к линии киля. Эти башни обшиты броней в 10 дюймов толщины", а 1890-х - уже барбетным. Аналогично, первоначальные публикации в англоязычной прессе именуют артустановки "Динъюаня" словом "turret" - "башня". Однако, исходя из особенностей конструкции, предпочтительнее назвать такие установки барбетно-башенными, поскольку в них сочетались элементы и той, и другой системы, и они не могут быть отнесены в чистом виде ни к одному из этих типов.
Орудия располагались попарно на общих поворотных платформах, находящихся внутри барбетно-башенных установок, и приводящихся в движение от паровой машины. На случай непредвиденной ситуации предусматривался механизм ручного вращения каждой платформы. Размещение орудий теоретически позволяло вести из них круговой обстрел, однако стрельба прямо по курсу, как оказалось впоследствии, была несколько затруднена. Более детальный отчет лейтенантов Епанчина и Шульца 2-го, датируемый мартом 1895 г., указывает, что каждая установка имела сектор обстрела по 180° на свой борт и 70-80° - на противоположный. Главное требование к расположению артиллерии гласило: "Башни должны быть устроены таким образом, чтобы стоящие в них четыре орудия могли делать одновременные залпы". Как показали испытания в Свинемюнде, это немецким кораблестроителям вполне удалось.
| Характеристики артиллерии системы Круппа | ||
| Калибр, мм | 305 | 149,1 |
| Вес орудия, т | 31,5 | 4,75 (с учетом лафета - 9,93) |
| Длина ствола, мм/клб. | 7625 / 25 | 5220 / 35 |
| Длина канала ствола, мм | 6720 | 4800 |
| Число нарезов | 72 | |
| Вес снаряда, кг | 329 | 51 |
| Вес заряда, кг | 17 | |
| Начальная скорость снаряда, м/с | 500 | 530 |
| Скорострельность | 1 выстрел в 3 минуты | 1 выстрел в минуту |
| Дальность эффективного огня, м | 7800 | 11 000 |
| Привод | гидравлический | ручной |