Cách sắp xếp vũ khi toàn súng lớn đặc trưng cho dreadnought được phát triển vào những năm đầu của thế kỷ 20 khi hải quân các nước cố tìm cách gia tăng hỏa lực và tầm xa của các thiết giáp hạm của họ. Đa số thiết giáp hạm tiền-dreadnought có dàn pháo chính gồm bốn pháo hạng nặng với cỡ nòng 305 mm (12 inch), dàn pháo hạng hai từ sáu đến mười tám pháo bắn nhanh với cỡ nòng từ 119 mm (4,7 inch) đến 190,5 mm (7,5 inch) và các vũ khí cỡ nhỏ khác. Một số thiết kế còn có một dàn pháo trung gian 203 mm (8 inch). Đến năm 1903, những đề nghị nghiêm túc về một giàn hỏa lực toàn pháo lớn được truyền bá tại nhiều nước.[2]

Thiết kế toàn súng lớn được tiến hành hầu như đồng thời tại hải quân của ba nước. Năm 1904, Hải quân Đế quốc Nhật Bản chấp thuận việc chế tạo Satsuma mang mười hai khẩu pháo 305 mm (12 inch); đến tháng 5 năm 1905 thì Satsuma được đặt lườn.[3] Hải quân Hoàng gia bắt đầu thiết kế HMS Dreadnought vào tháng 1 năm 1905; và nó được đặt lườn vào tháng 10.[4] Hải quân Hoa Kỳ được chấp thuận cho chế tạo USS Michigan, mang tám pháo 12-inch vào tháng 3;[4] nó được đặt lườn vào tháng 12 năm 1906.[5]

Sở dĩ có sự thay đổi sang thiết kế tàu chiến toàn súng lớn là vì một dàn pháo cỡ lớn sẽ cung cấp ưu thế trong cả sức mạnh lẫn việc kiểm soát hỏa lực. Kiểu pháo mới nhất 305 mm (12 inch) có sức mạnh ở tầm xa hơn pháo có cỡ nòng 254 mm (10 inch) hoặc 234 mm (9,2 inch).[6] Đa số các sử gia còn dẫn chứng những ưu thế về kiểm soát hỏa lực; ở tầm xa, pháo được ngắm bằng cách quan sát ánh chớp gây ra bởi các quả đạn pháo bắn theo loạt, và thật khó để biện luận phân biệt những ánh chớp khác nhau từ các cỡ nòng pháo khác nhau. Hiện vẫn còn đang tranh luận về tầm quan trọng của điều này.[7]

Pháo tầm xa

Trong các trận hải chiến vào những năm 1890, vũ khí quyết định là pháo cỡ nòng trung bình, tiêu biểu là pháo 152 mm (6 inch) bắn nhanh, được bắn ở tầm tương đối ngắn. Hải pháo thời đó cũng không chính xác khi bắn mục tiêu ở tầm xa hơn.[A 1] Ở các khoảng cách như vậy, súng nhỏ có độ chính xác tốt, và tốc độ bắn nhanh của chúng tung ra một khối lượng hỏa lực lớn vào mục tiêu. Trong Trận sông Áp Lục năm 1894, hải quân Nhật đã không nổ súng cho đến khi khoảng cách giữa hai bên chỉ còn 3.900 m, nhưng trận đánh đã diễn ra hầu như ở cự ly khoảng 2.000 m.[8]

Vào đầu những năm 1900 các đô đốc Anh và Mỹ dự đoán rằng các thiết giáp hạm trong tương lai sẽ đối đầu ở khoảng cách xa hơn, khi tầm bắn của ngư lôi gia tăng.[9] Năm 1903, Hải quân Mỹ đặt hàng thiết kế ngư lôi có tầm hiệu quả lên đến 3.660 m (4.000 yard).[10] Họ đều đưa đến kết luận cần giao chiến với đối phương ở khoảng cách xa hơn.[10][11] Năm 1900, Đô đốc Sir John "Jackie" Fisher, Tư lệnh Hạm đội Địa Trung Hải, ra lệnh thực hành tác xạ pháo 6 inch ở khoảng cách 5.500 m (6.000 yard).[11] Đến năm 1904, Học viện Chiến tranh Hải quân Hoa Kỳ cân nhắc hiệu quả chiến thuật của ngư lôi đối với thiết giáp hạm ở trong khoảng 6.400 m (7.000 yard) đến 7.300 m (8.000 yard).[10]

Tầm bắn của các cỡ pháo nhẹ và vừa bị giới hạn, và độ chính xác suy giảm nhanh chóng ở tầm xa hơn.[A 2] Ở các tầm bắn xa, ưu thế của tốc độ bắn nhanh cũng giảm; việc bắn chính xác phụ thuộc vào việc trinh sát ánh chớp đạn nổ của loạt đạn pháo trước đó, cũng làm giới hạn tốc độ bắn tối ưu.[2]

