２４型采用了极为强大的装甲和水密防护结构，其装甲总重达９３２２４吨，甚至超过了装甲重９３０４８吨的“天照”级。“伟大苏维埃”级的装甲防护体系为独特的不完整双装甲舱式，结构及其复杂，在中央的主装甲舱前后装甲隔墙外，还分别布置有２道厚度更大的外围艏艉装甲隔墙。在艏部和艉部的两道装甲隔墙间，仍然布置有侧装甲带和水平装甲。这样看，“苏联”级的装甲防护体系仍然可以算得上重点防御类型，但其有效防护体积显然比一般的但装甲舱式更大更有效。
主装甲舱装甲厚度及结构如下，主装甲带全长２９６．８米，从一号炮塔前的第６４号龙骨延伸至３号炮塔后的１９６号龙骨，占水线长度的５７％左右。装甲带高１２．５４米，其中３．５４米位于设计水线以下。由于预计的弹着角不同，装甲带的厚度也按照命中角度进行了厚薄不同的分布设计。动力舱外侧的装甲带厚７５０毫米／倾角/５度，２号炮塔弹药库处侧装甲厚度增加到７８０毫米，２号炮塔和１号炮塔之间装甲带厚８１２毫米，１号炮塔弹药库外侧舷装甲加强到８４０毫米。８１２和８４０毫米装甲带的长度分别为３５和２２米，３号炮塔弹药库侧装甲相应削薄至７６０毫米。主装甲舱前后装甲隔墙厚度分别达到了４６０和７３０毫米。在舰首３０号龙骨位置，还有一道厚５７０毫米的２号大角度倾斜横隔墙，４道艏横隔墙间的水线侧装甲厚４４０毫米，可以抵御４０６毫米弹的攻击。３号炮塔弹药库处的侧装甲带一直延伸到２号艉装甲隔墙，２号隔墙装甲厚度不均，从上至下依次为３６０、７３０和７２０毫米。“伟大苏维埃”级的装甲板全部使用了比较坚固的企口连接。
“伟大苏维埃”级的水平防护由６道甲板构成，最上面是５０毫米厚的首楼甲板，３１０毫米厚的上甲板作为主水平装甲板，下面则是１００毫米厚的中甲板。前后司令塔装甲厚度分别为８５０和４４０毫米，桅楼上的信号舰桥有１５０－２００毫米厚的装甲防护。
“伟大苏维埃”的水下防护体系也是混合式的，其６４－１５３号龙骨间是普列赛双重圆筒式防鱼雷系统，全长２４６米。圆筒舯部深度达１６．３米，艏艉减少到１４米。由于普列赛系统宽度太大，不利于舰体水下线形的平滑过渡。“伟大苏维埃”级因此将艉部１５３－１７０号龙骨间改成多重防鱼雷舱结构。圆筒外板厚２２毫米，内层的两道筒壁厚１４毫米，中央圆筒直径６．３米，外面包着一层２．４米左右的油－水层。内部没有重型装甲防鱼雷纵隔墙，只有一道２０毫米厚的放水支撑板和一道７０毫米厚的轻装甲纵隔墙。舰底为双重纵骨结构，主炮弹药库下部是三重底，有一定的防爆能力。
按照设计要求，“伟大苏维埃”的装甲可以抵御５１０毫米穿甲弹和５０００米高空投掷的２０００公斤炸弹的攻击。其水下防御系统更是强大无比，防鱼雷系统能够防御１５００公斤**的水下爆炸！设计师们认为，“伟大苏维埃”级还可以达到任意相邻１０舱进水或舰底命中４条鱼雷不沉没，２舷命中６条鱼雷不丧失战斗力的惊人生命力。
１９３９年１月，对БКПЗ（巴尔瑙尔锻造工厂）制造的１／２０结构模型进行爆破实验，证明了伟大苏维埃级ＴＤＳ设计的有效性。
“伟大苏维埃”级预装备安装２４座三锅筒高发热量燃油锅炉和１２台冲动式单级齿轮减速蒸汽轮机，蒸汽轮机工作参数３７个大气压／３８０℃。涡轮机总功率８０４０００轴马力，４小时紧急过载功率９２４０００轴马力，军舰相应的最大航速分别为２７．５和２８．５节。由于后来改进了螺旋桨，最大航速于１９３９年７月１３日修改为２８和２９节。不过当时苏联还造不出功率如此大的涡轮机，只得向国外购买。狠心的英国人趁火打劫，开出了１４０万英镑的天价。囊中羞涩的苏联海军不得不另辟蹊径，他们联系上了瑞士的布朗－勃法瑞公司。这家公司的单价只要８０万英镑，完全可以让人接受。苏联首先进口了８台，其中６台准备装到“伟大苏维埃俄罗斯”号，剩下的２台交给哈尔科夫汽轮发电机厂进行测绘仿制。后来证明苏联人的选择是相当明智的，布朗－布威公司的汽轮机不负众望，在试车中发出了３１５６２４轴马力的强大功率。２４型的动力舱为奇特的交错式布局，首先是４排８个水密锅炉舱，各布置２台锅炉，第４排锅炉舱后是６个并列的独立水密轮机舱，然后又是２排４个锅炉舱。其中８个前锅炉的烟道汇集到前烟囱，虽然内部烟道和排烟量完全不同，但两个烟囱的外形尺寸却完全一样。“伟大苏维埃”级的竖直烟囱顶部带有防雨罩，外观比较陈旧，和流畅的舰体线形不太相称。
