大和型戦艦
大和型戦艦は主砲発砲時に爆風から兵を守るシールドをつけた四〇口径八九式十二糎七高角砲A1型改三(12.7cm高角砲)を搭載している。1944年(昭和19年)に対空兵装強化が各艦艇に実行されたが、この時、大和型戦艦に対しては副砲全てを撤去し、代わりに12.7cm連装高角砲を合計40基(80門)とする案が研究された。しかし、兵器の準備が不可能なことから、両舷の副砲のみを取り去って高角砲6基12門を増強することになった。この際に爆風避け楯の準備が間に合わず、大和では搭載高角砲の爆風楯を増設高角砲に移している。しかし、武蔵はこれすらも間に合わなかった。
副砲撤去の部分に、大和は12.7cm高角砲を両舷に各3基計6基増設したことが明らかとなっているが、武蔵に関しては工事が間に合わず、25mm3連装機銃を載せたという意見が多い。何も載せなかったという説もある。対空噴射砲弾を2基設置という証言もある。
性能面では、八九式12.7cm高角砲は旋回速度・俯仰速度に時間を要する上に、射撃速度があまり速くなかった。
ワシントン海軍軍縮条約で日本戦艦の保有数は、対米英比6割に抑えられた。日本海軍は質的対抗を図るため、それまで最大の戦艦主砲だった41cm砲を凌駕する世界最大の主砲の開発を企図した。1935年4月から新造戦艦の砲身・砲架・砲塔基本計画が開始されると、新戦艦には41cm砲よりも弾道性に優れ、短時間に決定的打撃を有利とする46cm砲を搭載すべきと結論付け、軍令部第一部の裁可を得た。しかし、機密保持のため「九四式四〇センチ(サンチ)砲」と呼称した。戦中のアメリカは大和型の主砲口径について確証を得ることができず、長門型と同等の40cmを有力視しつつも、46cmの可能性も考慮していた(詳細は後述)。アメリカ側が詳しい口径を知るのは戦後の事であった。
前述の小型化成功の一因には、煙突を傾斜させて一本にまとめ、艦橋に排気と熱気が影響を与えるのを防いだ集合煙突の採用がある。もっとも、集合煙突は排煙能力が低いため、日本と仏海軍以外はあまり採用されなかった(強制排煙装置を設置すれば補うこともできたが、大和型には強制排煙装置は設置されていない)。
対戦国の同世代戦艦である英国のキング・ジョージ5世級戦艦は約28ノット、米国のノースカロライナ級戦艦は約27ノットであり、ほぼ同速であった。ノースカロライナ級戦艦は戦争中に対空火器の増設を行い、戦争後半には26.8ノットと大和型より僅かながら低速になった。サウスダコタ級戦艦は、公式には27.5ノットだが、戦争中に対空兵装などの装備増設で排水量が増加して戦争後半には27ノットまで低下し、姉妹艦のアラバマは42,740トンのときに133,070馬力で27.08ノット、44,840トンのときに135,420馬力で26.7ノットを発揮したという。大量の装甲板、砲塔、弾薬を搭載し、喫水の深い戦艦に高速力を要求するのは酷であり、それを達成した金剛型やアイオワ級はなんらかの設計上の妥協を強いられており従来からの巡洋戦艦の延長上の戦艦ともいえる。事実、アメリカ海軍のモンタナ級戦艦では6万トンの排水量に達し、速力も28ノットの計画に留まっている。イギリス軍最期の戦艦であるヴァンガード (戦艦)も30ノットの速力を発揮したが搭載できたのは38センチ砲であり、ライオン級戦艦は40センチ砲を搭載し28.5ノットであったが薄い水平装甲で済ます計画であった。それを考えると大和型の46センチ砲で、27ノットという設定は極めて妥当な判断と言うのが反論側の意見である。
