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1892年,为了应对中国的定远级战列舰,日本从英国订购了两艘战列舰--富士号与八岛号。在英法的指导下,日本的设计师在一代人的时间内取得了数百年的进步,已经开始自主设计巡洋舰。但他们仍然觉得自己暂时无法承担设计战列舰的工作。
东方的新威胁
富士级战列舰的效果图
于是,日本人试着寻求威廉-怀特爵士的指导,后者也刚刚负责了开启前无畏舰时代的君权级战列舰的设计建造工作。这级战列舰给人的印象是如此深刻,以至于日本人决定将他们的新战列舰打造成君权级的稍小型改进版。
改进之处主要在于主炮火力,包括以新式无烟火药为基础设计的12英寸炮已经完成,并用于英国1892-1893计划中的庄严级战列舰。新炮的重量仅有46吨,而君权级上面旧的13.5英寸炮重67吨。所以,节约的重量可以在露炮台设计的基础上为火炮安装重型装甲护罩,从而形成炮塔结构。日本人决定采用这种新炮与炮座炮塔机构。
参加维多利亚女王登基60周年检阅式的富士号战列舰
除此之外,富士级的防护与君权级基本相同。同样有18英寸的水线装甲带、4英寸的上部装甲带,但主炮炮座要薄一些。需要指出的是,此时哈维装甲已经基本成熟,怀特在声望号与威严级的设计中已经充分利用了新装甲的优势。威严级的9英寸哈维装甲防御能力与旧的18英寸钢面铁甲对等,而防护面积能够扩大一倍。
怀特将此事也告诉了日本人,但后者令人奇怪地决定不改变布局。稍后又决定将18英寸装甲带直接换成哈维装甲,从而打造出极度过剩的水线防护,而上部装甲带防御仍然不足。新船的副炮也与君权级基本一致,10门6英寸速射炮中的4门置于主甲板的装甲炮廓中,其余6门则在上甲板,由炮盾保护。反雷击武器则全由3磅/2.5磅47mm速射炮组成,相比君权级的6磅/3磅组合要轻得多。动力也略强于君权级,结合其小得多的排水量(正常排水量12450吨),赋予其很高的航速。其中,自然通风航速高于17节,强压通风航速超过18.5节(八岛号试航中达到过19.227节)。总的来说,这是一艘缩小了两千吨的君权级,但配备了威严级的主炮。
富士级的主炮,其结构与威严级基本一致
但炮塔装甲要薄很多以降低重量、改善稳定性
富士级真正被皇家海军注意的特别之处在于其尺寸。确切来说,就是吃水能在携带100吨载重的情况下,顺利通过苏伊士运河。由于她们不必在远离基地的地方活动,而且拥有足够多的可用码头,因此也不需要像皇家海军的海外型战舰那样包裹底部铜皮。这便是她们能维持较浅吃水的重要原因。怀特认为富士级的稳性尽管足够,但还不能完全达到皇家海军的标准。
除此之外的其他方面似乎都值得密切关注。由于自己和其手下人员与日本人进行过密切合作,他得以在1895年3月向审计长提交一份展示了富士级细节的报告。
富士级战列舰的整体布局与装甲图
1894-1895年的中日甲午战争在当时可谓意义重大。19世纪后期发展出来的火炮与防护理念,终于有机会得到一次较为全面的检验。后文会提及这一战在技术层面造成的影响,不过此时更直接也更显著的影响是日本海军俘获了北洋水师的镇远号战列舰。
1895年5月13日,海军部委员会在审计长费舍尔的房间里开会。专门讨论1896-1897年度要建造的战列舰的数量和类型,DNC怀特与DNI(海军情报主任)也在场。考虑到外国的造舰计划,下一年的战列舰数量被定为5艘。怀特指出,考虑到富士级战列舰与日本俘获的中国战列舰可能会被实施改造以强化战斗力。所以,新建造的这些一等战列舰中,必须要有一部分能够通过苏伊士运河。之前的二等战列舰百夫长级显然是不足以对抗富士级的。这个意见得到了与会各方的首肯,会议上也讨论了新战列舰的具体指标,我们会在下一节叙述,并展示当时战列舰的完整设计过程。
