Thiết giáp hạm 27 knot và "A"-"C"

Sau mọi vấn đề về chính trị như trên, Hải quân được phép tiếp tục nghiên cứu thiết kế một kiểu thiết giáp hạm trọng lượng 45.000 tấn, và những nghiên cứu sơ khởi bắt đầu vào đầu năm 1938 dưới sự chỉ đạo của Đô đốc Thomas C. Hart, người đứng đầu Ủy ban Tướng lĩnh. Thiết kế đầu tiên là một phiên bản mở rộng dựa trên lớp South Dakota, mang mười hai khẩu 16-inch/45 caliber Mark 6 hoặc chín khẩu 18 in (460 mm) (phương án sau này bị hủy bỏ sau thỏa thuận ngày 31 tháng 3 giữa Hoa Kỳ, Anh và Pháp), có thêm vỏ giáp và một hệ thống động lực đủ mạnh cho phép nó đạt bằng tốc độ của lớp South Dakota, 27 hải lý một giờ (31 mph; 50 km/h). Những nghiên cứu này không có ảnh hưởng gì đến thiết kế của lớp Iowa sau này, nhưng được phát triển song song như một kiểu thiết giáp hạm “tiêu chuẩn” trong tương lai, mà cuối cùng trở thành thiết kế của lớp Montana bị hủy bỏ.[18]

Một thiết kế khác, do Chi nhánh Thiết kế thuộc Văn phòng Chế tạo và Sửa chữa theo đuổi, là một kiểu tàu “diệt tàu tuần dương”. Được khởi đầu vào ngày 17 tháng 1, 1938 dưới sự chỉ đạo của Đại tá Hải quân A. J. Chantry, nhóm này đề xuất một thiết kế 12 pháo 16-inch và 20 pháo 5-inch, có khả năng băng qua kênh đào Panama (chuẩn Panamax) nhưng lại có trọng lượng không giới hạn, tốc độ tối đa 35 hải lý một giờ (40 mph; 65 km/h), và tầm xa hoạt động 20.000 hải lý (23.000 mi; 37.000 km) khi di chuyển ở tốc độ đường trường 15 hải lý một giờ (17 mph; 28 km/h). Các đặc tính này đưa trọng lượng con tàu lên đến 50.940 tấn Anh (51.760 t), nhưng Chantry tin rằng có thêm những tính năng khác ở kích cỡ lớn như thế. Do trọng lượng lớn hơn hầu hết những thiết giáp hạm khác, vỏ giáp của nó chỉ đủ bảo vệ chống lại pháo 8 in (200 mm) trên những tàu tuần dương hạng nặng.[17][A 6]

Ba phương án cải tiến "A", "B" và "C" được thiết kế vào cuối tháng 1. Mớn nước được tăng thêm chủ yếu để tăng cường cho vỏ giáp,[A 7] và thay thế 12 khẩu pháo 6 inch (150 mm) cho dàn pháo hạng hai là những điểm chung cho cả ba thiết kế này. "A" là kiểu lớn nhất với trọng lượng 59.060 tấn Anh (60.010 t), và là kiểu duy nhất giữ lại 12 khẩu pháo 16-inch trên bốn tháp pháo ba nòng; nó đòi hỏi một hệ thống động lực công suất 277.000 mã lực càng (207.000 kW) để đạt được tốc độ 32,5 hải lý một giờ (37,4 mph; 60,2 km/h). "B" là kiểu nhỏ nhất với trọng lượng 52.707 tấn Anh (53.553 t); và giống như "A" nó sẽ có tốc độ tối đa 32,5 knot nhưng chỉ yêu cầu công suất 225.000 shp (168.000 kW). "B" được trang bị chín khẩu pháo 16-inch trên ba tháp pháo ba nòng. "C" có thiết kế tương tự, nhưng tăng công suất hệ thống động lực lên đến 300.000 shp (220.000 kW) để đạt được tốc độ 35 knot như yêu cầu ban đầu. Trọng lượng cần thiết và một đai giáp dài hơn (512 foot (156 m) so với 496 foot (151 m) của “B”) khiến nó có trọng lượng 55.771 tấn Anh (56.666 t).[19]

Thiết giáp hạm nhanh

Vào tháng 3, 1938, Ủy ban Tướng lĩnh thuận theo những đề nghị của Ủy ban Tư vấn Thiết kế Thiết giáp hạm, vốn bao gồm các nhà thiết kế hải quân William Francis Gibbs, William Hovgaard (đang là Chủ tịch công ty New York Shipbuilding), John Metten, Joseph W. Powell, và Đô đốc hồi hưu Joseph Strauss, người từng đứng đầu Văn phòng Đạn dược. Ủy ban này yêu cầu một thiết kế hoàn toàn mới dựa trên lớp South Dakota 35.000 tấn được mở rộng. Những kế hoạch đầu tiên cho thấy có thể đạt được tốc độ 30 hải lý một giờ (35 mph; 56 km/h) trên một thiết kế khoảng 37.600 tấn Anh (38.200 t); và sẽ đạt được 33 hải lý một giờ (38 mph; 61 km/h) với hệ thống động lực công suất 220.000 mã lực càng (160.000 kW) và một trọng lượng choán nước khoảng 39.230 tấn Anh (39.860 t), vốn thấp hơn nhiều so với giới hạn hiệp ước 45.000 tấn.[20]

