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Das deutsch-englische Flottenabkommen vom 18. Juni 1938 erlaubte dem Deutschen Reich Großkampfschiffe mit einer Gesamttonnage von bis zu 183.750 ts zu bauen. Davon waren 82.000 ts bereits belegt. Deutschland beschloss nun, zwei weitere Schlachtschiffe mit je 35.000 ts auf Stapel zu legen. Es waren die bis dahin größten Kriegsschiffe, die je auf deutschen Werften gebaut worden waren. Sie sollten nach den Schlachtschiff "F"-Plänen gebaut werden, die sich an der Dunkerque-Klasse orientierten. Die einzigen Werftanlagen die für diese Schiffsgröße ausreichend waren, waren die Kriegsmarinewerft Wilhelmshaven, A.G. "Weser" in Bremen, die Schwimmdocks der Deutschen Werke in Kiel und die Schwimmdocks V und VI von Blohm & Voss in Hamburg. Wichtiger jedoch waren die Fahrwasserbedingungen (Schleusen, maximale Tiefe 11 m), so dass der maximale Tiefgang auf 10 m festgelegt wurde.
Im März 1935 kam es zwischen Hitler und Raeder zu einer Unterredung, wobei es in erster Linie um Kaliberfragen ging. Zu diesem Zeitpunkt hatte Hitler keine Bedenken mehr gegen ein höheres Kaliber, sondern er befahl es jetzt ausdrücklich.
Zurückzuführen war das wohl auf seine innen- und außenpolitische Machtfestigung und außerdem hatten auch die Schlachtschiffe anderer Nationen immer größere Kaliber. Schon am 9. Mai 1935 fiel die Entscheidung Readers für das 38 cm Geschütz. Die mögliche Höchstgrenze des Washingtoner Flottenvertrags von 40,6 cm wurde nicht ausgeschöpft, da man im Hinblick auf die Aufrüstung der Scharnhorst-Klasse, schon einen Entwicklungsauftrag für die 38 cm SK erteilt hatte.
Technik
Zu Beginn des Jahres 1934 machte man sich Deutschland Gedanken, wie das sechste Schlachtschiff "F" auszusehen habe. Da man davon ausging, dass es in näherer Zukunft zu einem deutsch-britischen Flottenausgleich kommen könnte, sollte die maximale erlaubte Verdrängung von 35.000 ts voll ausgenutzt werden. Beim Kaliber wollte man nicht das maximale Limit von 40,6 cm ausschöpfen, da dies als Provokation verstanden werden konnte. Zunächst sah man acht 33 cm Geschütze als angemessen an, da man nur mit Frankreich (Dunkerque-Klasse 8 x 33 cm) als zukünftigen Hauptgegner rechnete. Um die nötige Standfestigkeit zu gewährleisten war der Seitenpanzer mit bis zu 350 mm bemessen.
Als im Herbst 1934 die geforderten Faktoren durchgerechnet wurden, zeigte sich sehr schnell, dass das Verdrängungslimit von 35.000 ts nicht eingehalten werden konnte. Auch die geforderte Höchstgeschwindigkeit wurde bei der Planungskonferenz am 2. November 1934 von 33 kn auf nur noch 29 kn gesenkt. Dennoch konnte die 35.000 ts Grenze nicht eingehalten werden. Nun konnte nicht mehr von einer Überlegenheit gegenüber den französischen Einheiten gesprochen werden.
