致远巡洋舰溯源项目设计方案

1 致远巡洋舰溯源项目设计方案 中法战争之后中国加强海防的措施，最显眼的莫过于从英、德两国购进的四艘巡洋舰。围绕着这四艘巡洋舰的设计方案，产生了一次在北洋海军史上比较重要的技术辩论。而通过这次辩论，使国内对世界海军技术的发展有了一个相对深入的了解。对许多直接掌握中国海军发展的高级官员来说，不啻是一次海军技术知识的普及。 中国政府最初发出的指令是比较简单的 , 仅是“奉廿四电旨，着照济远式快船定购四只，备台、澎用，即电商英、德出使大臣妥办。” 李鸿章提出的性能要求同样也比较简单，“李相来函只重数层：炮不可小于 八九寸口径，甲不可薄于十二寸，如用钢面甲不可薄于十寸。速率不可少于十五海里，吃水不可深于十八尺。”仅是立足于北洋海军可预见的勤务要求和国内现有港口设施的状况。出于对比英、德两国造船水平的目的，这次决定分别在这两个国家各订购两艘。 驻英公使曾纪泽随即与英国各大船厂展开接触，探讨订购军舰事宜，最后决定属意阿姆斯特朗公司。其中的原因，按他自己讲述，“购造快船一案，英前海部察船官李德（即里德）考验船图工赀极贵。七八月间彭讷毕即来电，所称巴那贝者（即巴纳贝，他与里德对英国海军军舰设计的贡献，见笔者旧文中央装甲堡军舰 ）犹在海部察船官之任，遵英国议院新例亦不能为我察船。纪泽熟思，惟与阿姆士庄订议造船，则其匠师槐特（即怀特）可以为我考察。槐特新授海部察船官，未到任之前犹在该厂，与之商议，即与请英海部考订无异。初时虑及阿姆士庄生意极旺，恐将索价过昂。适纪泽所派随员谢先任、王世绶前赴英国各海口船厂咨访船式者恰到纽卡塞尔，因嘱其将中国购船之事试商程式价值，既欲集思广益，亦欲故另阿厂闻之，庶该厂恐贸易为他人所夺，估价稍为公平。旋据谢、王二员禀称：造船之法必须会集而成，各厂商匠皆公举伦敦之穆次雷及纽卡塞尔之花沙二处，但该二厂专制 火炉机器，其造船壳及炮则推阿姆士庄为最良云云。纪泽遂决意向该厂订制矣。” 虽然中方要求是“着照济远式快船定购”，即依然是防护巡洋舰。但在此期间，为了解决“济远”存在的一系列问题，德国伏尔铿船厂已经将新巡洋舰的设计方案更改为配备水线装甲的样式。按曾纪泽的记述，“因与竹筠往复函商，屡接渠信，云先后于伏尔锵厂商改济远之未善处，如煤柜小、机舱逼窄等弊，并拟将船中腰改用水线立甲之式，又将穹甲升高，平甲以下之舱拓深，及船内一切布置，共改十数处，电请中堂酌断，均奉复电允其照改。” 随后，曾纪泽将“译出之原合同 及竹筠所议更改之处交阿厂总办诺布尔及匠师槐特领去。领取之时，槐特言须细加阅视，乃具说帖；诺布尔则言：有一大端可望图而知者，掩口之圆炮台，徒致上重，全无益处。此层炮台断不能防开花子，开花子入内掩口则力更凶，炮台中之人必致全数糜碎，是不惟 2 无益，且有害也。不如化掩口之炮台为遮人之挡板，以护放炮之人，将炮台所用之铁添于船甲，则上重之弊既改，而炮台内之人又不至因掩口而更受危险云云 旋准诺布而槐特送来英文说帖二分，一论济远之弊，一从新船之式。而所论济远受炮，则穹甲虽无伤而全船可沉，以其穹甲低于水线故也。掩口炮 台，炮子能入而不能出，伤人必多，说帖中亦及之。又论船底太轻，较他船为易覆云云。观所贬济远层层，均有关系。”这实际上是对“济远”的露炮塔、封闭式炮罩、装甲甲板到舰体稳性的全面否定。而怀特向曾纪泽推荐的方案，是基于目前已经在阿姆斯特朗公司船台上建造的一艘防护巡洋舰，生产编号 482。 阿姆斯特朗公司建造的 482 号军舰，即后来的意大利海军“道加里”巡洋舰。 意大利海军“道加里”巡洋舰 1885 年 2 月 13 日，情人节前一天，阿姆斯特朗公司动工建造了一艘防护巡洋舰。这艘巡洋舰暂时还没有一个买主。阿姆斯特朗公 司考虑到，造一艘巡洋舰要两、三年，而当时的国际形势，按今天的说法就是“热点地区局势动荡”，在欧洲的巴尔干半岛、南美洲和远东，都有爆发局部战争的可能，所以买主总是会有的。这种小型巡洋舰，正是这些既好斗但手头又不宽裕的“广大群众”最“喜闻乐见”的选择。而如果等买主有需求的时候再动工，肯定赶不上需要。 该舰的设计师是威廉 . 怀特，当他为日本设计“浪速”级时，仍然遵循他的前任伦道尔自 3 “埃斯梅拉达”以来所因循的阿姆斯特朗防护巡洋舰样式：平甲板、艏艉各设一门大口径火炮，两舷各布置 3 门副炮，笔直的烟囱和桅杆，使整艘军舰呈 艏艉对称的外形。