２４型採用了極爲強大的裝甲和水密防護結構，其裝甲總重達９３２２４噸，甚至超過了裝甲重９３０４８噸的“天照”級。“偉大蘇維埃”級的裝甲防護體系爲獨特的不完整雙裝甲艙式，結構及其複雜，在中央的主裝甲艙前後裝甲隔牆外，還分別佈置有２道厚度更大的外圍艏艉裝甲隔牆。在艏部和艉部的兩道裝甲隔牆間，仍然佈置有側裝甲帶和水平裝甲。這樣看，“蘇聯”級的裝甲防護體系仍然可以算得上重點防禦類型，但其有效防護體積顯然比一般的但裝甲艙式更大更有效。
主裝甲艙裝甲厚度及結構如下，主裝甲帶全長米，從一號炮塔前的第６４號龍骨延伸至３號炮塔後的１９６號龍骨，佔水線長度的５７％左右。裝甲帶高米，其中米位於設計水線以下。由於預計的彈着角不同，裝甲帶的厚度也按照命中角度進行了厚薄不同的分佈設計。動力艙外側的裝甲帶厚７５０毫米／傾角/５度，２號炮塔彈藥庫處側裝甲厚度增加到７８０毫米，２號炮塔和１號炮塔之間裝甲帶厚８１２毫米，１號炮塔彈藥庫外側舷裝甲加強到８４０毫米。８１２和８４０毫米裝甲帶的長度分別爲３５和２２米，３號炮塔彈藥庫側裝甲相應削薄至７６０毫米。主裝甲艙前後裝甲隔牆厚度分別達到了４６０和７３０毫米。在艦首３０號龍骨位置，還有一道厚５７０毫米的２號大角度傾斜橫隔牆，４道艏橫隔牆間的水線側裝甲厚４４０毫米，可以抵禦４０６毫米彈的攻擊。３號炮塔彈藥庫處的側裝甲帶一直延伸到２號艉裝甲隔牆，２號隔牆裝甲厚度不均，從上至下依次爲３６０、７３０和７２０毫米。“偉大蘇維埃”級的裝甲板全部使用了比較堅固的企口連接。
“偉大蘇維埃”級的水平防護由６道甲板構成，最上面是５０毫米厚的首樓甲板，３１０毫米厚的上甲板作爲主水平裝甲板，下面則是１００毫米厚的中甲板。前後司令塔裝甲厚度分別爲８５０和４４０毫米，桅樓上的信號艦橋有１５０－２００毫米厚的裝甲防護。
“偉大蘇維埃”的水下防護體系也是混合式的，其６４－１５３號龍骨間是普列賽雙重圓筒式防魚雷系統，全長２４６米。圓筒舯部深度達米，艏艉減少到１４米。由於普列賽系統寬度太大，不利於艦體水下線形的平滑過渡。“偉大蘇維埃”級因此將艉部１５３－１７０號龍骨間改成多重防魚雷艙結構。圓筒外板厚２２毫米，內層的兩道筒壁厚１４毫米，中央圓筒直徑米，外面包着一層米左右的油－水層。內部沒有重型裝甲防魚雷縱隔牆，只有一道２０毫米厚的放水支撐板和一道７０毫米厚的輕裝甲縱隔牆。艦底爲雙重縱骨結構，主炮彈藥庫下部是三重底，有一定的防爆能力。
按照設計要求，“偉大蘇維埃”的裝甲可以抵禦５１０毫米穿甲彈和５０００米高空投擲的２０００公斤炸彈的攻擊。其水下防禦系統更是強大無比，防魚雷系統能夠防禦１５００公斤**的水下爆炸！設計師們認爲，“偉大蘇維埃”級還可以達到任意相鄰１０艙進水或艦底命中４條魚雷不沉沒，２舷命中６條魚雷不喪失戰鬥力的驚人生命力。
１９３９年１月，對БКПЗ（巴爾瑙爾鍛造工廠）製造的１／２０結構模型進行爆破實驗，證明了偉大蘇維埃級ＴＤＳ設計的有效性。
“偉大蘇維埃”級預裝備安裝２４座三鍋筒高發熱量燃油鍋爐和１２臺衝動式單級齒輪減速蒸汽輪機，蒸汽輪機工作參數３７個大氣壓／３８０℃。渦輪機總功率８０４０００軸馬力，４小時緊急過載功率９２４０００軸馬力，軍艦相應的最大航速分別爲和節。由於後來改進了螺旋槳，最大航速於１９３９年７月１３日修改爲２８和２９節。不過當時蘇聯還造不出功率如此大的渦輪機，只得向國外購買。狠心的英國人趁火打劫，開出了１４０萬英鎊的天價。囊中羞澀的蘇聯海軍不得不另闢蹊徑，他們聯繫上了瑞士的布朗－勃法瑞公司。這家公司的單價只要８０萬英鎊，完全可以讓人接受。蘇聯首先進口了８臺，其中６臺準備裝到“偉大蘇維埃俄羅斯”號，剩下的２臺交給哈爾科夫汽輪發電機廠進行測繪仿製。後來證明蘇聯人的選擇是相當明智的，布朗－布威公司的汽輪機不負衆望，在試車中發出了３１５６２４軸馬力的強大功率。２４型的動力艙爲奇特的交錯式佈局，首先是４排８個水密鍋爐艙，各佈置２臺鍋爐，第４排鍋爐艙後是６個並列的獨立水密輪機艙，然後又是２排４個鍋爐艙。其中８個前鍋爐的煙道彙集到前煙囪，雖然內部煙道和排煙量完全不同，但兩個煙囪的外形尺寸卻完全一樣。“偉大蘇維埃”級的豎直煙囪頂部帶有防雨罩，外觀比較陳舊，和流暢的艦體線形不太相稱。