Nachdem eine Überprüfung der Berechnungen veranlasst wurde, beschloss Admiral Reader am 21. Dezember 1934, dass die Verdrängungsobergrenze von 35.000 ts überschritten werden dürfe, vorausgesetzt dass eine beträchtliche Kampfwertsteigerung dadurch erreicht wird. Natürlich mussten dabei die Abmessungen des Schiffes im Einklang mit den Maßen von Schleusen und Kanälen, sowie Werften und Dockanlagen stehen. Weiterhin sollte die Verwendung einer turboelektrischen Antriebsanlage untersucht werden und zudem sollten zwei unabhängige Entwürfe ausgearbeitet werden. Der erste Entwurf sah ein Schiff mit einem turboelektrischen Antrieb und vier 33 cm Zwillingstürmen vor, der zweite sollte eine herkömmliche Dampfanlage besitzen und mit vier 35 cm Zwillingstürmen ausgerüstet werden. Dies war das erste Mal, dass ein größeres Kaliber in Betracht gezogen wurde. Nachdem sich zeigte, dass es nur geringe Unterschiede in der Leistungsfähigkeit und im Gewicht der beiden Geschütze gab und beide Entwürfe schwerer als 35.000 ts waren, beschloss Admiral Reader den zweiten Entwurf weiter zu verfolgen. Im Jahr 1935 wurde die Verwendung von 38 cm Geschützen angeregt, da bekannt wurde, dass Frankreich und Italien für ihre neuen Schlachtschiffe ein Kaliber von 38,1 cm geplant hatten. Schließlich entschloss sich Admiral Reader für die Verwendung von acht 38 cm Geschützen.
Am 16. November 1935 erhielt Blohm & Voss den Auftrag für das Schlachtschiff "F" (Ersatz Hannover), dem am 14. Juni 1936 der Auftrag für den Bau des Schlachtschiffes "G" (Ersatz Schleswig Holstein) an die Kriegsmarinewerft Wilhelmshaven folgte.
Der endgültige Entwurf sah ein 250,50 m langes Schiff vor, das eine im deutschen Schiffsbau noch nie da gewesene Breite von 36,00 m aufwies. Der Tiefgang war wegen den Kanälen auf 10 m begrenzt worden und belief sich auf ca. 9,50 m. Die 138.000 PS starke Antriebsanlage war eine Hochdruck-Heißdampfanlage (ähnlich Scharnhorst-Klasse), die das Schiff auf bis zu 29 kn beschleunigen sollte. Da man außenpolitische Konflikte vermeiden wollte, gab es die strenge Weisung, dass das rund 42.000 t schwere Schiff nur als 35.000 ts Schiff bezeichnet werden durfte. Am 1. Juni 1936 wurde die Bismarck und am 24. Oktober 1936 die Tirpitz auf Kiel gelegt. Sie waren bei ihrer Kiellegung noch mit dem für damalige Zeit üblichen fast senkrechten Bug geplant. Erst nachdem sich die damit behafteten Probleme bei der Probefahrt der Gneisenau zeigten, wurde der Atlantikbug eingeplant. Dennoch erhielten beide Schiff den neuen Bug noch rechtzeitig vor Indienststellung. Dank der massiven Beschleunigung der Bauarbeiten durch eine starke Erhöhung der Zahl von Arbeitskräften, konnte die Bismarck am 14. Februar 1939 zu Wasser gelassen werden und am 24. August 1940 folgte die Indienststellung. Nach nur vier Jahren und zwei Monaten Bauzeit war die Bismarck somit drei Monate vor dem ursprünglichen Zeitplan bei der Marine. Die Tirpitz lief am 1. April 1939 vom Stapel und wurde nach vier Jahren und vier Monaten in Dienst gestellt. Mit Baukosten von 196,8 Mio. (Bismarck) und 181,6 Mio. (Tirpitz) Reichsmark zählten sie nicht zur den größten Kriegsschiffen der Kriegsmarine, sondern auch zu den teuersten.
Panzerung
Als Panzerungsmaterialen wurden wie bereits bei der Scharnhorst-Klasse zum größten Teil Wotan hart und Wotan weich verwendet, nur die Seitenpanzerung, Panzerquerschotts, sowie die schweren und mittleren Türme einschließlich ihrer Barbetten und die Kommandostände bestanden aus KCnA-Panzerung (Cementierte Panzerplatten, hergestellt im Kruppschen Verfahren neuer Art). Wotan hart und Wotan weich hatten gegenüber den bisherigen Panzerungen eine höhere Festigkeit und eine große Zähigkeit. Ein weiterer großer Vorteil war, dass sie sich leicht mit einer Spezialelektrode elektrisch schweißen ließen. In der Vorkriegszeit musste jedoch mit den Elektroden sehr sparsam umgegangen werden, da sie Materialen enthielten, die im Deutschen Reich sehr knapp waren. Erst mit der Ersatzelektrode Fox A 7 von Böhler ließen sich fast identisch gute Ergebnisse erzielen, jedoch ohne dass sie die knappen Rohstoffe enthielt.
