Thiết kế của lớp Brooklyn dựa trên việc tiếp tục hoàn thiện lớp New Orleans dẫn trước.[2] Nhu cầu về tàu tuần dương hạng nhẹ xuất phát từ Hiệp ước Hải quân London năm 1930, vốn giới hạn việc chế tạo tàu tuần dương hạng nặng, là những tàu chiến mang cỡ nòng pháo 6,1–8 in (150–200 mm). Anh Quốc có nhu cầu về những tàu tuần dương kiểm soát tuyến hàng hải và mong muốn hiệp ước sẽ giới hạn kích cỡ tàu tuần dương trong khoảng 6.000 đến 8.000 tấn Anh (6.096 đến 8.128 t) mà họ có thể trang trải được. Việc đồng thuận theo Hiệp ước London và xúc tiến việc thiết kế tàu tuần dương hạng nhẹ là do sự quyết đoán của Đô đốc William V. Pratt, Tư lệnh Tác chiến Hải quân, bất chấp sự phản đối quyết liệt của Ủy ban Tướng lĩnh.[3]

Theo thỏa thuận của Hiệp ước, Hoa Kỳ có được hạn ngạch 180.000 tấn Anh (182.888 t) cho 18 tàu tuần dương hạng nặng cùng 143.500 tấn Anh (145.803 t) mà không giới hạn số lượng tàu tuần dương hạng nhẹ.[4] Hoa Kỳ cần những tàu tuần dương lớn để hoạt động trên những khoảng cách rất xa của Thái Bình Dương mênh mông. Vì vậy tàu tuần dương trang bị pháo 6 inch (150 mm) và có trọng lượng choán nước tiêu chuẩn 10.000 tấn Anh (10.160 t) được lựa chọn.[5] Kinh nghiệm có được với những chiếc lớp Omaha đáng thất vọng. Thiết kế lườn tàu nhẹ gây áp lực cho lườn tàu và luôn bị quá tải. Việc thiết kế được bắt đầu vào năm 1930, với bốn chiếc đầu tiên trong lớp được đặt hàng vào năm 1933, và bổ sung thêm ba chiếc nữa vào năm 1934. Các tiêu chí căn bản về tốc độ và tầm xa hoạt động cần theo kịp các tàu tuần dương hạng nặng; và đến khi lớp tàu tuần dương Mogami của Nhật Bản trang bị mười lăm pháo 6 inch xuất hiện, những tàu chiến mới của Mỹ phải theo kịp về vũ khí. Các cách kết hợp khác nhau giữa vỏ giáp và động cơ đã được thử trong những nỗ lực nhằm giữ chúng trong phạm vi giới hạn 10.000 tấn của Hiệp ước.[6] Các thiết bị không lực được chuyển từ giữa tàu xuống phía đuôi tàu.[7][1]

Lớp phụ St. Louis

Hai chiếc St. Louis và Helena, thuộc lớp phụ St. Louis, là những thiết kế cải tiến của lớp Brooklyn, có thiết kế mới về nồi hơi áp suất cao hơn, bố trí xen kẻ các phòng nồi hơi và phòng động cơ để ngăn ngừa khả năng bị vô hiệu hóa toàn bộ hộ thống động lực chỉ với một phát bắn trúng. Ngoài ra vũ khí phòng không cũng được cải tiến; chúng là những tàu tuần dương Hoa Kỳ đầu tiên được trang bị tháp pháo 5 in (130 mm)/38-caliber nòng đôi đa dụng. Chúng có thể được phân biệt với những chiếc Brooklyn khác ở cách bố trí thượng tầng phía sau ngang ống khói phía sau, và ở các tháp pháo 5-inch nòng đôi.

Vũ khí

Lớp Brooklyn được trang bị 15 khẩu hải pháo 6 in (150 mm)/47 caliber Mark 16, là phiên bản cải tiến từ kiểu pháo 6 inch/53 caliber Mark 8 được sử dụng trên lớp Omaha. Quyết định được được ra khi kiểu pháo mới có thể đạt tốc độ bắn 10 phát mỗi phút, tức là con tàu có thể nả 150 quả đạn pháo vào một mục tiêu mỗi phút. Chúng được bố trí thành năm tháp pháo ba nòng, đặt trên cùng một bệ, mỗi nòng không thể di chuyển độc lập với nhau. Pháo Mark 16 mới có khả năng bắn đạn pháo xuyên giáp (AP) 130 pound (59 kilôgam) đi xa đến 26.100 yd (23.866 m) với độ đâm xuyên gấp đôi kiểu đạn pháo cũ. Uy lực của kiểu pháo mới đã giúp thay đổi quan điểm của Ủy ban Tướng lĩnh về sự hữu dụng của tàu tuần dương hạng nhẹ trong phục vụ.[8]

Khi thiết kế, vũ khí phòng không bao gồm tám khẩu 5 in (130 mm)/25 caliber trên các bệ nòng đơn cùng tám súng máy M2 Browning 0,50 inch (12,7 mm) caliber. Dự định trang bị pháo phòng không 1,1 inch (28 mm)/75 caliber đã không thể thực hiện, và yêu cầu chỉ có thể đáp ứng trọn vẹn vào năm 1943; vũ khí trang bị không đáp ứng yêu cầu do vấn đề trọng lượng nặng và thường xuyên bị kẹt.[9] Riêng hai chiếc thuộc lớp phụ St. Louis được trang bị bốn tháp pháo 5 inch/38 caliber nòng đôi thay cho kiểu 25 caliber.[5] Từ năm 1942, cấu trúc cầu tàu được hạ thấp và thiết bị radar được bổ sung. Việc bổ sung vũ khí phòng không được đặt ra; chúng được trang bị các kiểu phối hợp pháo Oerlikon 20 mm và Bofors 40 mm khác nhau, trong đó 28 khẩu 40 mm (4×4, 6×2) và 20 khẩu 20 mm (10×2) là cấu hình thông dụng nhất.[6]

Kiểm soát hỏa lực

Khi đưa vào hoạt động, lớp được trang bị bộ kiểm soát hỏa lực Mark 34, và sau này được bổ sung thêm radar Mark 3; sau này chúng tiếp tục được nâng cấp lên Mark 8, rồi Mark 13 khi chiến tranh tiếp diễn. Dàn pháo hạng hai được điều khiển bới bộ kiểm soát hỏa lực Mark 28, sau này nâng cấp lên Mark 33. Radar phụ trợ là kiểu kiểm soát hỏa lực Mark 4 và sau đó nâng cấp lên Mark 12. Hai bộ điều khiển hỏa lực phòng không được bố trí trên mỗi con tàu. Đợt nâng cấp vào cuối Thế Chiến II bao gồm bộ kiểm soát hỏa lực Mark 51 cho pháo Bofors. Hoạt động tác chiến ban đêm được cải thiện rõ rệt từ năm 1945 sau khi các bộ kiểm soát hỏa lực Mark 57 và 63 được trang bị.[5]