Осенью 1892 года на одном из русских полигонов под Петербургом Макаров присутствовал на испытаниях английских плит такого типа. Все шло как обычно: снаряды, пробивавшие обыкновенную броню, оказывались бессильными перед броней с сильно закаленным поверхностным слоем. И вдруг… Один за другим снаряды начали пробивать английские плиты с поразительной легкостью. Впрочем, сенсации не произошло. Вскоре выяснилось, что служащие полигона просто-напросто поставили броневой лист по отношению к орудию другой стороной, незакаленной. Ошибку исправили, и снаряды вновь стала постигать та же участь, а плита оставалась цела. Для всех присутствовавших на полигоне этот эпизод остался просто забавным курьезом, поводом для веселого рассказа за ужином. Для всех, кроме одного. Кроме Макарова. Он думал, сопоставлял. Почему же закаленный слой так легко был пробит с изнанки? Случайность это или закономерность? И если закономерность, то как использовать ее для того, чтобы одержать победу над мощной броней?..
Вскоре у Макарова сложилось ясное представление о том, каковы пути к этой победе. 15 февраля 1893 года он впервые сформулировал свою идею в обычной для него ясной и лаконичной форме: «Так как… деформация снаряда происходит главным образом в первый момент соприкосновения вершины снаряда с весьма закаленным слоем плиты, то есть основание полагать, что если бы поверх закаленного слоя имелся бы хоть небольшой толщины слой из более вязкой массы, то снаряды не будут столь сильно деформироваться, так как головная часть будет работать, уже будучи как бы сжатой в вязком металлическом обруче, который и удержит снаряд от разрушения». Но поскольку на броне неприятельского корабля установить слой из мягкого металла, разумеется, невозможно, то Макарову пришла смелая мысль: насадить на головку снаряда колпачок из мягкой стали. Вскоре такие насадки были изготовлены по его проекту на Обуховском сталелитейном заводе.
Колпачок этот и в самом деле точно соответствовал своему названию. Его насаживали, как бы надевали, на головку самого обыкновенного снаряда. Физический эффект действия был таков: со страшной скоростью ударяясь о броню, колпачок деформировался, в месте удара создавалась чрезвычайно высокая температура. Закаленный поверхностный слой плиты разрушался, и снаряд, продолжая движение в вязкой массе мгновенно расплавившегося колпачка, проникал в поврежденную броню. Разумеется, все это было, так сказать, в идеале.
Загоревшись новым делом, Макаров очень спешил, торопил всех, и вот уже скоро, 28 марта, было проведено первое испытание колпачков (впоследствии поклонники адмирала назвали их «Макаровскими колпачками».) Как явствует из официального документа Морского технического комитета, в броневой лист толщиной в 10 дюймов (около 25 сантиметров) с закаленной поверхностью было выпущено два шестидюймовых снаряда с наконечниками из мягкой, незакаленной стали: «После первого выстрела в плите образовались сквозные радиальные трещины; после второго плита разбилась на пять частей». Представители английской фирмы, присутствовавшие при этом, «были столь поражены результатом испытания», что тут же… снизили цену на плиты!
Итак, первое же испытание далеко еще не доведенного до совершенства изобретения Макарова оказалось успешным. Правда, впереди предстояло много работы, и сам изобретатель прекрасно понимал это. Скажем, каким образом крепить на головке снаряда накладки из мягкой стали? Решение удалось найти далеко не сразу. Первые колпачки пытались крепить при помощи… резинового клея. Попробовали, грешным делом, даже простой столярный! Затем Макаров, который вообще очень любил оригинальные решения, пытался соединить колпачок со снарядом электромагнитным способом. Попытка оказалась неудачной. Все эти затруднения были естественными для всякого нового дела, поэтому изобретатель колпачков и его помощники не думали падать духом.
Надо было осмотреться, да и подзанять опыта у «соседей». Осенью 1893 года Макаров совершает стремительный и, как обыкновенно, чрезвычайно целенаправленный вояж по крупнейшим артиллерийским и сталепрокатным предприятиям Германии, Англии и Франции. 28–29 сентября он осматривал заводы в Данциге, 2–3 октября — заводы Круппа в Эссене, 6 октября прибыл в Англию и в течение недели исколесил чуть ли не весь остров, побывав в Портсмуте, Шеффилде, Ньюкасле и других центрах военно-морской промышленности «владычицы морей». Затем стремительный рейд Гавр — Париж — Марсель и обратно на север через всю Францию.