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  該級戰列巡洋艦被納粹德國海軍定級為戰列艦(同時也是首級戰列艦),而之前的德國戰列艦則被定級為裝甲艦(Panzerschiffe)。  當時的英國皇家海軍則把它們定級為戰列巡洋艦,但在戰後將其改為戰列艦。《簡氏海軍年鑑1940》將沙恩霍斯特級和俾斯麥級均定級為“戰列艦(Battleship)”,而美國海軍則一直將其定級為戰列艦。

  

  德國作為第一次世界大戰的戰敗國,其海軍主力艦的建造受到凡爾賽和約的嚴格限制,僅允許其保留8艘老舊的戰列艦。新式的替代艦只能在舊軍艦下水20年之後才可開始動工建造,而且最大排水量被限制在10,160噸以內,主炮口徑也被限制在280毫米內。但到了20世紀20年代,法國與蘇聯不斷增長的艦船建造噸位迫使德國建造新一代的主力艦。該級主力艦在1928年的最初設計中定為排水量17,500長噸的戰列巡洋艦,裝備4座雙聯裝305毫米主炮。但這一計劃隨著阿道夫·希特勒的上臺而發生改變,因為希特勒無意建造一隻強大的艦隊來挑戰皇家海軍,他擔心的則是可能會威脅德國海上交通線的法國海軍,為了達到保護海上航線的目的,他批准建造兩艘D級巡洋艦。D級巡洋艦(隨後被沙恩霍斯特級取代)在設計中的排水量為19,000噸,其武器裝備和航速均與先前的裝甲艦相同,但同時加強了裝甲防護。希特勒想通過此舉顯示自己並沒有公然挑戰凡爾賽和約。  隨著法國海軍敦刻爾克級戰列艦在30年代的建造,促使納粹德國海軍設計更為強大的戰列巡洋艦。自從1933年,海軍元帥埃裡希·雷德爾就一直建議開展增強裝甲艦的防護工作,並且設計攻擊力較強的三聯裝主炮,這樣一來,D級巡洋艦的計劃無法滿足其要求。希特勒批准了裝甲艦的防護增強工作但關於三聯裝主炮的設計工作直到1934年二月才得以通過。新型軍艦在設計中的排水量為26,000長噸,裝備3座三聯裝283毫米口徑主炮。為了得到建造這些新型軍艦的政治自由,希特勒簽訂了英德海軍協定,協定中規定德國可以擁有皇家海軍主力艦噸位的三分之一,從而擺脫了凡爾賽和約對德國海軍的限制。  此後,D級巡洋艦的建造工作便被沙恩霍斯特級戰列巡洋艦所取代,而為D級巡洋艦各艦設計的名稱則被用到其他新船上。由於種種原因,沙恩霍斯特級的建造工作被擱置了14個月。因為英德海軍協定中規定德國軍艦主炮的最大口徑不得超過16英寸(406毫米),所以希特勒曾考慮該級軍艦裝備380毫米(15英寸)口徑主炮,但因為283毫米主炮已經建造完畢,而380毫米口徑主炮還需要多年的時間研製,因此沙恩霍斯特級戰列巡洋艦的主炮最終採用283毫米三聯裝主炮,而380毫米主炮則被安裝到了俾斯麥級戰列艦上。

  沙恩霍斯特號和格奈森瑙號水線長均為226米,沙恩霍斯特號的全長為234.9米,格奈森瑙號的全長為229.8米,兩艘軍艦寬均為30米。它們的標準排水量為32,600噸,吃水8.3米,滿載排水量為38,700噸,此時吃水為9.9米。船舶的船體構型採用縱向鋼框架,船體被分為21個水密隔艙並且含有一個佔全長79%的雙底結構。  最初,該級的軍艦適航性並不令人滿意,尤其是當軍艦滿載時幹舷較低。為解決這一問題,格奈森瑙號和沙恩霍斯特號分別於1939年1月和8月加裝大西洋艦艏,但改裝後在較差海況時A號炮塔處仍然會有海浪影響。該級戰列巡洋艦艦員中包括56到60名軍官和1,613到1,780名水兵,當作為旗艦時將會增加10名軍官和61名水兵。

