在希特勒宣布撕毁《凡尔赛和约》后，德国与英国签订了《英德海军协定》，德军舰船吨位居然可以达英军的35％。1938年9月，德国海军以宿敌英国为假想敌，订立了一个“六年造舰计划”，并经过了希特勒核准。这就是极其神秘的“Z计划”。当时希特勒非常乐观地认为，在1946年以前，应该不至于和英国开战。在这段“和平”时期内，德国将动用一切工业力量进行大规模的新型舰艇建造工作。只要“Z计划”一完成，必可击垮已老朽不堪的英国舰队，进而登陆占领英国，把势力推展到大西洋上。其预定舰队规模如下。
1-56000吨级战舰6艘(“兴登堡”级)
2-42000吨级战舰2艘(“俾斯麦”级)
3-32000吨级巡洋战舰2艘(“沙恩霍斯特”级改装15寸主炮)
4-新型P级袖珍战舰3艘，用以取代原先3艘“德意志”级袖珍战舰
5-航空母舰2艘(“齐柏林”级)
6-重巡洋舰5艘(“希佩尔”级)
7-轻巡洋舰44艘
8-驱逐舰68艘
9-鱼雷艇90艘
lO-U艇249艘
在整个“Z计划”中，“兴登堡”级大型战列舰是重中之重，德军海军特别是水面舰艇部队寄予厚望，希望凭借着“兴登堡”级一举击败英国庞大的战列舰队，实现数百年来德军海军的宿愿。而且让人吃惊的是，其中的许多项目早在30年代初便开始实行，所谓《凡尔赛和约》根本没有多大的约束力。
设计对于“兴登堡”级这样头等重要的项目，德国海军建造局却是裹足不前。原因很简单，由于从一战结束后近二十年，德军海军没有设计过新的战列舰，设计队伍都已失散，因此德军建造局一开始连3万吨的水面舰艇都不敢设计。但迫于海军高层的巨大压力，德军海军建造局早在1932年便开始对建造5万吨级的战列舰进行理论性研究，并对其武器、装甲和航速进行了可行性论证。
1935年，“兴登堡”级开始正式设计，最初计划建造4艘，代号为H、J、K、L，后来希特勒听从了海军水面舰艇将军们的“强烈建议”，增加了两艘，即M、N。最初这两艘标准排水量定在80000吨，装480毫米主炮，但第二年，希特勒却下令增加到100000吨，装800毫米主炮!这很有些海上“鼠”式坦克的味道。
设计之初，德国海军对“兴登堡”级做了如下设计要求。排水量为50000吨，水线长260米，宽36米，满载吃水10．7米，最高航速27节，续航力13000海里／19节+20％战斗备用。防护方面，能在2万～3万米的距离上抗403毫米的炮弹，舰舷可以经受一条250千克装药鱼雷的打击。装双联装403毫米主炮4座，副炮口径150毫米，远程高射炮105毫米，近程高炮37毫米。无舰载机。
然而在进行具体设计时，却遇到了一些性能指标矛盾。比如，由于主炮是双联装而不是三联装或四联装配置，必然要加大舰的长度，增加弹药舱和机舱的装甲防护。德国人特别强调军舰的稳定性与装甲防护，因为他们知道光拼军舰数量，英国永远占优势。因此“兴登堡”级的装甲重量约占军舰总重量的42％。另一个重要问题是续航力，当时德国没有海外基地，从德国港口到大西洋的漫长路程表明，德国主力舰一定要有比其它国家战列舰更大的续航力，也就是要有较大的燃料携带量。此外，列强新设计的战列舰都有30节的航速，因此“兴登堡”的航速也要达到30节。
综上所述，即使主炮的数量、口径、装甲防护、航速和续航力都取最低指标，根据1936年4月的精确计算，“兴登堡”级的排水量(不含燃料和备用给水在内)也要达到54000吨，如算上燃料和备用给水将达到60000吨以上，平均吃水接近11米。于是初始设计被推翻重来。德国海军建造局向当时德军海军总司令雷德尔海军上将提出了有关两舰排水量的建议。经过论证，最后确定“兴登堡”级前四艘的标准排水量为60500吨，满载排水量达69000吨，主炮口径定在420毫米。至于追加的M、N舰，最后一次设计任务书标明：设计排水量达109246吨，最大排水量118104吨!
为赶时间，设计人员在设计中大量参考同时进行设计的“俾斯麦”级。现在也有不少战列舰专家认为，当时德国已无能力同时进行二个级别战列舰的设计工作，“兴登堡”只是放大了的“俾斯麦”级。这也是有一定道理的，因为设计图纸上的“兴登堡”级和“俾斯麦”级酷似。而且值得一提的是，在整个设计过程中，德国海军建造局一直在跟踪研究世界海军强国战列舰的情况。国外在建或在研战列舰一直影响着“兴登堡”级的建造，另外希特勒自以为是，也在处处干涉“兴登堡”级的建造。
以火炮为例。1932年，法国海军准备用381毫米主炮装备它的3．5万吨级战列舰“敦刻尔克”，而意大利自1934年开始建造的2艘3．5万吨级的“维内里奥?维内托”级战列舰也采用了381毫米主炮。因此德国海军设计人员认为，“兴登堡”级的主炮最少要403毫米(即15．9英寸)，这样才能在未来的海战中获得胜利。另外也必须考虑到其它海军强国会进一步装备拥有400毫米以上主炮的战列舰。于是1935年德国海军下令设计、建造和试验403毫米的主炮。结果当准备给“兴登堡”级安装SKCl5．9英寸主炮时，希特勒心血来潮，要求更换为16．53英寸(420毫米)主炮，以对抗美国海军的新型战列舰。于是火炮厂家不得不一切从头再来。而当研制成功准备安装上舰时，却得到了“兴登堡”级停建的通知。1943年，希特勒突然又要求海军在“兴登堡”级舰体的基础上，设计出安装18．9英寸(480毫米)主炮的战列舰。然而当厂家开始着手480毫米主炮的研制工作没几个月，希特勒居然又下令给“兴登堡”安装800毫米的主炮。疲于奔命的克虏伯虽然义愤填膺，但还是继续埋头苦干。无奈技术难度太大，一直到盟军“谢尔曼”坦克冲进克虏伯工厂里的时候，800毫米主炮连影都没有。
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