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.
Бронирование корабля КБ-4 проработало в двух вариантах, различающихся, в первую очередь, толщинами брони главного пояса и траверзов. В I (традиционном) варианте главный броневой пояс толщиной 380-мм на разных своих участках по длине корабля, согласно расчетам, на одних и тех же курсовых углах пробивался 406-мм снарядом с разных дистанций вследствие непараллельности обводов борта диаметральной плоскости (образующих с ней разные углы на различных по длине участках). Так, например, у миделя он не пробивался, начиная с 75 кбт, а в районе первой башни ГК. — только со 102 кбт. Во II (рекомендуемом КБ-4) варианте благодаря утолщению (до 390–420 мм) брони в районе носовых погребов с приведением ее к приблизительной эквивалентности с защитой в средней части, главный броневой пояс по всей своей длине на курсовых углах 40–50° и носовой траверз цитадели (с учетом другого бронирования носовой оконечности) на всех курсовых углах не пробивался 406-мм снарядом с дистанций свыше 88–84 кбт.
«Важным и неожиданным» для КБ-4 и НИВК (с мая 1938 года — НИИ-45 НКОП, а с 1939 года — ЦНИИ-45 НКСП) отступлением от задания явилось снижение скорости полного хода до 27,5 уз (и только при форсаже ГЭУ — 28,5 уз), что выяснилось при проведении в мае 1938 года в Севастополе испытаний катера-модели корабля, выполненной в масштабе 1:10. Они показали падение пропульсивного коэффициента против установленного НИВК ранее (0,497 вместо 0,55). Тот же результат дали и самоходные испытания модели в опытовом бассейне НИИ-45.