Основой артиллерийской силы броненосца являлись самые мощные в тот период в русском флоте 36-тонные двенадцатидюймовые (305-мм) нарезные казноза- рядныс орудия образца 1867 года, изготовленные на Обуховском заводе.
Создание такого орудия с технологической точки зрения являлось сложнейшей задачей. Основной проблемой при изготовлении любого орудия большого калибра является качественная обработка его ствола, так как при огромном давлении и трении снаряда о стенки канала недопустимо появление даже мельчайших трещин, перерастающих затем во впадины и раковины и уменьшающих его прочность. На Обуховском заводе предварительно провели ряд исследований, которые дали положительные результаты: ствол выдерживал более 500 выстрелов, что являлось вполне достаточным для орудия такого калибра.
Создавая ствол, отливали цилиндрическую заготовку весом 21 т, что на 22 % превышало вес будущего готового ствола. Отлитую заготовку затем тщательно проковывали и обрабатывали на огромном токарном станке, занимавшем все помещение цеха. Следующим этапом изготовления была нарезка в высверленном канале 36-ти нарезов. Эту операцию осуществляли на специально спроектированном для этих целей станке. Ствол, закрепленный в бобине, проворачивался в момент прохода резца в канале ровно на столько градусов, сколько составлял поворот в нем одного нареза. После нарезания всех граней нарезов ствол проходил тщательную закалку, от качества выполнения которой зависела его живучесть и баллистические данные. Ствол несколько раз нагревали до высокой температуры и затем остужали в масле. После этого на него поочередно натягивали раскаленные и уже закаленные кольца (47 штук) длиной около 0,3 м каждое. Остывая, они скрепляли орудие, увеличивая его прочность. Количество рядов колец от одного у дульного среза достигало четырех у его казенной части. В казенной части ствола, в специальной выемке, находился горизонтально перемещавшийся клиновый затвор, обеспечивающий надежное запирание снаряда и двух полузарядов в каморе.
Непосредственным носителем огромной энергии, развитой пороховыми газами в канале ствола, являлись 305-мм снаряды. Для этих орудий спроектировали три рода снарядов из "быстроохлажденного", то есть закаленного чугуна, обыкновенного чугуна, а также тонкостенные снаряды, начиненные картечью. Самыми сложными в изготовлении были снаряды из закаленного чугуна. Они применялись как бронебойные, так как обладали большой плотностью и прочностью – основными качествами, необходимыми для снарядов данного рода. Изготовлялись эти снаряды следующим образом. Расплавленный чугун заливался в формы, а затем быстро охлаждался в масле. При этом необходимо было добиться оптимальной хрупкости, чтобы при ударе о броню снаряды не раскалывались. Чугун в производстве снарядов выбирался из экономических соображений. Подобный снаряд, изготовленный из стали, имел высокую стоимость (450 руб.), лишь незначительно превосходя чугун по воздействию на железную броню.
305-мм орудие Обуховского завода
В состав заряда (состоящего для удобства подачи к орудию из двух полузарядов) входил черный порох.
Каждое орудие располагалось на своем станке. Станки так же, как и орудия, проектировались под руководством генерал-лейтенанта Ф. Б. Пестича и представляли собой довольно сложную конструкцию, назначением которой являлось вертикальное наведение орудия и гашение энергии при выстреле с последующим его придвиганием к амбразуре для заряжения, а также надежное крепление орудия во время плавания.
Станки изготовили из железа. В целом они внешне напоминали станки орудий эпохи парусного флота. При выстреле, в момент отката, они двигались на стальных катках по направляющим рельсам платформы, имевшим уклон в 5° к амбразуре. Каждый станок имел свою гидравлическую систему, в которую входили: два передних цилиндра, расположенных на наружной стороне станочных рельсов, для гашения энергии отката при крене более 15°; один задний цилиндр – на наружной стороне другого рельса для придвигания к амбразуре станка в тех случаях, когда при крене или дифференте не происходило самонакатывание по наклонной платформе; домкрат для подъема орудия в станке в одно из трех положений. Управление орудиями гидравлическим способом осуществлялось потому, что пар был неприемлем из-за своей сжимаемости, инерционности и большой теплоотдачи. Вода совершала работу в вышеперечисленных цилиндрах, пройдя через которые, возвращалась в питательную цистерну. Вся гидравлическая система управления орудиями так же, как и водоотливная, проектировалась и устанавливалась на "Петре Великом" под руководством капитан-лейтенанта С. О. Макарова. Управлял гидравликой станка посредством клапанов всего лишь один человек. Сама паровая машина и один на две башни нагнетательный насос (как их тогда называли "гидравлический пресс") размещались в носовой части корабля в трюме. Кроме того, в случае повреждения всей системы в каждой башне имелось по одному ручному гидравлическому насосу.
305-мм снаряды: a – осколочный фугасный; б – бронебойный
Во время стрельбы вся гидравлика разобщалась и соединялась со станками в двух случаях – при переводе орудия из одного положения в другое и для отодвигания его от амбразуры не силою выстрела, а механическим путем. Для вертикального наведения орудие находилось в одном из трех положений: верхнем для придания ему снижения от 0° до 2,5°; среднем основном для наведения в пределах от 0° до 10° и нижнем – для наведения от 10° до 12,5". Перевод из нижнего положения в верхнее при помощи машины длился всего 20 сек. и 10 минут – при работе ручными насосами. При этом цапфы ствола поднимались по вертикали на 457 мм. Такое наведение орудий по вертикали из трех положений проектировалось лишь для уменьшения размеров амбразур. Плавное наведение орудий по вертикали осуществлялось ручным штурвалом на станке, связанном шестернями с орудийным зубчатым сектором.
После выстрела основная энергия отката гасилась трением полозьев о рельсы на платформе при их зажиме специальными регулируемыми тормозными колодками, а на конечном участке – массивными пружинными буферами. Для механического отката и придвигания станка к борту имелись вышеупомянутые задние цилиндры. Вся эта операция длилась 30- 40 секунд.
При выстреле орудие и станок, получавшие огромную энергию, откатывались по наклонным направляющим и, ударяясь в пружинные буфера, возвращались к амбразурам. Наклон направляющих был выбран с таким расчетом, что при отсутствии крена и дифферента станок возвращался к амбразуре, имея лишь небольшую скорость. Во время качки скорость движения станка при накате регулировалась тормозными колодками.
Подобные станки имели все русские башенные фрегаты, и ко времени установки их на "Петр Великий" они прошли всесторонние испытания, которые показали их надежность. Станки системы Ф. Б. Пестича отличались относительной простотой конструкции, ибо, кроме гидравлических цилиндров, тормозов и зубчатого механизма наведения, они никаких других приспособлений не имели. Гидравлические цилиндры, будучи всегда разъединенными, представляли собой отдельные части, не связанные со станками.
По два орудия со станками располагалось в двух круглых вращающихся башнях системы Кольза с внутренним диаметром 7,93 м. Основу башни составлял металлический каркас, обшитый железными листами, к которым крепился первый слой тикозой подкладки в коробчатом железе толщиной 177 мм. Затем крепился первый внутренний ряд 177-мм броневых плит, после чего шел второй слой тика и второй, внешний, ряд 177-мм плит. На крыше каждой башни размещался обширный вентиляционный раструб, необходимый для вентиляции при стрельбе дымным порохом. Внутренняя сторона стен башни для защиты личного состава от сотрясений и осколков при попадании в броню снарядов облицовывалась блиндажными мешками, наполненными пробкой и покрытыми по окружности тонкими листами металла.