Da man den Zitadellenpanzer der Scharnhorst-Klasse für zu gering ansah, wurde dieser bei den Schiffen der Bismarck-Klasse (Schlachtschiff "F" und "G") verstärkt. Das zusätzliche Gewicht musste bei der Seitenpanzerung eingespart werden, damit die Verdrängung nicht zu hoch wurde. So kam es, dass der 5,00 m hohe Seitenpanzer der Bismarck-Klasse mit 320 mm bemessen war und sich nach unten auf 170 mm verjüngte. Darüber war der 171,40 m lange Zitadellenpanzer mit maximal 145 mm Dicke angeordnet. Den Abschluss der Zitadelle bildeten Panzerquerschotten mit bis zu 220 mm Stärke. Das sich anschließende Vor- bzw. Achterschiff war mit einem 60 bzw. 80 mm starken Wotan hart-Panzerung versehen. Das aus Wotan hart bestehende Panzerdeck war noch teilweise genietet und wies eine Dicke von 80 mm auf, an der Böschung sogar 110 mm. Über den Munitionskammern und der Maschinenanlage war das Panzerdeck sogar auf 100 bis 120 mm verstärkt. Das Oberdeck wurde teilweise mit einer 50 bis 80 mm starken Wotan hart-Panzerung versehen. Zum bessern Schutz waren die Ruderanlagen mit einem zusätzlichen 120 bis 150 mm starken Panzer ausgerüstet. Die stärkste Panzerung besaß jedoch der vordere Kommandostand mit 350 mm, sowie die schweren Türme mit 360 mm Stirnpanzerung und die Barbettenpanzerung mit bis zu 340 mm.
Für den Unterwasserschutz wurde genauso wie bei der Scharnhorst-Klasse Wotan weich verwendet, da dieser eine höhere Dehnung aushielt. Die große Rumpfbreite von 36 m kam natürlich dem Unterwasserschutz zugute, von dem gefordert wurde, des er eine Immunität gegen 250 kg Gefechtsladungen garantierte. Für den Unterwasserschutz war ein 45 mm starkes Torpedoschott aus Wotan weich in 5,65 m Abstand zur Außenhaut vorgesehen. Dieses Schott erstreckte sich über die ganze Höhe und Breite der Zitadelle. Weiterhin war 2,50 m weiter außen ein dünnes Blech verbaut, das den Raum zwischen dem Torpedoschott und der Außenhaut aufteilte. Die inneren Kammern waren mit Flüssigkeitsvorräten gefüllt, wohingegen die äußere leer war. Sie diente als Ausdehnungsbereich für die bei der Explosion frei werdenden Gase. Die Restenergie sollte dann von dem dünnen Blech aufgenommen werden, so dass die Zitadelle unbeschädigt bleiben würde. Die obere der drei vollen Kammern war mit Wasser und die unteren mit Heizöl befüllt. Direkt oberhalb des Torpedoschotts war das aus 25 mm starkem Wotan hart bestehende Splitterlängsschott verbaut, das die dahinter liegenden Räume von Splittern frei halten sollte.
Diese Schutzsysteme zeigten sich im Laufe des Krieges als äußerst effektiv, so waren zum Beispiel bei der Versenkung der Bismarck nahezu die kompletten Aufbauten zerstört, dennoch war die Zitadelle beinahe vollständig intakt. Insgesamt entfielen 17.450 t der Verdrängung auf die Panzerung.
