Силовая установка корабля состояла из шести горизонтальных паровых машин системы Вульфа и восьми огнетрубных цилиндрических котлов, размещенных симметрично диаметральной плоскости в двух котельных (КО) и двух машинных (МО) отделениях. Каждая из машин приводила в движение свой четырехлопастной винт Гриффита. Между котельными отделениями и двойным бортом находились угольные ямы. Основания дымовых труб и световой люк МО бронировались 152-мм плитами.

Вентиляция помещений осуществлялась наилучшим, по мнению конструктора, образом. Котельные отделения имели по два воздуховода, раструбы которых вывели попарно около дымовых труб, машинные – световой люк в корме. Предусматривалось, что естественная вентиляция будет производиться через люк в барбете, а искусственная – с помощью двух вентиляторных машин.

Все железо и большинство механизмов было отечественного производства. В Англии приобрели лишь паровой брашпиль и пожарную помпу для обслуживания водоотливной системы непроницаемых отделений корабля, предложенной лейтенантом С. О. Макаровым (система состояла из магистрального трубопровода, проходящего над вторым дном и соединенного отдельными шлангами со всеми отделениями).

Во время постройки поповка «выросла» в диаметре на 1,5 м. Это произошло из-за вертикальной постановки броневых плит, вызвавшей уширение корпуса при последующей его обшивке чаками, а затем и деревянной обшивкой. Сделать такую обшивку, а затем покрыть ее в подводной части медными листами предложил Главный командир Черноморского флота и портов вице-адмирал Н. А. Аркас. Все это успели выполнить прямо на стапеле. Заказанные Берду чугунные винты пришлось сменить на бронзовые. Для предохранения плоского днища от повреждений, при возможных посадках на мель, а также тля уменьшения размахов качки, поповку снабдили продольными наружными килями. В проекте их было 7, а при строительстве стало 12, высотой в 200 мм. В результате «улучшений» водоизмещение возросло на 400 т, а осадка более чем на 0,3 м.

«Новгород» после переделок, 1874 г.

«Новгород» в Стандфильском доке, 1878 г.

Через три дня после спуска броне нос – сец развел пары и двинулся своим ходом. При половинных оборотах машин (62 об/мин вместо 100-120) и неопытной машинной команде поповка развила скорость в 6 уз. – «не хуже балтийских мониторов», победно докладывал А. А. Попов в Петербург. На официальных испытаниях, проведенных в самом начале августа, удалось выжать из корабля 7 уз. при 104 об/мин. Расход топлива при этом, в зависимости от качества угля, достигал 1,6-2 т в час. В полном объеме испытания так и не выполнили, торопясь подготовить «Новгород» к царскому смотру; не определив даже индикаторной силы машин, комиссия в спешке признала их удовлетворительными.

В начале сентября поповка перешла в Севастополь, где ее 11 числа посетил Александр 11 и Д. А. Милютин.

На создателей и экипаж удивительного корабля пролился дождь наград, а военный министр скептически записал в дневнике: «Не верится, что эта круглая машина действительно морское судно». Видимо, не верилось и Н. А. Аркасу, приставившему к «Новгороду» в первых плаваниях шхуну-конвоира, без которой поповку в море не выпускали. После торжественных осмотров на корабль наконец-то погрузили оба орудия. До конца месяца артиллерийская система была испытана и налажена. В ходе пробных стрельб главное внимание уделялось станкам и платформам конструкции генерал-майора Ф. Б. Пестича, впервые установленным в барбете. Испытаниями руководил сам конструктор. Во время первых проб выяснилась слабость стопоров станков, из-за чего они поворачивались при выстреле. Конструкцию немедленно усилили, но легенда о кружении поповки при стрельбе осталась... Перед русско-турецкой войной установили новые прицельные приспособления, а затем и приборы управления стрельбой на волнении («проводники Давыдова»). По данным артиллеристов, орудия «Новгорода» могли пробивать броню, равную их калибру, на дистанции до 4 кб. поэтому большинство стрельб выполнялось на малых дистанциях, хотя при угле возвышения ствола в 14,5° дальность полета снаряда достигала 23 кб. Темп стрельбы был крайне низким: если на поворот орудия на 180° уходило лишь 2-3 минуты, то на ручное заряжение – не менее 10 минут.