定远级铁甲舰的复原CG
设计过程
在海军部开会的费舍尔爵士
在会议上,新战列舰被认为应该具备与声望级相同的速度与燃料装载量。但要有4门在威严级上面配备的12英寸主炮,并安装在炮塔内。前主炮轴线要在水线以上25英尺,后主炮则是23英尺。
副炮也要与声望号一样,另外还要配备8门12磅炮、12门3磅炮和5具鱼雷发射管,4具在水下,朝侧舷发射,1具在舰艉水上位置,由装甲防盾保护。6英寸炮最好装在侧舷的双层炮廓内,这样正前正后都有4门火炮可以开火。6英寸炮的备弹量可以削减到每门150发。吃水约26英尺。舰艏干舷22英尺,舰艉19英尺,这与巴弗勒尔号相同,比声望号要高。
双层炮廓设计,图中下层的6英寸炮并未画出。双层炮廓的上下两层共用弹药提升通道能简化结构、节约重量,并且赋予二者相同的射界,不会互相影响。如果上下炮廓错开,在朝向艏艉射击时,较靠前的那个炮廓就容易受到靠后炮廓的炮口爆风影响。
1907年的克诺珀斯级海洋号可以看出其侧舷的副炮有较好的前向射界
两天之后,5月15日,怀特给自己手下的设计师邓恩、W.E.史密斯和卡德威尔寄去了一份手写的备忘录,提出了具体的要求:
重型武备4门12英寸炮,安装在圆形炮座中(和凯撒号一样)。
轴线高出水线的高度舰艏25英尺舰艉23英尺、每门炮60发炮弹
二级武备是10门6英寸炮,安装在炮廓中。4门在上甲板(和声望号一样),6门在主甲板上。其中4门要能朝向与龙骨平行的方向开火。每门炮150发炮弹。
辅助武备至少与声望号一样,但如果可能的话多加4门12磅炮。
桅杆数量2。每个都有1座桅盘(在下端,和Talbots号一样)以及1座探照灯站。前桅要尽可能轻。
速度和声望号一样,煤炭供应同上
装甲堡统一的6英寸炮座,在装甲堡以上的部分12英寸,以下6英寸装甲堡的长度,视提供的机械与锅炉以及环绕炮座、安装中轴扬弹机所需而定。
由于采用长度尺寸较小的中轴扬弹机和圆形炮座,装甲带的长度可能比威严级更短。在装甲堡的前后,看看从水下甲板到主甲板的2英寸前部侧舷装甲和1英寸后部侧舷装甲的重量要求是多少。
战舰不会被包裹木壳和包铜。可能的话,吃水不能超过26英尺11英寸。和百夫长级一样的干舷。底板和君权级一样,舭龙骨为3英尺深。
新的二等巡洋舰拥有??12000马力
询问首席工程师他是否想用贝尔维尔锅炉。
成型后的克诺珀斯级战列舰
5月30-31日,第一份附有重量分配表的草图设计已经完成。此时新舰被称为“新声望”。实际上,怀特与他手下设计师的工作就是把一套威严级的武备安装进声望号的舰体,因此必须想方设法节约重量。从怀特的备忘录中可以看到他打算采取的手段。对于装甲最为厚重的炮座,他使用了圆形而不是之前体积更大的梨形。安装10门6英寸副炮而不是12门,备弹量是150发而不是200发。
最主要的牺牲还是装甲。主装甲带从威严级的9英寸削减到6英寸。并从一开始就得到海军部委员会的认可。有学者称之为“野兽的本性”。如果需要浅吃水、高速和重型武备,那当然要有所让步,而削减防护被认为是可以接受的。反过来,像声望号那样配备10英寸主炮倒是难以容忍。
富士级炮塔与炮座的俯视图,可以看到其炮座截面呈梨形,如果能变成正圆形就能节约很多重量,怀特也确实是这么做的。
在初步草图的基础上,设计工作在接下来的几个月继续推进。这项工作推进的较为缓慢,因为新舰需要更精确的重量计算。通常来说会留出3.5-4%的排水量,这被称为“委员会余量”,来防备可能的超重。在威严级上面它被削减到200吨,而新舰由于需要严格限制吃水,这个余量被进一步削减到100吨。
