22 ноября 1776 года Адмиралтейств-коллегия рассматривала, какие суда лучше строить для посыльной службы, шебеки или шхуны. Грейг с флагманами и капитанами, обсуждавшими этот вопрос в Кронштадте, пришел к мнению, что шхуны хороши на мелководье и на реках, а шебеки в открытом море. Посему коллегия решила, что нужны и те и другие, тем более что шебеки были удобны в шхерах и при перевозке войск.
7 марта 1777 года Адмиралтейств-коллегия рассмотрела записку Грейга, который предлагал: 1) с помощью достраиваемой "огневой машины" вычистить дно трех-четырех кораблей, выконопатить их и вновь обмазать за две недели; 2) построить из имеющегося материала, кроме линейного корабля, еще и фрегат; 3) использовать старые однорогие якоря, установив их на рейде; 4) вывести из адмиралтейства для безопасности от пожара секретный дом; 5) использовать машину для очистки гавани. Коллегия в основном одобрила предложения и 8 марта поручила Грейгу постройку корабля и шебеки в Кронштадте.
7 марта 1777 года коллегия в связи с увольнением адмирала С. И. Мордвинова постановила флот поделить на две дивизии и командовать ими В. Я. Чичагову и С. К. Грейгу до назначения главнокомандующего. Таким образом, вице-адмиралу предстояло заниматься не только делами порта, но и базирующихся в нем кораблей, составляющих половину флота. Однако судьба еще долго не позволила ему выводить эскадру в плавание.
28 мая 1777 года Адмиралтейств-коллегия готовила благодарственные грамоты, которыми следовало объявить Орлову-Чесменскому, Спиридову и Грейгу о награждении их деньгами за победы на Средиземном море. Полагая, что мужество и военные знания Грейга привели к истреблению турецкого флота в Чесменской бухте, Адмиралтейств-коллегия определила выдать ему из пожалованной на флагманов суммы "против прочих преимущественно", то есть больше в 1,5 раза. Высочайшим указом 23 июня 1777 года он был уволен в отпуск в Шотландию на четыре месяца с сохранением жалованья, причем для переезда дан кетбот или малый фрегат. Фактически Грейг отплыл на бомбардирском корабле "Страшный". 12 июля вице-адмирал был на борту, корабль вышел в море и 10 августа прибыл в Эдинбург.
29 сентября, по возвращении Грейга на борт, "Страшный" сразу же пошел обратным маршрутом, 12 октября миновал Копенгаген и 16 октября прибыл на Кронштадтский рейд. По прибытии Адмиралтейств-коллегия вновь поручила ему 2-ю флотскую дивизию и главное командование Кронштадтским портом.
18 января 1778 года Адмиралтейств-коллегия поручила командование дивизиями вместо Чичагова и Грейга А. Н. Сенявину и A. B. Елманову. Но и забот по руководству Кронштадтским портом, по внедрению усовершенствований в кораблестроение было немало. К примеру, в 1778 году принято предложение Грейга оборудовать крюйт-камеры фонарями новой конструкции.
В период "вооруженного нейтралитета", когда Англия продолжала действовать на основании своего Навигационного акта 1651 года, произошел инцидент, о котором в обществе говорили как о попытке англичан сжечь русские корабли. 11 мая 1780 года, когда флот стоял в Кронштадте, на корабле "Благополучие" появился дым. Следствие установило, что загорелся кулек с пенькой, углями и смолой. Виновных не нашли. Но 20 марта 1781 года подобный случай произошел на фрегате "Мария", где загорелась завернутая в парусиновую койку сажа, пропитанная маслом. В обществе появились слухи об измене Грейга.
Екатерина II в рескрипте 22 апреля 1781 года писала:
"Г. вице-адмирал Грейг! По случаю произшествия (пожара) на фрегате "Мария", Мы повелеваем вам объявить всем на оном находящимся, чтоб они конечно открыли виновнаго тому произшествию, ибо если они не найдут его в течение времени от вас им на то определенного, то неминуемо подвергнут себя наказанию; да и действительно воля наша непременная есть, чтоб вы их в таком случае отдали под суд за оплошность и не наблюдение должности в деле таковой важности. О всем, что по сему происходить будет, вы должны уведомить Нас особо, кроме доношений о том и коллегии".
24 апреля в другом послании Грейгу Императрица человеколюбиво рекомендовала лучше освободить десять виновных, чем осудить одного невинного. Сама Екатерина II вспомнила, что похожий случай произошел на береговом складе с пенькой. Назначенная комиссия, в которую входил Грейг, провела восемь опытов и установила, что при определенном сочетании сажи с маслом она через некоторое время самовозгорается. Рескриптом от 28 апреля Императрица поздравила Грейга:
"Господин вице-адмирал Грейг. Поздравляя вас с открытием причины произшествию на фрегате "Мария", желаем, чтоб люди невинные из экипажа того судна, содержащиеся под стражею по сему делу, освобождены были. Впрочем, уверены Мы, что вы не оставите принять всякие осторожности впредь от подобных случаев".