Những thiết kế này đủ sức thuyết phục Ủy ban Tướng lĩnh rằng một kiểu thiết giáp hạm 33-knot được thiết kế tốt, hợp lý và cân bằng sẽ đạt được trong phạm vi giới hạn của “điều khoản leo thang”. Tuy nhiên những nghiên cứu tiếp theo đã vạch ra những sai sót lớn trong ước lượng. Tốc độ của con tàu khiến cần phải có thêm độ nổi ở phía mũi và giữa tàu, do đó phải tăng thêm chiều cao của đai giáp; thêm vào đó là những yêu cầu bổ sung: cấu trúc lườn tàu phải được tăng cường, và hệ thống động lực phải mạnh hơn để không làm giảm sút tốc độ. Cuối cùng, cần phải tăng thêm 24.000 tấn Anh (24.000 t); và khoảng dự trữ lớn khoảng 5.000 tấn Anh (5.100 t), mà các nhà thiết kế trước đó cho rằng có thể đạt được, đột nhiên biến mất.[21]

Với trọng lượng choán nước tăng thêm, Ủy ban Tướng lĩnh hoài nghi việc bổ sung thêm trọng lượng choán nước 10.000 tấn Anh (10.000 t) chỉ cho phép gia tăng tốc độ thêm 6 hải lý một giờ (6,9 mph; 11 km/h) so với lớp South Dakota. Thay vì giữ lại kiểu pháo 16"/45 caliber Mark 6 sử dụng trên lớp South Dakota, ủy ban chỉ thị những nghiên cứu trong tương lai phải bao gồm kiểu 16"/50 caliber Mark 2, mạnh hơn nhưng cũng nặng hơn, vốn là di sản của các lớp tàu chiến-tuần dương Lexington và lớp thiết giáp hạm South Dakota cũ vào đầu những năm 1920. Nó cũng cho phép mớn nước sâu hơn, có nghĩa là con tàu sẽ ngắn hơn (tiết kiệm trọng lượng) và giảm bớt công suất động cơ, nhờ mối tương quan chỉ số giữa độ rộng mạn tàu và mớn nước là một trong những yếu tố chính xác định độ cản nước của lườn tàu.[22]

Pháo chính 50 caliber nặng hơn khoảng 400 tấn Anh (410 t) so với pháo 45 caliber, ngoài ra kích thước bệ tháp pháo cũng phải được mở rộng, nên tổng trọng lượng tăng thêm vào khoảng 2.000 tấn Anh (2.000 t), đưa con tàu lên tới mức 46.551 tấn Anh (47.298 t), vượt hơn rất nhiều so với giới hạn 45.000. Tuy nhiên cứu cánh đã xuất hiện khi Văn phòng Đạn dược đưa ra một thiết kế sơ thảo cho một tháp pháo có thể mang pháo 50 caliber trên một bệ tháp pháo nhỏ hơn. Đột phá này được trình bày cho Ủy ban Tướng lĩnh như một phần của một loạt thết kế vào ngày 2 tháng 6, 1938.[23]

Tuy nhiên, Văn phòng Đạn dược lại tiếp tục làm việc với một thiết kế bệ tháp pháo lớn hơn, trong khi Văn phòng Chế tạo và Sửa chữa sử dụng bệ tháp pháo nhỏ hơn cho những kế hoạch sau cùng của lớp thiết giáp hạm mới. Vì các văn phòng độc lập với nhau theo cách nào đó, họ không nhận ra hai kế hoạch không ăn khớp với nhau cho đến tháng 11, 1938, khi thiết kế đã đến bước tinh chỉnh sau cùng. Vào lúc này các con tàu không thể sử dụng bệ tháp pháo lớn hơn, do phải thay đổi rất lớn thiết kế và tăng thêm trọng lượng choán nước. Tai họa phải hủy bỏ các kế hoạch đã không xảy ra khi những nhà thiết kế của Văn phòng Đạn dược đã có thể thiết kế một kiều pháo 50 caliber mới, pháo 16 inch/50 caliber Mark 7, nhẹ hơn và có đường kính ngoài nhỏ hơn, cho phép đặt nó vào trong tháp pháo có thể đặt vừa trong bệ tháp pháo nhỏ.[24]

Đến cuối năm 1938, thiết kế của lớp Iowa đã hầu như hoàn tất, chỉ còn những vấn đề nhỏ cần sửa chữa. Vào tháng 11, 1939, Xưởng hải quân New York thay đổi đáng kể việc phân ngăn trong phòng động cơ, do những thử nghiệm cho thấy sự bảo vệ dưới nước cho những phòng này chưa thỏa đáng. Kết quả đem lại rất ích lợi: những ảnh hưởng do ngập nước được giảm thiểu khoảng một nữa, và số lượng ống thông hơi cùng những khoảng mở lên tầng sàn 3 giảm đáng kể. Cho dù những thay đổi này làm tăng thêm trọng lượng và khiến mạn tàu rộng thêm 1 foot (0,30 m), nó không còn là một vấn đề lớn, khi Anh và Pháp đã từ bỏ Hiệp ước Hải quân London thứ hai sau khi Chiến tranh Thế giới thứ hai bùng nổ.[25]