Antriebsanlage
Da man von Frankreich als Hauptgegner ausging, und die Dunkerque-Klasse als zukünftiger Feind der neuen deutschen Schlachtschiffe betrachtet wurde, orientierte man sich an der Leistung dieser Schiffsklasse. Um den Vorteil der höheren Geschwindigkeit zu besitzen, wurde zunächst eine Höchstgeschwindigkeit von 33 kn für die neuen Schiffe gefordert. Weiterhin sollten sie eine Dauergeschwindigkeit von 30 kn und eine Marschgeschwindigkeit von 21 kn aufweisen. Da man aber zu diesem Zeitpunkt noch unbedingt die 35.000 ts Grenze einhalten wollte, wurden diese Werte wie bereits erwähnt am 2. November 1934 auf 29 kn Höchst- und 27 kn Dauergeschwindigkeit gesenkt.
Die Konstruktionsabteilung untersuchte daraufhin für die Bismarck-Klasse verschiedene alternative Antriebsmöglichkeiten:
1. Hochdruck-Heißdampfantrieb in verschiedenen Ausführungen
a) mit 12 Kesseln in 6 Kesselräumen vor den Turbinenräumen
b) mit 12 Kesseln in 3 Kesselräumen vor den Turbinenräumen
c) mit 12 Kesseln in 1 Kesselräumen vor den Turbinenräumen
2. turboelektrischer Antrieb
3. Schiffsdiesel
Letztendlich entschied man sich für die Hochdruck-Heißdampfanlage, da diese die notwendige Leistung erbringen konnte und zudem gewichts- und platzsparend war. Das wichtigste Auswahlkriterium lag jedoch in der Tatsache, dass diese Technologie sofort verfügbar war und vor allem nahezu störungsfrei arbeitete.
Die Vorteile des turboelektrischen Antriebs waren, dass man einfachere Turbinen verwenden konnte, ein schneller Fahrtstufenwechsel möglich war und man schnell die Drehrichtung der Wellen umschalten konnte. Zudem konnten bei diesem Antriebskonzept wesentlich kürzere Antriebswellen verwendet werden, da man die Elektromotoren weiter hinten im Heck installieren konnte. Die Entwurfsstudie sah eine 110.000 PS starke Antriebsanlage mit drei Elektromotoren vor, von den jeder eine Welle antrieb. Die Kessel sollten seitlich neben den Turbogeneratoren aufgestellt werden und der von den Generatoren erzeugte Strom wurde dann über dicke Kabel zu den Elektromotoren im Heck geleitet. Drei entscheidende Gründe gab es jedoch, warum man sich gegen diesen turboelektrischen Antrieb aussprach. Zunächst war diese Antriebstechnologie in Deutschland noch in den Kinderschuhen und noch nie auf einem deutschen Kriegsschiff verwendet worden. Das um 20 % höhere Gewicht im Gegensatz zum Hochdruck-Heißdampfantrieb (1.300 t mehr) und die hohe Störungsanfälligkeit mit der man rechnete, vor allem bei einem Gefecht mit anderen Kriegsschiffen, kam noch hinzu.
Der Dieselantrieb erlaubte durch seinen geringen Verbrauch und hohe Leistungsfähigkeit die größte Reichweite, und so ist es nicht verwunderlich, dass er trotz seines größeren Platzverbrauches im Vergleich zur Hochdruck-Heißdampfanlage als die idealste Antriebsform betrachtet wurde. Der Grund warum die Bismarck-Klasse nicht mit Dieselmotoren ausgestattet wurde, war der gleiche wie bei der Scharnhorst-Klasse: Zum Zeitpunkt ihrer Planung und des Baus befanden sich die ersten Großdieselmotoren, die eine ausreichende Größe aufwiesen, noch beim Motorenhersteller MAN in der Erprobungsphase. Dennoch rechnete man diese Möglichkeit durch und kam zu der Feststellung, dass 160.000 PS für eine Geschwindigkeit von 30 kn notwendig wären. Da jedoch nicht genügend Platz für eine derartige Anlage vorhanden war, hätte man höchstens eine Leistung von 132.000 PS installiern können. Um Platz für die restlichen 28.000 PS zu schaffen, hätte man eine Rumpfverlängerung durchführen müssen, was viele neue Probleme mit sich gebracht hätte, nicht zuletzt ein höheres Gewicht und eine Verzögerung der Fertigstellung um bis zu zwölf Monate.