Вице-адмирал И. Л. Голенищев-Кутузов, член комиссии, в тот же день писал И. Г. Чернышеву о значении открытия:
"Может быть, не только для нас, но и всей Европе оказали мы услугу! Сколько невинных людей, может быть, пострадало! Признаюсь вам, что я такой причине пожар на корабле "Благополучие" приписываю".
Со временем в практику всех флотов вошло правило не хранить вместе сажу и масло.
По должности главного командира Кронштадтского порта Грейгу пришлось заниматься разными вопросами. Осенью 1773 года адмирал Ч. Ноульс, осмотрев Кронштадт, Ревель и Ригу, предложил Екатерине II, вместо использовавшихся ветряков или лошадей, для откачки воды установить в Кронштадте паровую машину. Заказ дали Карронской компании (Шотландия), которая разработала "Проект осушения кронштадтских доков паровыми машинами". Первую машину отправили в конце 1774 года, и с лета 1775 года ее монтаж под наблюдением Грейга вели иностранные специалисты. В июне 1777 года машина была успешно испытана. Главный командир заказал той же компании вторую машину; но она поступила уже после смерти Грейга и не была пущена в ход.
В 1781 году Императрица поручила строительство каменной гавани в Кронштадте инженер-генералу Ф. Б. Боуру, тогда руководившему фортификационными и гидротехническими работами в большинстве приморских крепостей России. Грейгу следовало помогать Боуру, а после смерти последнего появился высочайший указ от 21 февраля 1783 года, которым постройка гавани была поручена Грейгу. Доки, каналы и молы сохранились поныне.
С 1781 года Грейг наблюдал за строительством и реконструкцией Кронштадта. Неоднократно Императрица давала ему поручения и выражала благодарность за быстрое их выполнение. 28 июня 1782 года Грейга пожаловали в адмиралы. Он получил орден Святого Владимира. Был признан и вклад моряка в развитие науки. 14 марта 1782 года С. К. Грейга за заслуги в области кораблестроения, инженерной практики и военно-морского дела избрало своим членом Лондонское Королевское общество. 18 августа 1783 года на конференции Петербургской академии наук по предложению Е. Р. Дашковой Грейга единогласно избрали почетным академиком. Авторитет адмирала возрастал, как и задачи, которые ему приходилось решать.
В полдень 13 мая 1783 года в Петербурге запылало адмиралтейство. Пожар долго не удавалось погасить. С трудом спасли запасы леса и строящиеся суда. Императрица решила перенести постройку кораблей в Кронштадт. Уже 28 мая по ее повелению Адмиралтейств-коллегия издала указ о начале работ по подготовке перевода адмиралтейства. 29 мая коллегия рассматривала вопросы переноса адмиралтейства, в том числе о здании Морского кадетского корпуса в Кронштадте, и решила для обсуждения пригласить Грейга; уже тогда было определено, что адмиралтейство в столице следует отремонтировать лишь на время. Шла разработка проекта постройки капитальных сооружений в Кронштадте. 18 июня члены коллегии адмирал А. Н. Сенявин, вице-адмиралы Борисов, Рябинин и Пущин обсуждали с Грейгом размещение зданий в будущем адмиралтействе и за основу взяли расположение прядильного завода, указанного в плане Грейга. 19 июня коллегия по рапорту Грейга решила не строить временный прядильный завод, а сразу каменный. 20 июня в том же составе продолжили обсуждение проекта адмиралтейства - размещение сухарного завода, жилищ моряков и т. п.
Еще не успели утвердить проект, как на Кронштадт обрушилась напасть: 14 января 1784 года вспыхнул и за ночь выгорел каменный госпиталь. Всех больных удалось спасти, однако встала проблема их размещения. Коллегия, получив рапорт Грейга, постановила до возведения нового госпиталя, вошедшего в проект, соорудить временные деревянные постройки.