但从 这艘阿姆斯特朗防护巡洋舰 开始，他决定对上述样式进行一些改变：首先， 借鉴其他一些军舰设计上的成功经验，采用艏艉楼船型。好处在于：一可以提高舰艏干舷改善适航性，二可以增加舰内空间。尽管限于怀特没有把艏艉楼设计得很长很高，使这两方面的实际改善效果还不是很明显。其次，烟囱和桅杆呈稍微后倾状使军舰有一种快速向前的外观。该舰正常排水量 2050 吨，舰长 ，宽 水 ，配备一个类似当时鱼雷艇所采用的龟背状舰艏甲板。装甲甲板倾斜部分厚度 2英寸，顶部平坦部分 1 英寸。司令塔装甲厚度 2 英 寸。怀特选择采用 6 门 152 毫米火炮，安装在两舷侧从前到后的各 3 个舷台上，火炮防盾厚度 寸。怀特之所以没有选择更大口径的火炮，第一是考虑到该舰的舰体大小问题（如果舰体太大，那些小国都买不起）。由于火炮大小适中，使该舰的稳性对比阿姆斯特朗公司之前建造的全部 7艘安装 200毫米以上口径火炮的巡洋舰（“超勇”、“扬威”、“筑紫”、“埃斯梅拉达”、“乔万尼 “浪速”、“高千穗”）都要好。也是从这艘军舰开始，阿姆斯特朗公司再也没有在其生产的巡洋舰上安装超过 210 毫米口径的大炮。其次，那些热点地区小国家的海军 一般很少配备铁甲舰，他们配备的都是小型巡洋舰或者由商船改装而来的军舰，因此用 152 毫米口径火炮去对付它们足够了。 1887 年的“道加里”巡洋舰 在动力方面，阿姆斯特朗公司首次选择了采用三胀往复蒸汽机，这也是世界上首次在军舰上安装这种新型蒸汽机。但由于当时的立式蒸汽机高度较大，无法在装甲甲板下安装，所以只好采用卧式设计，由此占用水平方向空间较大，而且卧式蒸汽机产生的振动大于立式蒸汽机。两个轮机舱每个长 。该蒸汽机由霍索恩公司（ R & W 产， 3 个气缸直径分别为 毫米、 1143 毫米和 米。行程均为 米。而采用的 4 台双头圆筒锅炉体积也不小，两个锅炉舱每个长 。全舰的动力舱段部分总长 ，占舰体长度的一半。载煤量正常 200 吨，最大 480 吨。同时该舰是第一艘安装查尔斯 计的直流发电机的军舰，该型发电机电压 80 伏特，电流 125 安培，而且体积紧凑，节约空间。 3 台这样的发电机为全舰 150 盏电灯和 2 座探照灯提供电源。 希腊政府在 1885 年 12 月曾经对这艘在建军舰提出购买的意向，并打算命名为“萨拉米尼亚”（ 但随后放弃。 1886 年 7 月土耳其政府也有意购买，但最终也没有成交。该舰在 1886 年 5 月完工后，一直闲置在船厂里。但这也让船厂有机会多次进行试航，并更换不同的螺旋桨以检测可以达到的最高航速。原来在设计时估计正常输出功率 5000 马力，航速 ，强压通风工况下输出功率 7500 马力，航速 。最后实际达到正常输出功率 5012 马力，航速 ，强压通风工况下输出功率 7179 马力，航速 。 1887 年 1 月，该舰被意大利政府买去，命名为“安吉洛 ，但随后更名“道加里”（ 以纪念 1887年击败厄立特里亚的地名。 实际上，当接到中方的订货咨询之后，阿姆斯特朗公司很自然就想直接推荐这艘在船台上建造中、当时仍然无主的 482 号舰。但在中方的眼中， 482 号舰总计 6 门 152 毫米火炮的火力过于贫弱。由于日本在“新学派”思想影响下订购的巡洋舰“浪速”和“高千穗”各安装了 2 门260 英寸火炮，而“亩傍”甚至配备了 4 门 240 毫米火炮，为求在火力上不弱于日本巡洋舰，李鸿章早早对新巡洋舰定下“炮不可小于八九寸口径”的基调。如果连日本巡洋舰都不如，还能算什么好巡洋 舰？！而且装甲甲板太薄，防护性堪忧。至于稳性问题，任凭你说得口干舌燥也是枉然。在那些在海军知识方面所知不多的中方大员心目中很自然会有这样的想法：“你是专家，要多发挥一下主观能动性，肯定会有办法的”。 日本从法国订购的防护巡洋舰“亩傍”，在两舷前后舷台上各装 1 门 240 毫米火炮共 4 门。该舰在回 5 国途中自新加坡出港后失踪。 但要直接对建造中的 482 号舰进行改动实在是牵涉甚广、困难重重，须知一门阿姆斯特朗公司生产的 152 毫米火炮的重量是 ，但一门克虏伯 210 毫米火炮的重量却是 13 吨。因此，怀特只好重新提出 一个新方案，在 482 号舰的基础上对火力进行了强化，由此开始了“致远”设计方案的演变过程： 1，最初，怀特为满足中方的要求，将 482 号舰舰艏的 2 门 152 毫米火炮更换为 210 毫米火炮，保留舷侧和舰艉的 4 门 152 毫米火炮，即在“济远”的基础上“添增六寸径炮三尊”。