Daher entschied man sich für die Hochdruck-Heißdampfanlage, wie sie schon bei der Scharnhorst-Klasse verwendet wurde. Die zwölf Wagner Hochdruckkessel wurden in sechs Kesselräumen, je drei nebeneinander in zwei Reihen hintereinander aufgestellt. Die Kessel waren mit einem Luft- und Speisewasservorwärmer (Luft 335° C/Speisewasser 160° C) ausgestattet und hatten einen Betriebsdruck von 55 atü bei 450° C Heißdampftemperatur vor dem Turbineneintritt. Die Kessel besaßen einen natürlichen Umlauf, wobei die maximal hergestellte Wasserdampfmenge pro Kessel bei 50 t/h lag (Dampferzeugung von 132 kg/m² bei einer Verdampfungsheizfläche von 480 m² pro Kessel, Kesselwirkungsgrad 0,8). An der Stirnseite jedes Kessels waren jeweils zwei Saacke-Brenner angebracht. Diese Brenner bekamen ihr Heizöl aus den Verbrauchsbunkern jedes Kessels, welche sich vorwärmen ließen um das Heizöl leichter mit Pumpen zu den Brennern befördern zu können. Die Verbrauchsbunker wurden mit Hilfe von Heizölförderpumpen aus den Heizölvorratsbunkern gespeist. Bei den Saacke-Brennern handelte es sich um Drehbrenner, die das Heizöl in den Kesseln mit 5.000 und 7.000 U/min zerstäubten. Es gab auch noch einen wesentlich kleineren Hilfskessel, der vor dem mittleren Kesselraum der vordern Reihe eingebaut war.
Der von den Kesseln erzeugte Dampf wurde dann zu den Turbinen weitergeleitet. Hierbei belieferten je vier Kessel, also die zwei hintereinander liegenden Kesselräume, einen Turbinensatz. Jeder der drei Turbinensätze hatte eine Leistung von 46.000 PS (33.800 kW) vorwärts und 12.000 PS (8.830 kW) rückwärts. Die Backbordkesselräume trieben den Backbordturbinensatz an, die Steuerbordkesselräume den Steuerbordturbinensatz und die mittleren Kesselräume trieben den mittleren Turbinensatz an, der hinter den beiden anderen in der Mitte des Rumpfes verbaut war. Die einzelnen Turbinen waren dabei um das Getriebe des jeweiligen Satzes angeordnet, so dass eine viergehäusige Auslegung entstand. Das erste Gehäuse beinhaltete die vierstufige Hochdruckturbine mit einem Curtis-Rad. Im nächsten Gehäuse war der Mitteldruckbereich untergebracht. Zu ihm gehörte die doppelflutige Mitteldruckturbine mit 15 Stufen, sowie die Hochdruckrückwärtsturbine mit Curtis-Rad. Zum Niederdruckbereich gehörten die direkt über dem Kondensator angeordnete Niederdruckturbine mit neun Stufen sowie die doppelflutige Niederdruckrückwärtsturbine. Die Tirpitz besaß zudem noch eine Marschturbine.
Die Turbinen wurden von den jeweiligen Bauwerften hergestellt. Zwar lag die rechnerische Höchstleistung der Antriebsanlage bei 138.000 PS, doch erreichte die Bismarck bei ihrer Probefahrt eine Leistung von 150.170 PS und 30,1 kn. Die Tirpitz erreichte sogar 163.000 PS und 30,8 kn. Die Turbinensätze trieben jeweils eine Welle an, an deren Ende je eine 4,80 m große dreiflügelige Schraube saß.
Für die Versorgung mit Strom gab es vier E-Räume, von denen jeweils einer back- und steuerbordseitig neben dem hinteren Turbinenraum sowie neben dem vorne aufgestellten Hilfskessel seinen Platz hatte. Insgesamt verfügte jedes Schiff über acht Dieselgeneratoren mit je 500 kW, einen Dieselgenerator mit 550 kW, fünf Turbogeneratoren mit je 690 kW sowie einen Turbogenerator mit 460 kW mit angehängtem 400 kW Generator. Zusammengenommen ergab dies eine Leistung von 8.860 kW bei 220 Volt.