Высочайшим указом 1 февраля 1784 года Императрица выделила двести тысяч рублей на перенос адмиралтейства. 25 марта 1784 года адмирал Грейг подписал план его устройства. 26 мая Адмиралтейств-коллегия всеподданным докладом сообщала, что все распоряжения по переносу адмиралтейства сделаны в соответствии с предложениями главного командира Кронштадтского порта. Однако возникли и разногласия. Чтобы защитить адмиралтейство от огня и злоумышленников, адмирал предложил максимально рассредоточить магазины и важнейшие из них поместить внутри пространства, окруженного рвом с водой. Внешнюю сторону рва следовало огородить высокой решеткой, расставить вдоль нее фонари и часовых, а вдоль всего периметра за палисадником проложить широкую улицу. Ров Грейг предлагал сделать шириной восемь саженей для прохода судов с грузами и по углам выполнить бассейны-расширения для удобства поворота этих судов. С внутренней стороны двухэтажные склады с кирпичной стеной между ними создавали сплошную преграду. Железные двери в складах-магазинах следовало открывать лишь на время погрузки-выгрузки, так же как боны и решетки, преграждавшие входы в канал. Адмирал писал, что готов внести необходимые изменения в представленный им план адмиралтейства, если "генеральное основание плана будет опробовано". У членов коллегии были иные мнения. Обсуждение проекта длилось долго. Наконец, 28 января 1785 года вышел Высочайший указ адмиралу Грейгу с поручением ему руководить переносом адмиралтейства в Кронштадт; за основу были приняты его предложения. Рескрипт, кроме задач по обеспечению пожарной безопасности (ограждение железным палисадом, каналом или рвом между магазинами и каменной стеной), предусматривал очистку и углубление Военной, Средней и Купеческой гаваней, постройку карантинного госпиталя на острове Сескар. В тот же день указ Императрицы предписал Адмиралтейств-коллегии оказывать Грейгу помощь в этом деле.
Так как уже становился ясен размах работ, еще 2 сентября 1784 года Адмиралтейств-коллегия поручила адмиралу В. Я. Чичагову заседать в коллегии и командовать 2-й флотской дивизией. Грейг оставался только главным командиром Кронштадтского порта и числился в той же дивизии. Однако, кроме переноса адмиралтейства, адмирал имел и другие важные задачи. Ежегодно он руководил подготовкой эскадр к плаванию. Не раз Адмиралтейств-коллегия поручала ему провести депутатский смотр уходящих в море или вернувшихся кораблей. Так можно было использовать большой опыт моряка, который из-за перегруженности административными заботами не мог сам водить эскадры в море.
Успешно шли работы по реконструкции канала Петра Великого, которые были начаты еще по проектам 1763-го и 1767 годов. По высочайшему указу 6 октября 1778 года на основе предложения С. К. Грейга и обер-интенданта Рябинина канал для удобства ремонта в нем кораблей стали облицовывать вместо дерева камнем. 18 января 1785 года Адмиралтейств-коллегия слушала предложение графа И. Г. Чернышева о передаче постройки канала Петра Великого, которой он заведовал с 1777 года, Грейгу, который и так по должности ею ведал, и постановила: "кронштадтский канал и при нем команду поручить адмиралу Грейгу, а по коллегии иметь экспедиции вице-президенту". Осенью 1786 года Грейг рапортовал о том, что корабли "Елена", "Ярослав", "Владислав" и "Всеслав" введены в канал для ремонта.
К 1787 году план реконструкции Кронштадта уже осуществляли полным ходом. 17 марта Адмиралтейств-коллегия слушала сообщение, что построенные по приказу Грейга каменные офицерские и служительские корпуса со службами и другими пристройками, канатная фабрика с пеньковым магазином и разные мастерские приняты в адмиралтейское ведомство.
Большое внимание, как и прежде, адмирал уделял кораблестроению. В частности, 22 декабря 1781 года Адмиралтейств-коллегия рассмотрела недостатки построенных в Архангельске 66-пушечных кораблей и поручила строить их по чертежам Грейга. 19 сентября 1782 года был заложен в Архангельске и 16 мая 1784 года спущен корабль "Изяслав", сооруженный по проекту адмирала корабельным мастером М. Д. Портновым. 18 февраля 1786 года Адмиралтейств-коллегия рассмотрела запрос интендантской экспедиции о том, какие корабли закладывать в Архангельске; было дано указание 66-пушечные корабли строить по образцу "Изяслава", чертеж которого "…представлен был коллегии в 1781 году от адмирала С. К. Грейга…". Коллегия отметила, что контр-адмирал М. П. Фондезин одобрил маневренность и ходкость корабля. Корабль этот прослужил до 1808 года, участвовал во многих походах и в сражениях при Гогланде, Эланде, Ревеле и Выборге. Очевидно, конструкция оказалась удачной, ибо в Гогландском сражении корабль получил 180 пробоин, но не потерял боеспособность. В 1788–1797 годах в Архангельске по этому проекту корабельные мастера Портнов и Игнатьев построили корабли "Пармен", "Никанор", "Пимен", "Иона", "Филипп", "Граф Орлов", "Азия" и "Победа".
По совету Грейга в Англии были куплены легкие суда - катера и бриги, в том числе знаменитый ходок "Меркурий"; они послужили образцами для постройки легких судов.