三連装砲塔が三基設置されている。設計に当たっては基礎条件がおおむね定められていたが、その一つに発射速度を1分に2斉射(30秒に一発)とすることが含まれていた。従来の艦載砲では、1分間に2斉射とすることは戦闘射撃では5、6発までは可能であったが、それ以後は弾庫及び火薬庫内の運弾及び運薬の点から、発射弾数につれて斉射間隔が徐々に伸びて行くことなどの問題があった。そこで弾丸や装薬の格納・運搬、揚弾、揚薬装置に関する部分の設計には新方式を取り入れることになった。弾丸の格納・運搬に関しては、従来は砲塔の固定部に弾庫を設けて砲塔旋回部に運弾していたが、46cm砲では搭載全弾数の約半数を旋回部にある上下二段の給弾室に縦置きに格納し、運弾は一列に並んだ弾丸を水圧装置で一挙に前進させる仕組みであった。揚弾は揚弾筒を用いた一段ずつの押上げ式を採用して速度を向上させた。装薬の格納・運搬はそれまで造船設計者にはあまり考慮されず、運搬担当者の疲労などの問題があったが、46cm砲では軽合金製円筒型火薬缶を固定部の火薬庫に収納し、取り出しを容易にするため前方に傾斜をつけて7段に積み重ねるなどの工夫を行い、能率の向上を図った。揚薬装置は釣瓶式として、揚薬筐を巻き上げ機で給薬室から砲室まで一気に上昇させる方式に改めた。弾丸及び装薬の装填装置にも改良が施された。
なお、アイオワ級戦艦計画時にも基準排水量45,494トン、全長243.8m、全幅32.9m、45.7cm47口径砲9門、速力27.5ノットの試案が存在し、これが実現した場合は日本側の予測を上回る結果になったはずである。もっとも全幅を32.9mに抑えているため、弾薬庫の必要幅の関係から、特に水中防御については大和型にかなり劣るものと考えられる(要目によれば垂直/水平装甲も制限のない大和型が優位)。 なお実際にはバルジ装着で運河通航を断念したテネシー級戦艦や、運河拡幅を前提に計画されたモンタナ級戦艦(未成)が存在し、米国は当時のパナマ運河通航制限を絶対的なものと考えていた訳ではない。日本外務省も、アメリカが45,000トン級パナマ運河通行不能戦艦を建造する可能性について言及している。松本喜太郎(大和型設計者)は、大和設計着手当時、米国が太平洋と大西洋に別個の有力な艦隊を持つとは想像していなかったと述べている。
長官公室には川合玉堂が描いた春日神社と三笠山、横山大観が描いた朝日の昇る富士山の絵が飾られていた。
艦内に消火用炭酸ガスを利用したラムネ製造設備があった。ただし、大和型のみというわけではなく、巡洋艦以上の大型艦には搭載されている。
大和型はその巨砲相応に巨大な弾庫、火薬庫を持つため、その冷却用に大出力の冷却機を搭載していた。この余力を使用して弾薬庫冷却のための冷蔵庫や艦内空調設備を動かしている。炸薬の性質は主砲の射程・初速・弾道に影響を与えるため管理は厳重で、炸薬を保管している給薬室の温度は摂氏7度から21度、湿度80%以下に保たれている。
大和型が初めてトイレを洋式にした艦であるとの俗説があるが、誤りである。海軍艦艇は初期の輸入艦から国産艦へ移行後に至るまで洋式便器を採用しており、時代が下るとともに士官室を中心として和洋併設となっている。
その他、生活区には大型の洗濯機が備わっており、専門の担当員(実際に洗濯屋をやっていた人を海軍が雇っていた)が洗濯を行っていた。各自が行う場合と、一斉に行う場合があり、洗面所・洗濯場所は、後部上甲板短艇格納庫上部付近(三番主砲塔の両舷)にあった。洗いものは前部錨鎖甲板に仮設された干し場へ運んだが、靴下はよく盗難被害にあった。
大和型の決定稿の設計図面は戦後に艦政本部の庭ですべて焼却された。現存する「大和」の図面とされる物は米軍によって集められた設計者がその記憶を頼りに引きなおした概略図や、建造に参加していた工員が個人的に保管していた原本の写しが主体である。風呂、トイレの位置などは現在も不明であるが、これは他の日本艦艇でも同様であり、ほとんど残っていない。「軍艦大和戦闘詳報」の図面によれば、兵員用風呂は後部艦橋左舷上甲板にあるとされている。