Vào những năm đầu tiên của Thế kỷ 20, tầm hiệu quả của pháo hạng nặng được cải thiện. Điều này được xác lập qua những cuộc thực tập tác xạ trong khoảng năm 1904, và được khẳng định trong chiến đấu qua trận Hải chiến Tsushima năm 1905.[A 3]

Tàu toàn súng lớn với cỡ pháo hỗn hợp

Một cách tạo ra những thiết giáp hạm mạnh mẽ hơn là loại bỏ dàn pháo hạng hai, thay thế chúng bằng các khẩu pháo hạng nặng bổ sung, tiêu biểu thường là cỡ nòng 234 mm (9,2 inch) hoặc 254 mm (10 inch). Những thiết giáp hạm này, thường được mô tả như là những "tàu toàn súng lớn với cỡ pháo hỗn hợp" hay sau này gọi là "bán-dreadnought", bao gồm các lớp King Edward VII và Lord Nelson của Anh Quốc, Danton của Pháp và chiếc Satsuma của Nhật Bản.[12] Quá trình thiết kế những con tàu này thường bao gồm những thảo luận cho khả năng "toàn súng lớn một cỡ pháo đồng nhất".[13]

Trên tạp chí Proceedings of the US Naval Institute số tháng 6 năm 1902, chuyên gia hàng đầu về tác xạ pháo của Hải quân Mỹ là Giáo sư P. R. Alger đã đề nghị một dàn pháo chính gồm tám khẩu 305 mm (12 inch) trên những tháp pháo đôi.[14] Vào tháng 5 năm 1902, Văn phòng Chế tạo và Sửa chữa Hải quân Mỹ giới thiệu một thiết kế thiết giáp hạm với mười hai khẩu 253 mm (10 inch) cũng trên những tháp pháo đôi, hai khẩu ở mỗi hai đầu và bốn khẩu mỗi bên mạn tàu.[14] Vào tháng 12 năm 1902, Thiếu tá Hải quân H. C. Poundstone gửi một lá thư lên Tổng thống Theodore Roosevelt tranh luận về trường hợp các thiết giáp hạm lớn hơn. Đính kèm theo lá thư của mình, Poundstone đề nghị một số lượng lớn hơn pháo 279 mm (11 inch) và 229 mm (9 inch) thay cho một số lượng nhỏ pháo 305 mm (12 inch) và 229 mm (9 inch).[2] Học viện Chiến tranh Hải quân và Văn phòng Chế tạo và Sửa chữa đã phát triển những ý tưởng như vậy trong các nghiên cứu trong những năm 1903-1905. Những nghiên cứu thông qua tập trận bắt đầu từ tháng 7 năm 1903 "cho thấy một thiết giáp hạm trang bị mười hai pháo 11 hoặc 12 inch bố trí thành hình lục giác [có hiệu quả] tương đương với ba hay nhiều hơn tàu chiến kiểu thông thường."[15]

Một xu hướng tương tự cũng diễn ra trong Hải quân Hoàng gia Anh. Một thiết kế được lưu hành trong những năm 1902-1903 với "một giàn hỏa lực toàn súng lớn mạnh mẽ với hai cỡ nòng pháo, tức là bốn khẩu 305 mm (12 inch) và mười hai khẩu 234 mm (9,2 inch)."[16] Tuy nhiên, Bộ Hải quân lại quyết định chế tạo thêm ba chiếc thuộc lớp King Edward VII với cỡ pháo hỗn hợp 305 mm (12 inch), 234 mm (9,2 inch) và 152 mm (6 inch) trong chương trình chế tạo hải quân 1903-1904.[17] Quan niệm này sống lại trong chương trình 1904-1905, lớp Lord Nelson. Những giới hạn về chiều dài và mạn thuyền khiến các tháp pháo 234 mm (9,2 inch) giữa tàu chỉ là nòng đơn thay vì nòng đôi, nên có giàn hỏa lực gồm bốn khẩu 305 mm (12 inch), mười khẩu 234 mm (9,2 inch) và không có pháo 152 mm (6 inch). Người vẽ kiểu ra thiết kế này, J. H. Narbeth, đề xuất một bản vẽ thay thế trình bày một giàn hỏa lực mười hai khẩu 305 mm (12 inch), nhưng Bộ Hải quân đã không chấp nhận điều này.[18] Một trong những nguyên nhân chính dẫn đến quyết định giữ lại cỡ pháo hỗn hợp là do nhu cầu nhanh chóng chế tạo những chiếc thiết giáp hạm trước tình hình căng thẳng mà Chiến tranh Nga-Nhật tạo ra.[19]