他承诺两侧舷台离水面高度可以达到十英尺，可避风浪。考虑如果将艏艉的火炮直接分别安装在原来舰艏艉的四个舷台上的话（“亩傍”的 240 毫米主炮即采取这种安装形式），火炮射界不良而且两套并列的旋回机构太占地方，于是采用双联炮塔的安装形式，这样 2 门火炮都可以实现同 舷侧射击，并且可以将 2 套火炮旋回机构合二为一，节省空间。这是第一个方案。也是阿姆斯特朗公司首次在其设计的军舰上采用双联装主炮方案。 怀特提出的第一个设计方案，主要武备为 2 门 210 毫米火炮和 4 门 152 毫米火炮。 2， 虽然从加强火力的角度看，怀特也承认在舰艉较“济远”增加一门 152 毫米火炮“更觉相宜”，但基于稳性的考虑，他在提交第一个方案时同时提出，建议中方在舰艉依然维持一门152 毫米火炮。“照此式装之（指第一方案）则于船之尺寸大小与价值无俱言异，则船边之炮运八寸径炮二尊、六寸径炮三尊为此种船之极坚固者 ”（这一句话明显是按典型的英语语序直接翻译过来，未按汉语语序作调整），这是第二个方案。 基于稳性的考虑，怀特建议减少 1 门 152 毫米火炮，这是他提出的第二个方案。 6 3，但中方在第二个方案的基础上提出一个反建议：鉴于日本两艘“浪速”级巡洋舰的主炮都大于 210 毫米，中方要求干脆将舰艉的 152 毫米火炮更换为 1 门 210 毫米火炮，以求在主炮数量上多 1 门的情况下实现单舰火力与日本巡洋舰持平。同时出于方便后勤维护的考虑，将舷侧的 2 门 152 毫米火炮更换为与其他北洋海军军舰相同的德国克虏伯 150 毫米火炮。出于延揽生意的 目的，怀特不得不接受了中方的这个要求，这是“致远”的最终火炮布局方案，就火力而言，明显强于“济远”。 落实下来的方案中，“致远”舰长 ，宽 ，吃水 。这些数据与 482 号舰惊人地一致。但取消那个龟背状的舰艏甲板，同时排水量增大到 2310 吨。装甲甲板倾斜部分厚4 英寸，延伸至水线下 18 英寸，顶部厚 2 英寸，高出水线 1 英尺。从以上数据可见，装甲甲板厚度各处均比 482 号舰增加 1 倍。由于换装了 210 毫米火炮，炮塔的旋回机构和弹药提升机构都要占用更大的空间，而 482 号舰内部本来就显得拥挤，为改善这个情 况，怀特一方面在其基础上延长艏艉楼以增加舰内空间。另一方面，针对 482 号舰动力舱段长度太大的问题，基于中方只要求航速不小于 15 节，怀特选择了采用体积相对紧凑的 4 台海军锅炉，以减少动力组件所占据的空间、缩短动力舱段的总长度，由此烟囱也减少为一个。但蒸汽机的正常输出功率也缩减为 3300马力，预计航速 16 节，强压通风工况下输出功率 5500 马力，预计航速 18 节，这些数据均比 482号舰低。由于换装大口径火炮导致重量增加，怀特出于稳性考虑，被迫降低上甲板高度，导致最终“致远”的两侧舷台离水面高度实际只有六英尺。因此可以 说，“发挥主观能动性”的结果，就是“致远”巡洋舰是在 482 号舰基础上削减动力、牺牲稳性以换取强化火力和防护的产物。 按照怀特的说法，除以上几点外，这型巡洋舰相比“济远”还存在以下优点： 1，装甲甲板的布置高度。其实最初阿姆斯特朗公司在设计巡洋舰时，也比德国人设计“济远”时大胆不到哪去。伦道尔设计的最早三型巡洋舰与“济远”一样：“扬威”那块 3/8 英寸厚的穹形钢制甲板中央部分低于水线 1 英尺，两侧低于水线 2 英尺；号称防护巡洋舰开山鼻祖的“埃斯梅拉达”，装甲甲板中央部分低于水线 1 英尺，两侧低于水线 5 英尺；连“乔万尼 还是这样。直到为日本设计两艘“浪速”级，由于有了之前建造的几艘防护巡洋舰的经验和稳性数据作参考，继任的怀特才把装甲甲板的位置提高到其顶部可以超出水线以上 1 英尺的高度。随后在 482 号舰之后的巡洋舰上，都遵循了这个新原则。装甲甲板安装位置较高的一个好处，是使其大部分在水线以上，即使舰壳破损进水也不能淹没整个装甲甲板，有助于舰体保持浮力。另外还在装甲甲板的上方和两舷设置煤舱，提供进一步的防护。同时由于装甲甲板安装位置较高，因此不必象“济远”的装甲甲板那样整个呈穹形而可以将中央部分改成水平，有助于提高下方 舱室的空间利用率。 7 意大利海军“乔万尼 洋舰，是伦道尔在阿姆斯特朗公司设计的最后一型军舰，装甲甲板依然低于水线。 