フレッチャー級駆逐艦 30 kt-950 yd(868.68 m)
アレン・M・サムナー級駆逐艦 30 kt-700 yd(640.08 m)
ネルソン級戦艦 670 yd(614.64 m)
キング・ジョージ5世級戦艦 14.5 kt-930 yd(850.39 m)
ヴァンガード級戦艦 全速力-1025 yd(937.26 m)
回避運動中の大和を上空からとらえた写真をみると、周囲の海面が盛り上がっているのが分かる。巨艦の小回りの効きの良さを裏付ける写真である。マリアナ沖海戦、レイテ沖海戦、呉軍港空襲で大和は米軍機の投下する魚雷、爆弾の多くをかわす事に成功している。
一方で追従性に関しては転舵後に艦首が振れ出すまでの時間が非常に長く、90秒を要した。池田貞枝(武蔵航海長)は100秒と証言している。1943年に大和航海科少尉だった佐藤清夫(後、野分航海長)は一度だけ大和を操艦し「船体が巨大なタライのようで艦首がまわらず、回りはじめると所定の針路に戻せない」と述懐している。また回頭すると速力は急激に落ちる。公試では12ノットで転舵を命令しても艦首が動き始めるまでに約40秒が必要であり、急降下爆撃機や潜水艦魚雷の回避には1分前から転舵する必要があると問題視された。艦型は簡単に変えられない以上、舵の性能に頼るしかないが、舵面積は排水量に比較して相対的に小さく、建造に携わった牧野茂は面積の増大を行わなかった事を悔いている。針路安定性については不明。なお、上記の3要素に港湾などでの取扱い易いさを示した低速での操縦性能や停止性能などの要素を加えて艦船の運動性能は評価される。
この節では主に、平間洋一「大和を巡る米海軍の情報活動」(『戦艦大和』講談社選書メチエ)を参考に記述する。大和に対しての対日情報活動を米側から調査した成果はジャクソンビル大学主任教授で博士のクラークと日米関係史を専攻するクラーク夫人が行った研究が元になっている。
日本海軍が1937年に条約を脱退してから後、艦艇建造に関する機密は極めて厳重に保持された。米国では1936年の時点において、日本の新型戦艦建造について16インチ砲搭載43,000 - 46,000トン級超弩級戦艦3隻を建造しているという風聞が流れ始めていた。米海軍情報部(ONI)なども対日情報の収集に尽力したが、そうした報告は常に米海軍では過小評価された。情報収集は1941年に専門誌に載った予想では45,000トンかそれ以上の排水量を持ち、16インチ (40.6cm) 砲ないし18インチ (45.7cm) 砲9門を搭載した、速力30ノット程度の「日進型戦艦」が最大5隻建造されていると記述されていた。この結果、第二次ロンドン条約では、戦艦の基準排水量制限が拡大されて、最大45,000トンとなった。日本外務省は、アメリカが51,000トンまで容認するとの観測を伝えている。この制限も第二次大戦の開戦により条約が無意味となった結果、無視され、未成のモンタナ級戦艦では60,000トンを越える設計となった。
下記に主砲の発射に要する時間の一例を列記する。
Firing cycle at +3° elevation
Open breech : 2.0-2.5sec
Move shell loading bogie forward : 3sec
Ram shell : 3sec
Withdraw rammer + return bogie : 5sec
Moving charge cylinder + rammer load position : 3sec
Ram charge : 3sec
Withdraw rammer : 3sec
Return charge cylinder + rammer : 3sec
Close breech : 2sec