В октябре А. А. Попов начал экспериментировать с винтами, меняя их шаг. С помощью понтонов собственного изобретения ему удавалось приподнимать корму и переставлять лопасти. Заодно выяснялось поведение поповки на волнении. Один раз адмирал так увлекся свежей погодой, что чуть было не погубил собственное детище: легко взбегавшая на палубу вода через парусину, заменявшую верхний слой броневых листов и люк барбета начала потоками затапливать внутренние помещения. С трудом удалось уйти в Севастополь.

Всю зиму и большую часть весны следующего 1874 г. поповка простояла в мастерских РОПиТ. Здесь ее впервые подняли на эллинг: окончательно установили лопасти винтов (шаг их составил, считая от ближних в диаметральной плоскости – 3,05 м, 3,35 м и 3,66 м), в носу, сквозь двойной борт вмонтировали специальную «секретную» трубу для выдвижения шеста с миной.

Приспосабливая «Новгород» для морских переходов, развили надстройки на палубе: от барбета до кормы соорудили две новые каюты, а на их крышах – мостик, куда подняли штурвал и компас, защищенные от непогоды легкой рубкой. На новую палубу вывели кап светового люка и установили шлюпбалки для рабочих шлюпок. Клюзы якорей подняли на крышу носовой надстройки, по бортам которой раскинулись крылья ходового мостика. Через год ропитовцы передвинули эти крылья к дымовым трубам и соединили с кормовым мостиком. На центральный люк барбета водрузили большую вентиляционную трубу, а мачту-шест перенесли к передней стенке штурманской рубки. Тогда же, «за ненадобностью», сняли вентиляционные машины.

В начале 1874 г. первого командира «Новгорода», капитана I ранга И. К. Вогака перевели на «Петр Великий». Его сменил капитан-лейтенант К. Р. Бистром, бывший на поповке старшим офицером. Летом того же года «Новгород» единственный раз развил ход в 7,5 уз. Позднее, из-за несовершенной и некачественной силовой установки, скорость поповки была значительно ниже, а через два года уже ввели ограничения на давление пара в котлах. В 1875 г. начались длительные испытания корабля в море, проводившиеся по специально составленной А. А. Поповым программе. «Новгород» подолгу находился в плаваниях, осваивая театр будущих военных действий: совершил рейс на Кавказское побережье, а затем на Азовское море до Таганрога. На ходу корабль зарывался в волну, образуя в носовой части большой бурун, но качку имел, даже при сильном волнении, плавную и равномерную, с амплитудами не более 7-10°. В свежую погоду, особенно при противном ветре, броненосец значительно терял в ходе, а волны шли по подстройке. Ветром и течением «Новгород» сносило с курса, управляться приходилось только машинами. Весной 1877 г., во время учений у Очакова, поповка, снявшись с якоря, практически не могла двигаться при встречном 8-балльном ветре и течении. . . «В таких условиях придется действовать на якоре», докладывал командир отряда судов.

Постройка поповки в Николаевском адмиралтействе; справа эллинг № 7, слева, внизу, понтонный мост

На решение вопроса, какой быть второй поповке, ушло почти полтора года. С середины 1872 г. постройка «Киева» остановилась, о чем в ноябре последовал приказ управляющего министерством, со ссылкой на А. А. Попова, «…который предвидит необходимость, для улучшения поповки, сделать в ее постройке некоторые изменения указываемые опытом». 3 августа 1873 г. кораблестроительное отделение МТК рассмотрело проект практически нового корабля. Диаметр корпуса был увеличен почти на 6 метров, до предельных габаритов севастопольского эллинга. При более мощной силовой установке, поповка несла два 305-мм орудия, а борт и барбет прикрывала 457-мм броня. 13 августа последовало высочайшее разрешение на постройку второй поповки по новому чертежу, а в октябре она получила название «Вице-адмирал Попов» – редкая честь, ранее корабли первого ранга носили имена святых, членов императорской фамилии или громких побед русского оружия.