2，相对“济远”采用的平甲板船型，本方案采用艏艉楼船型，其优点在于可以加高干舷，在高海况时减少舰艏上浪对主炮操作的干扰。此外，锚机等设备也可以布置在艏艉楼中，“车缆等事皆可在此为之而不至于阻碍放八寸径大炮”。另根据 482 号舰内部空间狭小的缺陷，在其基础上将艏艉楼延长。艏艉楼舷墙上开有舷窗，水兵在艏楼居住，艉楼用于布置军官住舱。这样，预计舰员生活空间较“济远”及 482 号舰会有一定程度 的改善。 3，为了避免“济远”那种封闭式炮罩厚度在万一被炮弹击穿后，弹片在炮罩内飞溅对炮手造成二次杀伤效应的可能，采用后部开放的半封闭式的炮盾 , 使炮弹击穿即飞过。前主炮的旋回与弹药自弹药舱的提升可以由液压机构完成。另外，弹头和发射药可装在钢质圆桶中（该钢质圆桶据称可防弹片和小口径枪弹），在战斗前可事先提升至艏楼中，在战斗时便可迅速运送到炮塔内方便取用。但这也存在一旦被大口径炮弹击中后发生弹药殉爆的危险。英国海军崇尚“攻击至上”传统由此可见一斑。 8 保存在维克斯公司（ 阿姆斯特朗公司因营业状况不佳在 1928 年与之合并）档案中的“致远”双联 210 毫米主炮图纸，可见炮塔下部还设有用于存放炮弹的格栅，由钢质圆桶装承的炮弹可存放于此，以便战斗中随时取用、提高射击速率。 4，由于装甲甲板安装位置较高，舵机可以布置在装甲甲板下以便受到保护，同时可以将“济远”舰内各烟道、通风管道、弹药提升通道处的垂直防护装甲也可一并省去而统由装甲甲板提供一定的保护（对“济远”舰内各处垂直防护装甲的评价见笔者另文“济远”巡洋舰设计方案溯源）。 5，除两舷侧之外，在装甲甲板上 方也布置煤舱，因此载煤量大为增加。 6，舰上储备鱼雷 12 发，这个与“济远”相同。但安装鱼雷发射管 4 个，比“济远”多 2个。具体布置方式为：除舰艏艉各一个外，另在舰体中部锅炉舱前设一处鱼雷发射舱，安装两个鱼雷发射管，其开口分别在两舷水线处。平时鱼雷与炮弹及发射药一起存放在装甲甲板下的弹药舱中。 7，舰上还设有两盏照度达 25000 烛光的“电火查察灯” (即探照灯 )，“属不可不备者”，用于夜间海面搜索。 8，采用两台三胀往复蒸汽机，依然由霍索恩公司生产，并具备强压通风能力。“新船轮机拟备一三倍涨力式机器。此种机器 用煤极省，近来新造兵船皆用此种机器，敝厂乃首设此种机器于炮船中者。”但价格比“济远”安装的康邦蒸汽机要高。 9 9，水密舱分隔要比“济远”多而且布置更合理。例如，两台蒸汽机分开布置在前后两个舱室里而不是象“济远”那样并列安装，驱动左侧螺旋桨的蒸汽机在前，驱动右侧螺旋桨的蒸汽机在后。 最后确定的“致远”巡洋舰设计方案，主要武备为 3 门 210 毫米火炮和 2 门 150 毫米火炮。 由于相对李鸿章对新巡洋舰所提之“数层者”，“据英厂说帖所论，新船均有过之无不及者。纪泽遂决意用其新式定造。所谓新式者，即英国通行之快船也。” ，由此“致远”的设计方案基本确定，进入签定合同和动工建造的阶段。 1885 年 10 月 20 日，第一艘巡洋舰（即“致远”）动工，编号 493； 9 天后，第二艘巡洋舰（即“靖远”）也动工了，编号 494。 顺便说句题外话，除了中国订购的“致远”和“靖远”，这 482 号舰还衍生出两个姐妹来。话说 1885 年怀特受老板阿姆斯特朗的委托，到西班牙去推销一型在英国海军“科林伍德”（ 基础上改进的战列舰，但对方却是希望订购一艘大型巡洋舰和两艘小型巡洋舰（分别对应英国海军的一级和三级巡洋舰）。西班牙政府在大 型巡洋舰上，选择了克里德本公司（ 方案，这就是后来的“瑞那 . 雷根特”（ 洋舰，但两艘小型巡洋舰，则选择了阿姆斯特朗公司的方案。这是怀特在 482 号舰基础上针对西班牙的实际需要进一步缩小舰体，相应换装小一点的 120 毫米火炮和选用体积较小的单头锅炉并减少锅炉数量而来，但航速因此也有所下降，在强压通风工况下也仅能达到 15 节左右。这两艘军舰后来分别被命名为“吕宋岛”（ e 产编号 497）和“古巴岛” (e 产编号 498)，同时在 1886 年 2 月 25 日动工。但由于受到装甲甲板下方空间高度的限制，这两艘军舰依然是采用霍索恩公司生产的卧式三胀往复蒸汽机，因此动力舱段占用空间太多的问题依然没有得到妥善解决，两个轮机舱长度各为 ，锅炉舱长度为 。 