Bewaffnung
Schiffsartillerie
Bei der Hauptartillerie der Bismarck-Klasse entschloss man sich schließlich wie schon bei den letzten Schlachtschiffen der Kaiserlichen Marine für das 38 cm Geschütz. Wie bei der Bayern-Klasse (1916) sollten jeweils vier Zwillingstürme, je zwei auf dem Vorschiff und zwei Achtern, eingebaut werden. Allerdings verwendete man bei der Bismarck-Klasse eine Neukonstruktion der alten 38 cm SK C 13 der Bayern-Klasse.
Diese Neukonstruktion unterschied sich hauptsächlich in der Kaliberlänge, der gesteigerten Kadenz und dem allgemein moderneren Design, zudem beruhte sie auf dem neuesten Stand der Technik. Die neue Schiffskanone wurde als 38 cm SK L55,44 C 34 klassifiziert. Sie hatte bei 30° Rohrerhöhung und einer Mündungsgeschwindigkeit von 820 m/s eine Reichweite von ca. 35.500 m. Dabei konnte sie bis zu zwei 800 kg schwere Granaten pro Minute je Rohr verschießen.
Als Nebenartillerie war genauso wie bei der Scharnhorst-Klasse die 15 cm SK L/55 C 28 in Zwillingstürmen vorgesehen, nur war sie wesentlich schwächer gepanzert. Jedoch waren die Geschütze anders als auf der Scharnhorst in sechs Zwillingstürmen zusammengefasst, Einzeltürme gab es keine. Die Geschütze konnten sechs bis acht 45,3 kg schwere Sprenggranaten je Minute pro Rohr über eine Strecke von bis zu 23.000 m, bei einer Rohrerhöhung von 40° und einer Mündungsgeschwindigkeit von 875 m/s verschießen.
Flakbewaffnung
Die schwere Flugabwehrbewaffnung bestand auf der Bismarck-Klasse aus sechszehn 10,5 cm L/65 C 33 Flak in Doppellafetten. Hierfür waren die neuen 10,5 cm Doppellafetten C 37 vorgesehen, jedoch führten Verzögerungen bei der Auslieferung dazu, dass auf der Bismarck nur die hintern vier Lafetten C 37 waren. Für die vorderen vier Fla-Geschütze verwendete man die ursprünglichen C 31 Lafetten. Die dreiachsig stabilisierten Lafetten hatten eine maximale Rohrerhöhung von 80° und konnten ca. 16 Schuss je Rohr in der Minute verschießen. Die Mündungsgeschwindigkeit belief sich auf 900 m/s und es war möglich mit den 15,8 kg schweren Geschossen bei einer Rohrerhöhung von 45° Flugzeuge in 17.700 m Entfernung zu bekämpfen.
Genauso wie bei der Scharnhorst-Klasse war die mittlere Flak in Form von insgesamt 16 37 mm L/83 C 30 Maschinenkanonen in acht Doppellafetten aufgeteilt. Jedes Rohr hatte eine Kadenz von 30 Schuss je Minute. Mit ihrer maximalen Reichweite von ca. 8.500 m und ihrem Richtbereich von -10° bis +85° konnte man mit der C 30 auch steile anfliegende Feindflugzeuge gut bekämpfen.
Bei der leichten Flugabwehrbewaffnung waren beide Schiffe von der Planung her grundsätzlich gleich, jedoch zeigten sich im Verlaufe des Krieges durch ständige Verstärkungen starke Unterschiede. Geplant waren anfangs zehn 20 mm L/65 C 30 bzw. C 38 in Einzellafetten, mit einer Kadenz von 120 bzw. 220 Schuss pro Minute je Rohr und einer Reichweite von 4.900 m. Bis zu ihrer Versenkung im Mai 1941 erhielt die Bismarck noch acht zusätzliche 20 mm L/65 C 38 in Vierlingslafette C 35.