关于“伟大苏维埃”级的动力装置配置曾经有许多误解，最深刻的当数“使用了６０００００马力涡轮－电动动力”一说。当然西方的这种误解并不是空穴来风，它起源自１９３８年９月５日苏联政府通知英国自己准备建造战列舰的一份正式照会。在这份通知中，苏联把２４型缩水为１７６７６０吨、４８４米Ｘ７２．６米Ｘ１８．３米，采用６０００００马力汽轮－电动动力的条约型战列舰。虽然后来有许多情报说明了２４型的真实情况，但所谓的电动装置直到今天仍然在一些文章中不断出现。另一个普遍的误区是对２４型６轴布局的错误解释。许多西方资料称苏联曾经在苏德蜜月期间获得了“兴登堡”级的图纸，并根据“兴登堡”的设计将原有的８轴方案改为６轴。这个说法是没有根据的，其实第四设计局１９３６年下半年的初步设计中就采用了三轴布局，原因还是普列赛系统宽度太大，没有足够的舰内空间并列安置８台重型涡轮机，只得采用６轴布置。迄今为止，仍然没有任何确切资料证明２４型曾经根据德国战列舰布局进行修订设计。
２４型的最初多设备设计采用了单主舵＋双副舵形式，但是在后来的船模试验中发现，一旦主舵被卡死，副舵根本无法修正舰体偏航。经过讨论，最终于１９３９年确定采用双主舵系统。预计的战术直径约９个船长，即２３４０米左右。“伟大苏维埃”级油舱贮油量２１１２０吨，不同航速下的续航力如下：７５６０海里／２８节、１７２００海里／２１节和２５２００海里／１４．５节。辅机是８台单台功率７２００千瓦的涡轮发电机组和８台单台功率２８００千瓦的柴油发电机组。
“伟大苏维埃”级的长艏楼尾部设置了４个飞机库，可以搭载１２架КОР－２水上飞机，后甲板上有４座飞机弹射器和４座吊车。
经过２个五年的计划，苏联造船工业有了长足进步，沙俄时期遗留下来的４家大船厂经过几轮扩建。
现名、原名、保密代号、位置
奥尔忠尼启则波罗的海船厂、波罗的海船厂、１８９厂、列宁格勒А·马蒂船厂、海军船厂、１９０厂、列宁格勒
А·马蒂船厂、尼古拉耶夫造船联合体、１９８厂、尼古拉耶夫
６１巴黎公社社员船厂、法俄船厂、２００厂、尼古拉耶夫
另外，斯大林还亲自选择在阿尔汉格尔斯克附近的莫洛托夫斯克（今天的北德文斯克）再兴建一个大型造船厂。几万名劳改营犯人硬生生在坚不可摧的北极花岗岩上凿出了４座６００米长、８４米宽、１５米深的巨型钢筋混凝土船坞。这就是后来大名鼎鼎的第４０２北方船厂，至此，苏联时代的三大造船中心格局形成并一直延续。
１９３８年１月２１日，甚至在新战列舰尚未定型以前，苏联政府就决定于当年开工建造８艘２４型战列舰，预定在１９３９年内下水，１９４２年前建成服役，头４艘下水后，马上再开工４艘。１９３８年７月１５日，首舰“伟大苏维埃”号在１８９厂的船台举行了开工典礼，但此举不过是取悦于斯大林的应付场面而已。真正的工程一直拖到１９３９年１月份才正式开始。在接下来的一年里，“伟大苏维埃”级的姊妹舰相继开工。
“伟大苏维埃”、“布尔什维克”、“共产主义”、“十月革命”、“苏联”、“苏维埃乌克兰”、“苏维埃白俄罗斯”、“苏维埃俄罗斯”
工程代号２９９、３５２、１０１、１０２（各工程代号２艘）
开工时间：１９３８年７月１５日、１９３８年１０月３１日、１９３９年１２月２１日、１９４０年７月２２日
建造厂家１８９厂、１９８厂、４０２厂、４０２厂
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