10 西班牙“吕宋岛”巡洋舰 怀特在就任英国海军造舰总监后设计的第一型军舰 级的防护巡洋舰“美狄亚”（ 82 号舰，包括那个龟背状的舰艏甲板。为解决动力舱段太长挤占舰内空间的问题，他这次改 用了立式蒸汽机。但英国海军对这型安装 6 门 152 毫米火炮的巡洋舰的评价是：锅炉舱太拥挤，舰体中部火炮舷台离水面太低，实际航速只有 19 节，未能达到设计预期值。 我们不妨对比一下 482 号舰和从它衍生出来的的几艘巡洋舰，在防护和火力方面，“致远”最为突出（甚至强于后来英国海军的“美狄亚”，其装甲甲板厚度为中央部分 1 英寸，倾斜部分2 英寸），载煤量也是最大，并且装备了在这个吨位级别的巡洋舰上很罕见的双联 210 毫米炮塔。但困于舰体的大小和采用卧式蒸汽机，在增强火力的前提下，考虑到降低重心以保证稳性，使上甲板和艏艉楼实际都 不能太高，于是解决空间拥挤问题的唯一途径就是必须削弱动力组件，这又导致了航速降低。因此，从一个侧面也证明了，寄希望于在一个较小的舰体上仅仅采取什么艏艉楼船型、压缩动力舱段长度等手法去实现一个在火力和防护方面都表现优秀、而在稳性和航速方面表现都不太差的方案是多么的困难。 11 英国海军防护巡洋舰“美狄亚”，仍然可以看到“道加里”的影子。 舰名（及生产编号） 道加里（ 482） 致远（ 493） 靖远（ 494） 吕宋岛（ 497） 古巴岛（ 498） 排水量（试航时） 2050 2302 1053 尺寸（长、宽、吃 水） 76.1 x 11.3 x 6.1 x 11.3 x 6.4 x x 甲甲板 倾斜部分 2 英寸 水平部分 1 英寸 倾斜部分 4 英寸 水平部分 2 英寸 倾斜部分 寸 水平部分 寸 主要火炮 6 门 152（阿式）毫米火炮 3 门 210（克式）毫米火炮 2 门 150（克式）毫米火炮 6 门 120（阿式）毫米火炮 锅炉 4 台双头圆筒锅炉 4 台海军锅炉 2 台单头圆筒锅炉 蒸汽机 2 台卧式三胀往复蒸汽机 2 台卧式三胀往复蒸汽机 2 台卧式三胀往复蒸汽机 输出功率、航速 （ 常输出， 压通风） 设计 力， 力， 试航 力， 力， 设计 力， 16 节 力， 18 节 试航 力， 力， 设计 力， 14 节 力， 15 节 试航 吕宋岛 ， （短时）（持续） 古巴岛 ， （短时） 载煤量 普通 200 吨，最大 480 吨 普通 200 吨，最大 516 吨 普通 100 吨，最大 200 吨 12 美国防护巡洋舰“奥林匹亚”（ 存至今，这是其内景照片。相信读者可以通过这张照片，对当时防护巡洋舰装甲甲板下方的空间大小有一个直观的感觉。 随着曾纪泽将怀特的两份说帖译寄李鸿章和许景澄，以及“济远”存在的各种弊端通过各种渠道为国内所逐步了解，国内对所购军舰的关心也从表面的几个基本数据深入到具体设计方案上，朝廷上要求对所购军舰的方案要审慎处理的呼声越来越大。到了九月初九日，清廷指示驻英、德使节，“闻济远快船不甚合式，应 暂缓照式定造，著于著名各大厂详加考察，何式最善，电奏候旨遵行”。此时，两艘巡洋舰“已立合同，交价三分之一，动手起造矣”。曾纪泽只能回告国内，“业经定造不能更改、并此二船已除去济远之病数端，电复译署，乞其代奏”。随后，在曾纪泽和负责在德国订购军舰的许景澄以及国内这三方的来往电函中，开始爆发激烈的技术争论。 这时的主要问题是德国伏尔铿船厂已经将新巡洋舰的设计方案更改为配备水线装甲的样式，出于争夺军事定货和宣扬自己设计理念的目的，德国技术人员对英国阿姆斯特朗公司提出的防护巡洋舰方案也进行了反驳和贬谪。由一名德国技 术人员迪特里希（即中方来往电文中所称“德海部司员的脱里西”）专门写了一篇论阿姆士庄新船利弊，所挑的毛病，集中于三点：第一，“致远”单纯依靠装甲甲板提供防护的效果不佳；其次，“致远”在不配备水线装甲之后，在装甲甲板上各垂直通道开口处和炮塔下部旋回机构处不设垂直装甲防护则更为危险；第三，德国在主炮塔上所采取的带有装甲围壁的露炮塔安装方式对火炮的防护效果较好。这一方面是为自己的水线装甲方案张目，同时也是为“济远”上面各处被讽为鸡肋的垂直防护装甲进行辩护。 13 由此国内对于向英国订购的两艘巡洋舰依旧采用防护巡洋舰形 式产生了动摇，但对合同已经订定并动工这个现状也很矛盾，十二日电复，“现定之船新式最佳，须访查确明，如业经试用有效，即著仿造”。