Recoil and run-out : 2.5-3sec
Total : 29.5-30.5sec
Elevating speed max : 8°/sec
Training speed max : 2°/sec
砲弾
大和型戦艦を含む当時の日本戦艦・巡洋艦は、対艦用として九一式徹甲弾およびその改良型である一式徹甲弾を、対空用(および対地・対軽装甲艦船用)として零式通常弾および三式通常弾を搭載していた。46cm砲の場合、砲弾全長は九一式が約2m、三式弾が1.6m。砲弾重量は九一式および零式弾が1,460kg、三式弾が1,360kgであった。1門の搭載定数は当初100発、1砲塔300発が考えられたが、実際の設計では1門あたり120発+訓練用砲弾6発に変更された。
1935年(昭和10年)11月2日には中村良三海軍大将・艦政本部長が新型戦艦の設計方針を具体的に指示した。
これを受けて1936年(昭和11年)12月26日開会の第七〇回帝国議会に新型戦艦「A140-F5(「A」は「戦艦」、「140」は「140番目に計画された」の意味)」2隻分(1隻9800万円)の予算が提出される。ただし予算規模から艦の大きさを諸外国から推定されないよう架空の駆逐艦3隻(1350万円)、架空乙型潜水艦1/2隻(609万円)が計上されており、これらを含めた予算1億1759万円が、実際のA140F5艦予算だった。だが大型水上艦用ディーゼル機関を潜水母艦「大鯨」に先行搭載したところ不具合が多発し、曲折の末に通常の蒸気タービン機関搭載が決定する(計画変更時期は諸説あり)。このため議会開催中にA140F5は主機械を蒸気タービン専用とした第二次基本計画「A140-F6」に切り替わり、1億793万3075円(実費は1億2898万3091円)で建造が承認された。これに加えて、改装中の金剛型戦艦「比叡」や空母「飛龍」の予算を一部利用している。列強は大和型戦艦建造については確信していたものの、その規模を40cm砲搭載、4万5000トンクラスと推定していた。ただしドイツ海軍は1940年の段階で、建造中である2隻の艦名を"Katori"、"Kashima"としつつも「1938年春頃、最初に起工した戦艦は45.7cm砲を搭載した45000トン級の三重底を採用した戦艦である」と、より具体的かつ正確な予想をしていたことが判明している。
最上型軽巡洋艦が重巡洋艦に改装された際に撤去された主砲の砲身を再利用し、砲塔は新造している。性能が向上した駆逐艦に対処するために、近代戦艦としてはリシュリュー級、ヴィットリオ・ヴェネト級、ビスマルク級と並び、最大級の口径であった。
当初、戦艦の副砲であるため、その最大仰角は30度にすることとなっていたが、対空射撃を可能とするために、最上型と同じ55度までを可能とした。これに伴い、建造中に射撃装置の改正を行っている。
ただし、大和型戦艦に搭載した15.5cm砲は、仰角75度/毎分7発の発砲(最上型では仰角55度/毎分5発)が可能だったという説も見られる。この15.5cm砲は対空射撃を念頭に置いたもので、最大仰角75度/射撃速度毎分7発で設計されていたからである。これは、当初の砲塔構造図に高角弾用揚弾機が見えることからも、確かである。なお最上型新造時には、砲塔の重量軽減が求められた結果、対空用揚弾筒の装備が取りやめられており、簡易両用砲となっていた。こうしたことから新造時には対空用砲弾も準備されていなかったが、1939年度(昭和14年度)の演習以降、平射砲でも対空射撃を行うこととなり、吹雪型駆逐艦での演習結果から、対空用砲弾として零式通常弾と三式通常弾が開発された。
この15.5cm砲の最上型での実績は「斉発時でも斉射時と同程度に散布界が狭く、射撃指揮も容易だが、内部が狭く、斉発時の射撃維持速度が8インチ砲以下に落ちることがあった。