이전 함급이었던 지크프리트급 전함에는 중요한 결함이 있었는데, 3번 포탑과 4번 포탑 사이가 멀리 떨어져 있어 유폭에 취약하고 집중방호에 불리하다는 점이었다. 이것은 설계적으로 어쩔 수 없는 선택이었지만, 이후 이 점을 개선하고 새롭게 개발된 디젤 엔진을 통해 더 현대화된 선박을 건조할 계획을 해군은 설계부에 건의했다. 독일 해군은 기본적으로 지크프리트급 전함과 동등하거나 그 이상의 구경을 가진 주포로 무장하고 대응방어가 가능하며 디젤 엔진을 채택해 더 빠른 속도를 가진 함선을 요구했다. 1918년, 해군은 이러한 제원을 상정하고 지크프리트급의 건조비용의 120%의 예산기금 모집을 독일 제국의회(라이히스타그)에 요청했다.
이듬해 4월 설계 담당자는 42cm, 46cm 함포로 무장한 함선에 대해 설계를 시작했다. 다음 달 회의에서 46cm 주포를 채택한 설계는 예산이 감축됨에 따라 제외되었고, 주된 안건은 42cm 주포를 각각 5개, 4개의 포탑에 10문, 8문씩 탑재하는 것과 42cm 주포를 3연장 포탑과 혼용하여 4개의 포탑에 10문의 함포를 탑재하는 설계안이었다. 독일 해군 무기부는 여전히 3연장 포탑의 문제점을 지적했고, 거대해진 포탑이 선체를 더 비대하게 만들 수 있음을 우려했다. 이러한 설득에 의해 이번에도 2연장 주포탑으로 방향이 잡혔고, 예산을 줄이기 위해 이전 함급과 같은 4개의 포탑에 8문의 주포를 장착할 것으로 그 해 7월에 최종 결정되었다.
설계부는 선체를 더 대형화하고 더 큰 기관부를 계획했다. 이는 대형 디젤 기관이 탑재되기에 여유롭고 아프리카와 태평양에서 운영하는 식민지 지역과 연결되기 위해서 충분한 연료 적재 공간을 가지길 기대했다. 또한, 대영 제국 적국의 16인치 함포와의 장거리 포격을 효과적으로 방어하기 위해서 새로운 장갑 구조를 연구했다. 영국의 BL 16인치 Mk.I 함포와 미국의 16인치 50구경장 Mark2 함포는 40도까지 앙각을 낼 수 있었고, 3년식 41cm 45구경 함포는 35도까지 앙각을 낼 수 있었다. 따라서 고각도에서의 타격에 대한 방어능력 확보를 위해 장갑 배치를 고안했다. 먼저 기본적으로 갑판 장갑을 이전 설계에 비해 강화했고, 포탄이 내부로 들어오는 것을 막기위한 갑판 아래에 빈 공간을 추가했다. 이러한 방호구역의 추가로 증가된 장갑 요구로 인해 예상 속도가 31노트에서 28노트로 떨어졌다.
이 새로운 함급에 대한 예산은 1916년에 통과된 제6차 함대법으로 배정된 예산의 일부와 각 년도 해군 예산에서 지정되었다. SMS 로이스그라이츠와 SMS 자모아, SMS 카메룬은 1921년 예산에서 배정되었다. SMS 토고란트, SMS 키아우초우는 1922년 예산에서 배정되었다. 로이스그라이츠와 자모아, 카메룬은 각각 SMS 자링겐, SMS 슈바벤, SMS 메클렌부르크를 대체하면서 비텔스바흐를 모두 퇴역시켰다. 토고란트와 키아우초우는 SMS 브라운슈바이츠와 SMS 알자스를 대체했다.
제1차 세계 대전 독일 황립해군 주력함 계통도 ↓
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제1차 세계 대전의 독일 해군 군함 (1939~1947)