为了加强国内对阿姆斯特朗公司的信心，曾纪泽随即表示“思此二船之式，英虽通用，然除穹甲之外无甲，恐将来不明此理者讥此二船无甲，遂于十七日复详电译署，申明快船加厚甲则钝，加薄甲则反不如无甲，乞代奏请旨”。但国内随后在十九日又电复“奉旨已将纪泽电奏交中堂详酌议奏”，二十日再次电复“穹甲以护机舱，高出水面则两旁水线上下易被炮穿伤机，拟添水线甲十寸、八寸”。 英国著名军舰设计师威廉 片中佩戴巴斯骑士勋章） , 此公才华横溢 , 风头无疑盖过前面的伦道尔。从 1886 年开始，他几乎包揽了皇家海军所有大型军舰的设计。直到 1903 年离开海军部前，他极大地影响着“无畏”舰出现前英国大型军舰的设计风格。因此这段时间，被后人称为“怀特时代”。 他在离开阿姆斯特朗公司往英国海军部担任造舰总监前夕，完成了“致远”巡洋舰的设计。对于中方提出的一些较高的设计要求，他也只好尽其所能地发挥“主观能动性”了。 对于第一个问题，曾纪泽回复：“阿厂前言铁甲、快船截然二物，断不能制一 船而兼擅其胜； 至炮台甲，弟前已与阿厂论及，据称此项台甲，只是炮座之壳耳，英之大铁舰，其桅座壳亦如此式。阿历散德里亚之战，桅座被炮子穿孔甚多，而桅稳如故。炮之重远不如桅，故炮座不必用重厚之铁甲。不知其说果可采否？仍候酌夺。” “然新船系以穹甲之斜坡滑力拒敌，甲边斜处正当水线上下，斜甲四寸之钢坚于竖甲十寸，且穹甲斜处上有分间舱盛煤砖，坚亦如六寸甲， 14 可护机舱，不至受伤。加甲价即过昂，且恐吃水加深，速率亦减，二十一日谨即电复。二十二日又承电示，虑水线下一尺，炮子能穿，而询穿甲斜至水线下尺许否？又云：隔堵盛煤御 炮，煤尽则无蔽，且虑炮子入则煤易焚。钧论又极精详。查新船穹甲边低于水线四尺，船头高处穹甲边犹低于水线三尺，非仅尺许而已。边舱之煤，非行程极远不至动用。炮子入煤，其焚甚缓，易于用水浇熄；而战船上以水泼子，以楔塞孔，又属寻常练习之役。此数层似皆可以无虑。” 同时，他又反驳德国的装甲巡洋舰方案，“此船本有两式，要之皆是快船，非兼铁舰也。一式为纪泽所订英船，以全穹甲为主，炮子之来以穹甲之斜坡滑力拒之，则寸厚之钢坚如数寸，以斜受之力几如横力也。一式为提出穹甲之中段，傅之于外以为水线带甲，即德制也。若用穹甲以盖全船， 复加腰甲以谋坚固，无论价值太昂，几至加倍，甚不合算；且船身加重，吃水加深，而速率减少，是以不能兼擅铁甲、快船之胜，徒以铁甲、快船二者之长两无所当者。弟已将英船不宜傅腰甲之说电达译署，李相倘意见不合，仍拟争之。” 对于第二个问题，曾纪泽回复：“细思德海部司员的脱里西之说，似于英制未甚了了。所云舱口无甲一层，查德制舱口其势如儿字；缘从前穹甲甚低，不得不为此式。英制舱口，其势如八字，是穹甲之上，更出穹甲，未见其险也。且穹甲斜坡之外，均系砖煤，又多隔层。此砖煤柜拒炮有六寸铁板之力，舱口在中不甚险也。” 对于 第三个问题，曾纪泽回复：“炮台座之甲无用，前函已言之矣。又有一层须奉阅者，济远炮下旋转之机括高出水面，无甲诚危。英制藏旋炮机于穹甲之下，其出水者仅双柱耳。一柱坏则另柱可用，两柱齐坏仍可以人力旋之。敌人注意击柱，虽泊船不动难命中也。”为英国防护巡洋舰在炮塔基座周围不另设垂直装甲防护的方式进行辩护。 这里其中提到的第二个问题，涉及到一个英国防护巡洋舰对装甲甲板上各垂直通道开口处实际到底有无防护的问题。德国设计的防护巡洋舰的装甲甲板位置较低，使其不得不垂直地安装装甲板以求提供更大的防护高度。而英国防护巡洋舰也并非 在此处不设防护，由于装甲甲板本身顶部在舰体内已经较高，英国人则主张将装甲板倾斜拼接成圆台形安装在各开口处，从金属工艺学角度看，在连接强度与抗打击能力上，这种搭接式连接确实比德国人的垂直连接方式要好。这就是前述所谓“查德制舱口其势如儿字；缘从前穹甲甚低，不得不为此式。英制舱口，其势如八字”的原因。至于曾纪泽所说 “是穹甲之上，更出穹甲”的比喻，虽然有点夸张，但也很形象。有时要说服一些手握大权却又是半懂不懂的领导，适当讲点过头话，唬一唬他们，增强一下说服力，在今天的技术工作中亦然。 15 左 图为英国所采用的装甲甲板上开口处装甲板的布置方式，采取倾斜成圆台状安装，这种方式也为意大利所效仿；右图为德国和法国所采用的装甲甲板上开口处装甲板的布置方式，采取垂直状安装。 此外，“致远”级巡洋舰在设计上还有两大特色，这使其成为北洋海军中火控水平最高的两艘军舰： 首先，该舰在舱室布局设计上充分考虑让指挥员在通信及火炮射击指挥两方面更便捷。