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En 1927-28, ils furent modifiés une première fois, en perdant une partie de leur mât avant, la partie basse tripode gagnant des superstructures. Ils reçurent également un armement secondaire renforcé. En 1930-33 et 1930-35, les deux navires repassèrent en cale sèche pour d'importants travaux de refonte. Leurs machines furent à ce titre remplacées par de plus modernes, faisant passer la vitesse à 24,7 noeuds, tandis qu'ils perdaient leur cheminée avant. La coque fut profondément modifiée, allongée, intégrant des ballasts et une coque de protection antitorpilles, un renforcement du blindage du réduit central avec des plaques transversales contre les impacts paraboliques et les bombes, un important renforcement de l'artillerie antaérienne, la portée augmentée de leurs pièces principales, des avions avec hangar et catapulte, remplaçant la piste sur tourelle de 1925. Au total le poids de ces blindages passa de 8560 à 12 200 tonnes. Ils avaient 16 canons de 25 mm AA, passant à 20 en 1941, puis 37 en juin 1944. Enfin leur mât tripode disparut totalement, partiellement démonté, pour faire place à un tour rigide intégrant toutes les passerelles et postes de direction de tir dans la place limitée existant entre les tourelles 2 et 3, ce qui explique sa hauteur peu commune.
Il s'agissait de navires relativement anciens, mais bien réactualisés, ils étaient toujours redoutables en 1941 et participèrent à la plupart des grandes opérations navales Japonaises. En 1944, en octobre, ils étaient impliqués dans les plans de Toyoda, comme fer de lance de l'escadre de Nishimura qui se battit durement au détroit de Surigao, véritable bataille dans la grande bataille de Leyte. Le 25, ils y furent torpillés par les destroyers Américains, puis achevés par les tirs des grosses pièces des navires de ligne de l'amiral Oldendorf, les vieux cuirassés vétérans reconstruits de Pearl Harbor. Le Fuso sera le premier à couler, à 3 h 25 de la nuit, après avoir résisté aux attaques courageuses de 11 destroyers pendant 30 minutes. Ils explosera et se séparera en deux. Le Yamashiro lui survécut, et alors qu'Oldendorf décidait de cesser le feu après avoir touché par erreur l'un de ses propres destroyers, trop engagé pour un torpillage du Fuso, il fit regrouper ses unités légères et le déluge de feu reprit à 4 h 18, alors même que le Yamashiro était déjà très gravement endommagé et en flammes, tentant de s'échapper à faible vitesse. Ils sera de nouveau criblé d'impacts et chavira en entraînant dans la mort la majeure partie de son équipage.
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