  該級軍艦在最初設計中同裝甲艦一樣使用柴油機作為引擎,但最終採用蒸汽機,原因是設計時要求該級軍艦的輸出功率為裝甲艦的三倍,這就意味著每隻螺旋槳軸上的輸出功率需要高出裝甲艦的兩倍,也就是每軸40,000匹馬力。這樣的要求遠遠高於柴油機所能達到的極限,而高輸出功率的過熱蒸汽機則是最適合的選擇。沙恩霍斯特號採用三臺Brown, Boveri, & Co公司的齒輪傳動蒸汽機,格奈森瑙號則採用3臺日耳曼尼亞齒輪傳動蒸汽機。蒸汽機可提供58個大氣壓的蒸汽壓力,此時溫度達到450攝氏度,發動機的額定功率為160,000匹馬力。該級軍艦的設計航速為31節,但在試航時,沙恩霍斯特號達到了31.5節,格奈森瑙號達到了31.3節。軍艦設計攜帶燃油量為2,800噸,在實戰時,加上額外儲備空間使得軍艦可以攜帶5,080噸燃油。滿載的情況下,沙恩霍斯特號以19節航速航行時的續航力達到了7,100海里,而格奈森瑙號的續航力僅為6,200海里。  軍艦上的5臺發電機為全艦供應電力,每臺發電機由4臺柴油發電機和8臺汽輪發電機組成。總輸出功率為4,120千瓦。

  沙恩霍斯特級兩艘軍艦均裝備3座三聯裝283毫米SK C/34 54.4倍徑主炮,三座炮塔採用前二後一佈局。該型主炮是在德國級裝甲艦的主炮基礎上改進而來,雖然比大多數主力艦的主炮口徑小,但是擁有較高的射速。主炮配有三種炮彈,包括330公斤的L/4,4穿甲彈和兩種315公斤的高爆彈— 底部引信的L/4,4和頭部引信的L/4,5。三種炮彈均使用相同的底火。主炮的理論射速達到每分鐘3.5發,其穿甲彈的初速度可達到890米每秒,炮管壽命為300發,火炮安裝在 Drh LC/34 式炮塔上,A,C號炮塔的主炮最高射角為40度,最低射角為-8度,B號炮塔的主炮最低射角可達-9度,在最高射角時,火炮的射程為40,930米。  軍艦的副炮為12門150毫米SK C/28 55倍徑速射火炮,

  1938年,沙恩霍斯特級在試航中發現艦艏幹舷不足,於1939年入塢改裝艦艏,花了幾個月的時間。第二次世界大戰爆發後,1940年沙恩霍斯特級兩艦在北海擊沉了皇家海軍的光榮號航空母艦,但沙恩霍斯特號被英國驅逐艦發射的魚雷擊中並大量進水,數天後格奈森瑙號亦被1艘英國潛艇所發射的魚雷擊中受損。兩艦隨後進塢維修。1941年,沙恩霍斯特級兩艦結伴突入大西洋,執行“四輪車”行動,即海上破交作戰。在兩個月的行動中共擊沉22艘商船,總噸位11,5000噸,極大地破壞了盟國的航運。但隨著美國的參戰,德國大型軍艦在大西洋作戰時要面對越發強大的盟軍海空力量,同時為加強挪威的防禦以及切斷同盟國北極援蘇航線,1942年沙恩霍斯特級兩艦同歐根親王號重巡洋艦一起通過英吉利海峽返回德國,但安全突破英軍封鎖的兩艦卻相繼被水雷炸傷。沙恩霍斯特號修復後北上挪威海域,1943年12月25日,沙恩霍斯特號出航攻擊盟國護航運輸隊,遭遇以約克公爵號戰列艦為首的皇家海軍主力艦隊攔截,遭到英軍集中攻擊,被英艦擊沉。格奈森瑙號修理完畢,準備出海前往挪威,但英國轟炸機使其再次受創,該艦隻好長時間呆在船廠,最後變成了一艘毫無用處的廢船,被作為障礙船沉沒于格丁尼亞港。
沙恩霍斯特級戰列艦()是納粹德國設計建造的一級戰列艦。同時也是納粹德國海軍在一戰後建造的第一級戰艦。同級艦兩艘:首艦沙恩霍斯特號和格奈森瑙號,由於"格奈森瑙"號先服役,所以部分資料亦稱其為格奈森瑙級戰艦。該級艦裝備了3座三聯裝SK C/34 280毫米主炮。