由于新舰的舰体会更长更宽,为了确保强度要使用更厚的龙骨底板,也是为强化稳定性还需要增设舭龙骨。重量预计将达到5250吨,超过了声望号的4640吨。这也进一步加大了设计师工作的压力。怀特的备忘录里提到了贝尔维尔锅炉,这种水管锅炉比传统的圆形火管锅炉轻便得多,看起来能很好地解决重量问题。可减少的这些重量都位于底舱,反过来削弱了战舰稳性,这都需要设计师做出详细的计算来反复调整。
19-20世纪间的军舰设计大师威廉-怀特
9月,有人提出了在新舰上引入6英寸与4英寸的混合副炮配置。4英寸炮是之前4.7英寸炮的替代品。后者被认为有点笨重,安装在炮舰与巡洋舰上不太方便。4英寸炮的弹头重31磅,加上药筒,整枚炮弹对于单人而言也并不沉重,弹药传输、装填都非常迅速,也就带来了良好的投射量。这种建议一方面是出于强化投射量的考虑,因为此时6英寸副炮已经开始有了威力不足的迹象。既然6英寸和4英寸在战列舰装甲面前没太大区别,那么不如强化投射量以提高打击无防护区域的能力。同样也是为了强化反雷击能力,此时6英寸炮的灵活性是不足以打击雷击舰的,而4英寸炮可以。
结合了以上提议,10月的第一周,詹姆斯-邓恩以DNC的名义给审计长写了一封信,提交了三张新舰的草图设计。所有方案都有相同的4门12英寸主炮和12门12磅反雷击炮。只不过,方案A拥有10门6英寸副炮。全部置于装甲炮廓之内,每舷前后各一各双层装甲炮廓,舯部则是一个单层炮廓。方案B是12门6英寸副炮。舯部的单层炮廓被取消了,取而代之的是一道4英寸哈维装甲带。连接了前后两个双层装甲炮廓,装甲带上开出炮门。安装2门6英寸炮,之间用隔板隔开。方案C在B的基础上把4英寸装甲带后的合计4门6英寸副炮换成8门4英寸副炮。这样合计拥有8门6英寸、8门4英寸。所有方案的稳定性与重量分配都大致相同。下图展示了这三个设计方案。
邓恩提交的三个设计方案
10月9日审计长给DNC做了正式回复:出于“已经充分讨论过的原因”,我们决定在武备上采用建议的替代方案。在声望号主甲板两舷各增加2门6英寸速射炮,去掉主甲板上单个的6英寸炮廓,并用4英寸哈维装甲保护上甲板与主甲板之间的侧舷。正如草图B所示,6英寸炮之间会有装甲档板,以此取代草图A所示的布置。这里“已经充分讨论过的原因”,显然与该级舰的初衷——削弱防护以安装重型武备是一回事,所谓“thenatureofthebeast”。
之后的设计就在方案B的基础上进行。由于设计过程中吨位快速上升,艏艉的1.5英寸与1英寸装甲带被取消,舰体延长到400英尺的建议也被拒绝。即便如此,吨位也已经上升到13250吨。10月19日,首席工程师约翰-德斯顿爵士与其手下人员开始研究动力系统的具体布局,此时已经决定使用贝尔维尔锅炉。到了11月,工程师们承诺,20台贝尔维尔水管锅炉在自然通风的情况下即可提供比原本要求的强压通风12500马力更强的动力。12月11日,设计已经有了足够高的完整度。于是正式提交给海军部委员会,并在1月11日被批准。此时,人们已经在寻找装甲堡装甲的投标公司。下图展示了之后的细化设计,注意此图是按照400英尺长度绘制的。
1895年10月的草图,结合了首席工程师设计的动力系统,其最大的特征就是后倾的三烟囱,外观灵动飘逸,好似巡洋舰。图中也展示了主甲板夹在装甲炮廓之间的6英寸炮的具体布局,能看到中间那道装甲隔板,这能一定程度上防止连带杀伤。
(未完待续)
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