關於“偉大蘇維埃”級的動力裝置配置曾經有許多誤解，最深刻的當數“使用了６０００００馬力渦輪－電動動力”一說。當然西方的這種誤解並不是空穴來風，它起源自１９３８年９月５日蘇聯政府通知英國自己準備建造戰列艦的一份正式照會。在這份通知中，蘇聯把２４型縮水爲１７６７６０噸、４８４米米米，採用６０００００馬力汽輪－電動動力的條約型戰列艦。雖然後來有許多情報說明了２４型的真實情況，但所謂的電動裝置直到今天仍然在一些文章中不斷出現。另一個普遍的誤區是對２４型６軸佈局的錯誤解釋。許多西方資料稱蘇聯曾經在蘇德蜜月期間獲得了“興登堡”級的圖紙，並根據“興登堡”的設計將原有的８軸方案改爲６軸。這個說法是沒有根據的，其實第四設計局１９３６年下半年的初步設計中就採用了三軸佈局，原因還是普列賽系統寬度太大，沒有足夠的艦內空間並列安置８臺重型渦輪機，只得採用６軸佈置。迄今爲止，仍然沒有任何確切資料證明２４型曾經根據德國戰列艦佈局進行修訂設計。
２４型的最初多設備設計採用了單主舵＋雙副舵形式，但是在後來的船模試驗中發現，一旦主舵被卡死，副舵根本無法修正艦體偏航。經過討論，最終於１９３９年確定採用雙主舵系統。預計的戰術直徑約９個船長，即２３４０米左右。“偉大蘇維埃”級油艙貯油量２１１２０噸，不同航速下的續航力如下：７５６０海里／２８節、１７２００海里／２１節和２５２００海里／節。輔機是８臺單臺功率７２００千瓦的渦輪發電機組和８臺單臺功率２８００千瓦的柴油發電機組。
“偉大蘇維埃”級的長艏樓尾部設置了４個飛機庫，可以搭載１２架КОР－２水上飛機，後甲板上有４座飛機彈射器和４座吊車。
經過２個五年的計劃，蘇聯造船工業有了長足進步，沙俄時期遺留下來的４家大船廠經過幾輪擴建。
現名、原名、保密代號、位置
奧爾忠尼啓則波羅的海船廠、波羅的海船廠、１８９廠、列寧格勒А·馬蒂船廠、海軍船廠、１９０廠、列寧格勒
А·馬蒂船廠、尼古拉耶夫造船聯合體、１９８廠、尼古拉耶夫
６１巴黎公社社員船廠、法俄船廠、２００廠、尼古拉耶夫
另外，斯大林還親自選擇在阿爾漢格爾斯克附近的莫洛托夫斯克（今天的北德文斯克）再興建一個大型造船廠。幾萬名勞改營犯人硬生生在堅不可摧的北極花崗岩上鑿出了４座６００米長、８４米寬、１５米深的巨型鋼筋混凝土船塢。這就是後來大名鼎鼎的第４０２北方船廠，至此，蘇聯時代的三大造船中心格局形成並一直延續。
１９３８年１月２１日，甚至在新戰列艦尚未定型以前，蘇聯政府就決定於當年開工建造８艘２４型戰列艦，預定在１９３９年內下水，１９４２年前建成服役，頭４艘下水後，馬上再開工４艘。１９３８年７月１５日，首艦“偉大蘇維埃”號在１８９廠的船臺舉行了開工典禮，但此舉不過是取悅於斯大林的應付場面而已。真正的工程一直拖到１９３９年１月份才正式開始。在接下來的一年裡，“偉大蘇維埃”級的姊妹艦相繼開工。
“偉大蘇維埃”、“布爾什維克”、“**”、“十月革命”、“蘇聯”、“蘇維埃烏克蘭”、“蘇維埃白俄羅斯”、“蘇維埃俄羅斯”
工程代號２９９、３５２、１０１、１０２（各工程代號２艘）
建造廠家１８９廠、１９８廠、４０２廠、４０２廠
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