在设计这型巡洋舰时，对比以往的阿姆斯特朗公司生产的各型巡洋舰，设计师将装甲指挥室更加靠近前桅杆，而前桅杆下设有信号室，配有钢制装甲板保护。可以使信号官（一等管旗）及下属信号员（二等管旗三员）得到很好的保护。 具体的做法就是 用指挥室后部装甲板向后延伸，与风筒围合成一个半封闭的结构。 这样，装甲指挥室和信号室非常接近，使指挥员和信号官沟通非常方便。 其次，在装甲指挥室里，配备有一套为阿姆斯特朗公司拥有设计专利的电气式火炮指挥系统，或叫“射程和指令指示器”（ 在定购“致远 ”级巡洋舰时，中方支付了 400 英镑的专利转让费。 在 19 世纪前半叶，由于火炮射程不大、远距离交战的需求不迫切使观瞄技术长期裹足不前，火控技术更无从谈起。但进入 70、 80 年代后，火炮射程有了较大的提高，远距离交战的想法开始浮现，再按以前那样由指挥官通过传声管下达射击距离，再由炮手自行瞄准的方式，迟早将不能适应海战的需要。而且双方军舰航速较以往提高，以往依靠传声管的指令传递方式容易造成延误，同时这种沟通方式也容易受到战斗中各种噪音的干扰。另外，火炮电击发技术的应用使同步射击成为可能。因此，如何迅速准确地下达指令并对全舰火炮实现集中控制成为一个研究课题，英国、法国、美国、俄国都在这个方面展开了研究。 基于通电线圈在磁场内发生偏转、偏转角度与电流强度成正比原理的电气仪表的出现 ，使 16 上述问题得到一定的解决，阿姆斯特朗公司的方案简述如下： 利用与电气式车钟（用于在舰桥与轮机舱之间传递指令）类似的设定器与指示器，装甲指挥室里的指挥官计算出火炮射击诸元后，可以迅速地将火炮俯仰角和方位角数值传送到各个主要炮位。各炮位的指示器的指针会作偏转，在读数盘上指出对应的方位角、目标距离数值，供操炮人员读取。如果枪炮军官发现某火炮的射击诸元与自己的指令不符合，可以即时要求该火炮操作人员进行修正。当需要射击多个目标时，也可以通过这套系统方便地对各个目标进行火力分配。 相比后来日本的“严岛”海防舰上由英国 海军人员帮助安装的“距离通讯器”，阿姆斯特朗公司的这套设备更先进，因为“严岛”上的那套设备仅限于通过指针式电气仪表向炮位传达目标的距离数值。 后来俄国海军的 吉斯勒型（ 控装置 则更进一步，将指示器连接到弹药舱里去。在装甲指挥室里的指挥官可以通过这个系统向弹药舱里的水兵下达所需要提吊炮弹的弹种。 “致远”巡洋舰完工后试航期间拍摄的照片，可见舰艏鱼雷发射管造成的兴波很明显。 但“致远”级的舰体设计上也存在一些弊端。按英国海军部当时的评价，该级舰的舰艏炮塔与舰桥建筑之间的距离太大，导致舰艏炮塔 很显眼，在战斗中容易引起敌人的注意而成为一个射击目标。舰艏柱上的鱼雷发射管开口靠近水线，其膨胀的外形与尖削的舰艏相比形线变化较为突兀，即便在平静的海面上，高速航行时也会激起很大的浪花。海水飞溅上舰艏甲板影响舰艏炮塔的视线与操作。而舷侧副炮所在的舷台离水线太近，海浪容易溅入。“致远”试航时拍摄的一组照片很明显地印证了这些评价的正确。这些都是当时阿姆斯特朗巡洋舰普遍存在的通病，但具体 17 到两艘“致远”级巡洋舰上，则是怀特在中方要求“发挥主观能动性”逼迫下的无奈之举：由于在较小的舰体上安装过重的武器，出于降低重心以提 高稳性的考虑，上甲板不可能太高。另有一处缺陷是，火炮旋回液压系统与舵机液压系统的控制活门靠在一起，操作时很容易发生错误。据随舰回国的驻英使馆随员“员外郎衔工部主事”余思诒在航海琐记中记述，在回国途中，该舰曾两度发生舵机失灵的情况，经查都是舰上水兵在操炮练习结束后关闭火炮旋回液压系统的控制活门时，误将舵机液压系统的控制活门关闭。可以想象，在战时，如果舵机液压系统管路被打坏出现泄漏而需要关闭并转为人力操舵时，也极有可能误将火炮旋回液压系统关闭而影响火炮射击。反之亦然。 平心而论，曾纪泽和许景澄都希望为自己的 国家买来尽可能先进实用的军舰，他们对祖国的忠诚是不容置疑的，但他们都不能不严重地受到驻在国海军界的直接影响。德国和英国在巡洋舰设计思想上的差异，实际来源于两国在军舰设计经验、造船技术和船舶稳性理论研究水平上的差异。由于自酌设计经验不足、如果继续采取防护巡洋舰设计方式的话很难根除“济远”的各项弊端，因此“经远”设计方案经历几番改动后，最后竟演变成装甲巡洋舰。