Наконец, в 1935 году очередь дошла и до строительства новых линейных кораблей. Во всяком случае, бывшее КБ-1, ставшее к тому времени уже КБ-4, начало их проектирование.
Чиликин тщательно готовился к этой работе, изучил все лучшее, что было сделано к тому времени на флотах иностранных держав.
Для отработки обводов корпуса линейного корабля, определения его мореходных качеств, соотношения мощности двигателей и скорости на Черном море провели испытания моделей КМ-1 и КМ-2, изготовленных в масштабе 1:10. Построенные в Николаеве экспериментальные отсеки использовали для проверки надежности защиты корабля от подводных взрывов. Для проверки защиты от ударов с воздуха бомбили сухогруз, оборудованный броневой палубой, спроектированной для линкора.
Наиболее толстой броней решили прикрыть среднюю часть корпуса, в которой разместили орудийные башни главного калибра, погреб, машинные и котельные отделения. В общем, Чиликин старался добиваться оптимальных решений, он всем напоминал слова И.В. Сталина, сказанные однажды: «Сделайте лучший в мире корабль».
Чиликин особенно интересовался проектированием противоминной защиты. В то время за границей такие конструкции корпуса делали на основе идей русского конструктора Э.Е. Гуляева, но системы эти, как водится, называли уже английскими, итальянскими и т. п. Усовершенствовав ее, один из помощников Чиликина — В.И. Неганов (в будущем, кстати, создатель первого атомного ледокола), добился того, что корабль мог оставаться на плаву при затоплении пяти любых смежных отсеков.
Опытный котел с небывало высокими характеристиками разработали и испытали в сжатые сроки. Испытывали турбогенераторы и другие устройства. Испытывали системы противоминной и броневой защиты, новые системы пожаротушения, кондиционеры, газоанализаторы, соленомеры и многое другое. Проверяли даже трапы, изготовленные из легких сплавов. Их поставили у главного входа на стапель, и сотни ног ежедневно проводили их проверку на прочность.
Чиликин был сам генератором идей и он же настойчиво проводил идеи всего конструкторского коллектива, не страшась при этом дискутировать с самим Сталиным. Например, ему удалось доказать, что на корме линкора достаточно одной башни.
Как только Чиликин узнал о том, что за границей разрабатывают торпеды с магнитным неконтактным взрывателем, он сразу же отправил инженера А.А. Картиковского для консультаций с учеными Ленинградского физико-технического института. В результате вскоре появилась система размагничивания корпусов кораблей, позволившая в начале войны защитить их от магнитных мин и торпед. (Первое размагничивающее устройство установили на линкоре «Марат» еще в 1938 году.)
В том же году наконец был завершен и технический проект нового линкора. Линейный корабль проекта 23 получил полное одобрение советского руководства. И не случайно. Ведь по вооружению и защите он превосходил все находившиеся в строю и постройке корабли иностранных флотов. Так, его артиллерия включала девять дальнобойных 406-мм орудий в трех башнях, двенадцать 152-мм орудий в шести башнях, восемь 100-мм универсальных пушек и тридцать два 37-мм зенитных автомата с новыми приборами управления стрельбой. На полигоне экспериментальное 406-мм орудие при скорострельности два с половиной выстрела в минуту и весе снаряда около 1000 кг обеспечивало дальнобойность 45,5 км, что превосходило возможности артиллерии германского линкора «Бисмарк», который строили в то же время.
Броневая защита борта достигала 380–425 мм, верхней палубы 100–155 мм, средней палубы 50—155 мм и башен — 425 мм. Три турбозубчатых агрегата мощностью по 77 тысяч лошадиных сил, которые получали пар от шести паровых котлов на жидком топливе, обеспечивали скорость 29 узлов и дальность плавания 6900 миль. Экипаж насчитывал 1589 человек.
Первый корабль этой серии назвали «Советский Союз». Закладка его в торжественной обстановке состоялась в Ленинграде 15 июля 1938 года. В октябре на стапеле Николаева заложили второй линкор — «Советская Украина», а третий корабль, «Советская Россия», начали строить на Севере в июле 1939 года.
Коллективы строителей возглавили соответственно Н.Ф. Мучкин, П.С. Ермолаев и А.П. Кириллов, работавшие в контакте с Чиликиным. В частности, главный конструктор заранее подумал о том, как спускать необычно большие корабли. По его указанию собрали все материалы о спусках, которые смогли достать. Заранее проектировали и изготавливали специальные спусковые устройства.
Но, похоже, он поторопился… Невзирая на то, что его сотрудники работали без отпусков и часто без выходных, несмотря на то, что в начале 1939 года Совнарком СССР решил реорганизовать КБ-4 в Центральное конструкторское бюро (ЦКБ-4) с соответствующим расширением штата, промышленность не поспевала выдавать готовые конструкции в сроки, назначенные руководителем проекта.