Около 40 лет работал в Центральном научно-исследовательском институте военного кораблестроения. Участник разработки принципов, критериев и эффективных методов оптимизации систем конструктивной защиты кораблей от воздействия взрывов. Неоднократно участвовал в натурных испытаниях воздействия атомного оружия на корабли. Был в составе комиссии первого подводного испытания ядерного оружия — 21 сентября 1955 года в бухте Чёрная Новой Земли на глубине 12 метров была взорвана ядерная часть торпеды Т-5. Участвовал там же в испытаниях торпеды Т-5 в 1957 году, в крупномасштабных и натурных испытаниях конструктивной защиты кораблей 1977—1982 годов.
В 1969 году защитил докторскую диссертацию, в 1972 году стал профессором.
В 80-е годы XX века, по совместительству читал лекции на кораблестроительном факультете Военно-морской академии.
В 1995 году получил почётное звание Заслуженный деятель науки и техники РФ.
Шлемов Ф. С. Строительная механика надводного корабля (1956)
Шлемов Ф. С. Требования противоатомной защиты кораблей (1960)
Шлемов Ф.С. Новая система бортовой подводной защиты надводных кораблей (1982)
Шлемов Ф. С. Записки корабельного инженера. Обеспечение прочности и боевой защиты кораблей ВМФ в отечественном кораблестроении за 50 лет (1945—1995 гг.) / Воен.-мор. акад. им. Н. Г. Кузнецова. — СПб.: СПМБМ «Малахит», 1997. — 113 с., ил.
Варганов Ю. В. Инженеры флота. — Л.: Высшее военно-морское инженерное ордена Ленина училище имени Ф. Э. Дзержинского, 1973. — 224 с.
Доценко В.Д., Щербаков В. Н.. Профессора Военно-Морской академии. — СПб.: «Аврора-дизайн», 2004. — 328 с. — ISBN 5937680065.
Кузинец И. М. Адмиралтейская Академия. — М.: Издательский дом «Руда и Металлы», 1998. — 638 с. — ISBN 5-8216-0003-0.
Усик Н. П., Полях Я. И. Высшее военно-морское инженерное училище имени Ф. Э. Дзержинского. Исторический очерк. — Л.: ВВМИОЛУ имени Ф.Э. Дзержинского, 1990. — 408 с.