Chuyển sang thiết kế toàn súng lớn

Việc thay thế cỡ pháo 152 mm (6 inch) hay 203 mm (8 inch) bằng vũ khí 234 mm (9,2 inch) hay 253 mm (10 inch) đã cải thiện sức mạnh tấn công của một thiết giáp hạm, đặc biệt là ở tầm xa. Tuy nhiên, cỡ pháo hạng nặng đồng nhất còn có nhiều ưu điểm nữa. Một ưu thế rõ ràng dễ nhận ra là trong khía cạnh tiếp liệu. Ví dụ như khi Hải quân Mỹ cân nhắc việc có nên trang bị cỡ pháo hạng nặng hỗn hợp cho lớp thiết giáp hạm South Carolina hay không, William Sims và Homer Poundstone đã nhấn mạnh đến những ưu điểm của tính đồng nhất trong khía cạnh cung cấp đạn dược cũng như khả năng điều động pháo thủ từ những khẩu pháo không hoạt động đến thay thế cho những người bị thương tại những khẩu pháo khác.[20]

Một cỡ pháo đồng nhất cũng giúp thông suốt việc kiểm soát hỏa lực. Những nhà thiết kế Dreadnought đã ưa chuộng một cấu hình toàn súng lớn vì chúng chỉ yêu cầu một bộ công thức tính toán để hiệu chỉnh tầm bắn cho mọi khẩu pháo.[A 4] Một số sử gia ngày nay có quan niệm rằng một cỡ pháo đồng nhất có vai trò đặc biệt quan trọng, do nguy cơ nhầm lẫn các ánh lửa đạn pháo của cỡ nòng 305 mm (12 inch) và các cỡ nhỏ hơn gây khó khăn trong việc định tầm bắn chính xác. Tuy nhiên quan điểm này tự thân nó mâu thuẫn; việc kiểm soát hỏa lực vào năm 1905 chưa tiến bộ đến mức áp dụng kỹ thuật bắn hàng loạt, nơi mà sự nhầm lẫn này có thể gây ảnh hưởng quan trọng,[21] và sự nhầm lẫn ánh lửa đạn pháo này dường như không phải là mối bận tâm của những người thiết kế toàn pháo lớn.[A 5] Dù sao, nhiều khả năng là nguy cơ phải đối đầu ở khoảng cách xa hơn có tầm quan trọng đưa đến quyết định phải trang bị cỡ pháo lớn nhất có thể như là tiêu chuẩn, tức là 305 mm (12 inch) thay vì 253 mm (10 inch).[A 6]

Hơn nữa, thiết kế mới hơn của loại pháo 305 mm (12 inch) đem lại tốc độ bắn cao hơn đáng kể, loại bỏ ưu thế thường có trước đây của các cỡ nòng pháo nhỏ hơn. Nếu như vào năm 1895, phải mất đến bốn phút để một khẩu pháo 305 mm (12 inch) có thể bắn một quả đạn, thì đến năm 1902, thường chỉ mất nửa phút.[6] Nhà thiết kế hải quân Ý Vittorio Cuniberti trong bài viết "An Ideal Battleship for the British Navy" (Một thiết giáp hạm lý tưởng cho Hải quân Anh) trên tạp chí Jane's Fighting Ships tháng 10 năm 1903, đề cập đến một con tàu tải trọng 17.000 tấn mang một dàn pháo chính gồm mười hai khẩu 305 mm (12 inch), được bảo vệ bởi vỏ giáp dày 305 mm (12 inch), và có tốc độ 44 km/h (24 knot).[22] Ý tưởng của Cuniberti, vốn từng được ông đề nghị cho chính Hải quân Ý, áp dụng tốc độ bắn cao của kiểu pháo mới 305 mm (12 inch), tạo ra một đòn hỏa lực bắn nhanh mang tính hủy diệt thay thế cho kiểu "pháo chào" của những vũ khí nhẹ hơn.[6] Điều tương tự cũng đã diễn ra khi người Nhật có xu hướng trang bị pháo cỡ lớn hơn; tại Tsushima, đạn pháo Nhật có một tỉ lệ đạn gây nổ nhiều hơn thông thường, và sẽ kích nổ khi tiếp xúc, gây ra các đám cháy hơn là đâm xuyên qua vỏ giáp.[23] Việc gia tăng tốc độ bắn đặt những nền tảng cho các tiến bộ sau này về kiểm soát hỏa lực.[6]