7 октября 1783 года под наблюдением Грейга впервые в России была обшита медными листами подводная часть корабля, что являлось новинкой и в Европе.
Пришлось адмиралу заняться вплотную и артиллерией - главным оружием боевых кораблей. Русские пушки нередко разрывало. Екатерина II еще в 60-х годах поручала искать в Европе хороших пушечных мастеров. Со временем орудий требовалось все больше, а специалистов не хватало. Грейг в 1777 году, когда ездил на родину, познакомился с президентом Карронской компании Чарльзом Гаскоином, который в 1771 году изобрел так называемую карронаду. Это относительно легкое орудие обладало на короткой дистанции большой разрушительной мощью. 19 мая 1780 года Гаскоин в письме Грейгу представил описание орудия. Адмирал вопреки сопротивлению британского правительства договорился с изобретателем, и до приезда Ч. Гаскоина в Россию его компания поставляла пушки для русского флота.
С возросшим выпуском некачественных орудий на Олонецких заводах было решено по предложению Грейга пригласить для отливки карронад в России Ч. Гаскоина, а также закупить необходимое оборудование. 11 декабря 1785 года Императрица подписала рескрипт Грейгу о постройке нового завода на месте Петровского (Петрозаводск). Строителем завода назначили инженер-полковника Матвея Лемана, а руководителем, по совместительству - Грейга, которому удалось после продолжительной переписки уговорить Гаскоина переехать в Россию. 12 мая 1786 года Грейг получил высочайший указ о назначении Гаскоина "для смотрения за производством на заводе".
15 июня коллегия в соответствии с этим указом и рапортом Грейга о перевозке из Каррона оборудования весом до тысячи тонн решила предоставить три судна с малой осадкой, необходимых моряков и карты рек Нева, Свирь, Ладожского и Онежского озер, по которым грузы должны были следовать в Петрозаводск. По требованиям адмирала Императрица выделила необходимые для строительства завода средства.
В середине 1786 года Гаскоин с 12 английскими специалистами - гидротехниками, металлургами - прибыл в Россию. Он перестроил плотину Петровского завода, сооруженную на реке Лососинка прежним начальником A. C. Ярцевым. Осенью Адмиралтейств-коллегия рассматривала запрос Грейга, какова потребность флота в пушках и боеприпасах, чтобы определить производственную программу завода.
Новый Александровский завод был предназначен для снабжения морской и сухопутной артиллерии орудиями и снарядами всех калибров, другими чугунными и металлическими изделиями. Сооруженный в излучине реки Лососинка при впадении ее в Онежское озеро, завод стал значительно совершеннее прежнего. Главной движущей силой механизмов служила вода. Две плотины на реке позволяли поднимать воду на 14 футов (около 4,3 метра). Падающая вода вращала 8 водяных колес, связанных с молотами, сверлильными машинами и другими устройствами. Если прежний Петровский завод был рассчитан на производство 40 тысяч пудов орудий и до 60 тысяч пудов боеприпасов, то после реконструкции, в период управления Гаскоина (1790–1806) выплавка чугуна из руды возросла до 200–270 тысяч пудов при уменьшении расхода угля.
Завод обслуживал не только Балтийский флот. Высочайший указ вице-адмиралу П. И. Пущину от 30 июля 1787 года требовал отправки пушек для десяти кораблей Черноморского флота по запросу Потемкина. Пущину следовало изъясниться с Грейгом, "сколько можно уделить орудий для помянутого флота из отливаемых в Олонецкой губернии под смотрением шотландского мастера Гаскоина или же для выиграния времени не лучше ли выписать пушек из Англии…". Старания Грейга позволили ввести карронады на российские корабли одновременно с флотом Великобритании и ранее, чем на других флотах, и 25 августа 1790 года в журнале Адмиралтейств-коллегии отмечено, что к этому времени Александровский завод отлил 1166 пушек; из них на пробе разорвало 133 и в сражении в 1790 году треснуло дуло у 17. Из 527 карронских пушек, приобретенных с 1784 года, разорвало только две и потом из 503 - еще четыре. Следовательно, хотя качество литья Александровского завода еще не достигло английского, но уже выгодно отличалось от прежнего.
Адмирал понимал, что для снабжения всего флота одного артиллерийского завода мало, и внес свои предложения. 6 февраля 1786 года Императрица подписала следующий рескрипт:
"Представлении ваши о сооружении пушечнаго завода в Сестрорецке Мы приемлем за благо, и вследствие того желаем, чтобы вы согласилися с нашим генералом артиллерии Меллером о мерах к действительному исполнению всего того, что вы тут нужным почитаете. Впрочем, помянутый генерал Меллер имеет от Нас повеление делать вам в сем случае всякое пособие со стороны его и ему подчиненных".