从1783至1795年，“圣三位一体”号一直停泊在加的斯港，没有再执行任务。在这个“和平”时期，“圣三位一体”号的舰长更换了3次，分别为塞巴斯蒂安·德·阿波达加（Sebastian de Apodaca，1783—1786在任）、佩德罗·奥特兰（Pedro Autran，1786—1790在任）和赫罗尼莫·冈萨雷斯·德·门多萨（Jerónimo González de Mendoza，1790—1795在任）。大约在1795年至1796年间，“圣三位一体”号，同时还有“圣母无原罪”号（该舰于1795年3月3日抵达加的斯港）一起在加的斯港的卡拉卡造船厂接受了船体升级改造工程。两艘巨舰按照几乎相同的规格增加了船身尺寸。但在改造过程中，工程师发现“圣三位一体”号的稳定性仍然存在问题（可能是英式战舰设计上的缺陷），遂决定为船体加装复板（一种固定船壁的加强筋，在战列舰上多有使用）并增加了船宽。然而在完成这项改造后，该舰较多的露天甲板舷炮却抵消了复板所带来的效果。经过反复斟酌，不得已之下，工程师只能将“圣三位一体”号的最上层艏楼与艉楼的船壁连为一个整体以增加复板的长度，这一举动也使得该舰最终成为当时世界上唯一一艘拥有四层贯通火炮甲板的战舰。
1796年完成了第四层甲板贯通改造的“圣三位一体”号测绘彩图。从此时起，该舰正式成为当时世界上唯一一艘四层甲板战舰
在拥有了第四层贯通的火炮甲板后，“圣三位一体”号顶层甲板的火炮口径和数量都没有太大改变，只不过增加了10门24磅榴弹炮，这使得该舰的火炮总数达到了空前的130门。这些火炮由下至上依次为：32门36磅炮，34门24磅炮，36门12磅炮，18门8磅炮，10门24磅榴弹炮。到1796年8月19日西班牙与英国宣战后，该舰又加装了4门4磅轻型榴弹炮从而将火力提升至134门，这也是在1797年著名的圣文森特角之战中该舰的武备情况。(www.xing528.com)
改装后“圣三位一体”号的船体尺寸也明显大了一圈，与当时法国新建的“海洋”级巨舰不分伯仲。其具体数据如下：甲板长220尺6寸，龙骨长188尺，船宽58尺，船舷高28尺9寸，船头吃水29尺6寸，船尾吃水27尺1寸，舯部最大吃水为29尺10寸。轻载排水量2879吨，船仓压载物达到920吨，这使得其标准排水量也达到了3800吨（满载排水量无确切记载，但据估计应该不小于“圣母无原罪”号，在5000吨之上）。该舰的额定船员包括海军陆战队在内共有1071人。
完成改装后的“圣三位一体”号船舱结构、桅杆以及甲板布置示意图
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