相比之下，“致远”方案的整个设计定型过程显得更为平稳，虽经一些改动但也未作大的更改。但是为了维护这些设计理念，英国人和曾纪泽也耗费了更多的精力去进行辩护。 但李鸿章最后也难以断定哪种设计更符合中国实际的时候，便决定让两种类型的巡洋舰并存使用，留待实践去作出检验，“ 各国快船本非一式，曾纪泽奏有穹甲、无水线甲和炮台甲，速率可达 18 节；许景澄奏照济远式加宽长， 加水线甲、双层底，速率 15 节；似可并行不悖 ,日后再择一推广。”而从 曾纪泽所称“非中堂深明英国快船之作用，不能力主以成此举，此军国之至幸，非特纪泽私衷感佩已也”可以看出，李鸿章也确实通过这次辩论，比较深入地接触到了一些近代军舰设计的知识。 九月二十八日，朝廷电谕：“曾纪泽所定快船，往返电商，据称机舱不危，似 可照式订造等语。此项船只，既据该大臣等详细商定，即著李鸿章电知曾纪泽依式订造。此事责成曾纪泽认真办理，务期适用，毋得虚糜帑银，致干咎戾。慎之。”算是为这场历时十九日的争论作了个决断。 那边厢曾纪泽也是个聪明人，既然高航速是该型巡洋舰的一大卖点，因此而不惜放弃水线装甲防护，他对军舰的发动机和锅炉就不能不关心了。 他曾向国内卖力地宣传这个卖点，万一将来在航速上出了岔子，他可就不好交代。后来，他的确亲自跑到工厂里面，去看了一下将要安装在两艘新巡洋舰上的锅炉。 1886 年的八月廿日，他在日记上写道：“ 游亨弗利南特 机器局， 观该厂为中国钢面新快船所造汽炉。一具已成，未摩擦，一具半成。又观别国所订汽炉数具。” 这次在英国进行的军事订货，还涉及另外一样新式装备 防雷网。在鱼雷出现之后，为了 18 保护停泊中的舰船，西方国家开始在军舰上配备防雷网，在停泊期间通过舷侧的一组吊杆悬挂在舰体周围，在航行时将其收起。曾纪泽曾回复李鸿章：“裙网不难购办，且闻西洋凡驻泊之战船，无论船系何式，均可随时悬张裙网，此层尚须考求肃复。”但从后来北洋各舰舷侧均未见有用于悬挂该网的吊杆、而且甲午战争期间日本鱼雷艇屡屡夜袭得手这两点来看，可见实际上并未 购买该装备。而日本海军至少在“三景舰”上配备了防雷网。 日本海军“桥立”海防舰线图。舷侧可见一组用于悬挂防雷网的吊杆。航行时防雷网收起，吊杆也调整至斜置紧贴舰舷。 19 俄国“甘古特”级（ 列舰上使用的防雷网示意图 1887 年 7 月 9 日，第一艘巡洋舰竣工，她被命名为“靖远”，两个星期后的 7 月 23 日，第二艘巡洋舰也完工了，她被命名为“致远”。“靖远”不负大家的厚望 , 试航的时候 , 靠着强压通风技术 , 在输出功率 6892 马力下航速一口气达到 ，但在普通输出功率 3373 马力下，航速只有 15 节，未能达到 16 节的预期值。 “致远 ”试航的情况也相仿。 1888 年 5 月，李鸿章在大连湾外对四艘新入役的巡洋舰进行航速勘验时，却出现了一个非常戏剧性的场面。事后他在四月初七日（ 5 月 17 日）的察勘各海口海防折中记述道：“三月三十日巳刻，在大连湾海面量定五海里半之路，令英厂新制致远、靖远两快船，德厂新制经远、来远两铁甲快船，同开快车，往返试驶两次，以验速率。英船与原合同所订每点钟驶十八海里稍差，德船与原合同所订每点钟驶十五海里大略相符。”当时这个结果弄得一干人员都非常紧张，尤其是参与在英 国验收“致远”和“靖远”的官员，“提督衔琅朗威里谓在英验试，实有过之。”尽管 余思诒在航海琐记中对这几天的记述也颇为轻松，犹如流水帐一样，讲的都是各处官员迎送往来。但可以想象，有关人员必定忐忑不安。也可想象李鸿章这几天的脸上，是何等的肃然。后来， “四月初四日申刻，议令在威海卫口外依法复验，英船每点钟仍可十八海里。”笔者推测，当时在大连湾所选取的试验海域的水深不够大，使航速较快的“致远”和“靖远”两舰产生了浅水效应而造成航速下降。 对于这两艘北洋海军中火控水平最高、航速最快的军舰，自然应该用其所长才对。在甲 午战争前，它们还真被用在两个需要高航速的场合，但在今天看来，相对于巩固海防的北洋海军建军宏旨，这两桩都只是属于花絮、趣闻的层次。 第一件，是 1888 年 8 月，台湾发生吕家望番社起义，起义群众围攻卑南清军大营。台湾巡抚刘铭传以“山路遥远，非由海道不能通信调兵”为由，要求北洋海军派船支援。李鸿章致电北洋海军提督丁汝昌：“既专为送信、探事，船须稍快。”最后确定由“致远”管带邓世昌率领着这两艘