Chế tạo những chiếc dreadnought đầu tiên

Tại Nhật Bản, hai thiết giáp hạm trong Chương trình Chế tạo 1903-1904 là những chiếc tàu toàn súng lớn đầu tiên trên thế giới được đặt lườn ngay từ đầu, với tám khẩu pháo 305 mm (12 inch). Tuy nhiên, lớp vỏ giáp của chúng bị đánh giá là quá mỏng, buộc phải thiết kế lại sau đó.[24] Những áp lực tài chính của cuộc Chiến tranh Nga-Nhật và việc thiếu hụt cung cấp các khẩu pháo 305 mm (12 inch) vốn phải được nhập khẩu từ Anh Quốc khiến cho những chiếc này lại được hoàn tất với dàn pháo chính có cỡ nòng hỗn hợp 305 mm (12 inch) và 253 mm (10 inch). Thiết kế 1903-1904 cũng giữ lại kiểu động cơ hơi nước ba buồng bành trướng truyền thống, khác với Dreadnought.[25]

Cú đột phá về dreadnought diễn ra tại Anh Quốc vào tháng 10 năm 1905. Vị Thứ trưởng Thứ nhất Hải quân mới được bổ nhiệm, Đô đốc "Jackie" Fisher, từ lâu đã là người chủ trương áp dụng kỹ thuật mới trong Hải quân Hoàng gia, và gần đây đã bị thuyết phục bởi ý tưởng thiết giáp hạm toàn súng lớn.[A 7] Fisher thường được công nhận là người sáng tạo dreadnought, và là cha đẻ của hạm đội thiết giáp hạm dreadnought hùng hậu của Anh Quốc, một dấu ấn mà ông đã có nhiều nỗ lực để củng cố. Tuy nhiên, phải nói một cách công bằng rằng mối quan tâm chính của Fisher là phát triển tàu chiến-tuần dương chứ không phải là thiết giáp hạm.[26]

Không lâu sau khi nhậm chức, Fisher thành lập Ủy ban về Thiết kế để nghiên cứu về thiết giáp hạm và tàu tuần dương bọc thép trong tương lai,[4] và nhiệm vụ đầu tiên của Ủy ban này là xem xét một thiết giáp hạm mới. Đặc tính của con tàu mới là dàn pháo chính 305 mm (12 inch) và pháo chống lại tàu phóng lôi nhưng không có các cỡ nòng trung gian, và một tốc độ 39 km/h (21 knot), chỉ nhanh hơn hai hay ba knot so với những thiết giáp hạm hiện có.[27] Các thiết kế ban đầu dự định mười hai khẩu 305 mm (12 inch), cho dù những khó khăn trong việc bố trí chúng khiến cho nhà thiết kế chính vào một lúc nào đó đã đề nghị quay lại cấu hình bốn pháo 305 mm (12 inch) và mười sáu hoặc mười tám pháo 234 mm (9,2 inch). Sau một đánh giá đầy đủ các báo cáo về những hoạt động trong trận Tsushima được biên soạn bởi một sĩ quan phái viên, Đại tá William Christopher Pakenham, Ủy ban xác định rõ ràng về dàn pháo chính gồm mười khẩu 305 mm (12 inch), cùng với 22 khẩu QF 12 pounder như là dàn pháo hạng hai.[27] Ủy ban cũng có quyết định tiên phong và táo bạo khi trang bị cho Dreadnought kiểu động lực turbine hơi nước, vốn là điều chưa từng có đối với một tàu chiến lớn. Hiệu quả to lớn của động cơ turbine khiến tốc độ thiết kế 39 km/h (21 knot) có thể đạt được trên một con tàu nhỏ hơn và rẻ hơn so với việc sử dụng động cơ chuyển động qua lại.[28] Việc chế tạo được tiến hành với một tốc độ nhanh đáng kể; Dreadnought được đặt lườn vào ngày 2 tháng 10 năm 1905, hạ thủy vào ngày 10 tháng 2 năm 1906, và nó được hoàn tất vào ngày 3 tháng 10 năm 1906, đúng một năm sau đó; một điều rất ấn tượng minh họa khả năng của nền công nghiệp Anh Quốc vào thời đó.[4]

Những chiếc dreadnought đầu tiên của Hoa Kỳ là hai chiếc thuộc lớp South Carolina. Những kế hoạch chi tiết của chúng được soạn thảo trong giai đoạn tháng 7 - tháng 11 năm 1905, và được Ủy ban Chế tạo chấp thuận vào ngày 23 tháng 11 năm 1905.[29] Tuy nhiên, việc chế tạo chúng được tiến hành chậm; những chi tiết cho các nhà thầu được công bố ngày 21 tháng 11 năm 1906, hợp đồng chế tạo được trao vào ngày 21 tháng 7 năm 1906,[30] và hai chiếc thiết giáp hạm được đặt lườn vào tháng 12 năm 1906, sau khi Dreadnought đã hoàn tất.[31]