變革前夜——無畏、無敵和設計委員會報告(上)

1906在世界海軍史上是特殊的一年,「無畏」號戰列艦的出現徹底顛覆了以往的戰列艦設計,而同年開工的「無敵」號則為這個世界帶來了一個充滿爭議的全新艦種——戰列巡洋艦。

那麼對這兩艘全新戰艦而言,火炮要如何佈置?為什麼採用統一口徑的主炮?與現有戰艦相比優勢在哪?裝甲、動力乃之小艇存放、住宿和通訊的設計背後又有何考量?看完這份1905年設計委員會的報告,你會找到你想要的答案。

本文編譯自Report of the Committee on the Designs,需要報告原文的請到第二篇文章中的資料庫裡尋找。

設計委員會報告 1905

設計委員會報告 1905

設計委員會的職責範圍

  1. 海軍部已經確定了五種戰艦的主要技術指標,希望設計委員會可以對此提出建議以輔助海軍部的工作。
  2. 需要指明的是,設計委員會的職能和目的並不是為了分擔海軍造艦總監在軍艦設計方面的職能。
  3. 由於委員會中各位成員具有豐富的經驗,因此委員會的建議具有極高的價值,在協助海軍部完成這些具備了許多新特性的設計時,委員會的建議將對最終決策施加舉足輕重的影響。
  4. 這五類戰艦的特性將在隨附的報表中列舉出來。

在討論新戰艦時所應注意的基本事項

1. 戰列艦

航速21節。

裝備12吋口徑主炮以及反魚雷艇副炮,無任何中間口徑火炮。12吋炮的數量越多越好。

除非有佈置反魚雷艇副炮的需求,否則主甲板上不應佈置任何火炮。

充足的裝甲防護。

排水量和尺寸適用於當前的船塢和岸基設施。(注:戰列艦必須能進入朴茨茅斯、德文波特、馬耳他和直布羅陀的船塢,但可以不考慮查特漢姆的船塢和船閘尺寸)

2. 裝甲巡洋艦

航速25節。

裝備12吋口徑主炮以及防魚雷艇副炮,無任何中間口徑火炮。12吋炮的數量在保證佔比合理以及25節航速的前提下越多越好。

裝甲防護與「米諾陶」級相似。

排水量和尺寸適用於當前的船塢和岸基設施。

3. 雷擊艦

驅逐艦分為兩類,一類為遠洋航行、一類為近海活動。

前一種設計要求在戰時裝載量且天氣條件正常的情況下達到33節航速,排水量約為600噸。後一種設計要求航速達26節且排水量不超過250噸。

此外還有一型實驗性遠洋驅逐艦,要求在戰時裝載量且天氣條件正常的情況下達到36節航速,排水量約為600噸。

第一階段報告

關於文中所提到的戰艦類型,請打開報告末尾的圖紙以供參考。

海軍部

1905年2月

若21節航速戰列艦和25節航速裝甲巡洋艦的概要設計得到海軍部的認可,則具體設計工作可繼續推進,當有關所有未解決的問題都調查完畢後,會提交一份最終報告。

首先,委員確定了在良好的適航性、必要的結構強度、尺寸和費用的限制下,海軍部的要求應當如何,以及在何種程度上實現,最終就特定類型戰艦的設計達成一致。隨後委員會將審議的結果將發給指揮海峽艦隊和大西洋艦隊的兩位指揮官,慎重考慮後,兩人一致同意委員會的意見。此後委員會又就這幾類戰艦的設計進行了深入研究,目前所提交的概要設計由海軍造艦總監準備,代表設計師們審議後的結果。

戰列艦設計

設計委員會討論了不同的戰艦設計,在謹慎地考慮了最為關鍵的戰備狀態需求的同時,儘可能地滿足那些與直接作戰行動相關性相對較低的需求,如信號傳遞、導航和小艇存放位置。

委員會在仔細討論並審核了不同類型的戰列艦以及6個設計方案後,一致決定採用H方案,其基本參數如下:

艦長 490英尺

艦寬 83英尺

吃水 26.5英尺

排水量 17850噸

輸出功率 23000馬力

航速 21節

航速 21節
武備

武備——10門12吋口徑艦炮,安裝在5座相互獨立的雙聯裝炮塔中。12門12磅反魚雷艇速射炮和5具水下魚雷發射管。

主炮的數量和位置——在確定了採用統一口徑的主炮後,主要問題就變成了在炮口風暴影響的限制下,戰列艦應安裝多少門主炮最為合適。

顯然,將艦炮集中佈置是不划算的,因為任何一門主炮在任何角度射擊,其產生的炮口風暴都會嚴重影響到其餘的艦炮。

此外,委員會非常不喜歡炮塔集中佈置的另一原因是,兩座炮塔相距太近,很容易被一發炮彈同時摧毀。

在狹窄的炮管中,35立方英尺的氣體在大約每平方英尺7噸的壓力下從炮口瞬間釋放,這就是12吋艦炮炮口風暴的威力。

委員會認為,在炮口風暴的影響下,處於以炮塔中心軸線上距炮口55英尺遠的點為圓心,半徑70英尺範圍內任何暴露在外的戰位都將無法使用,例如無遮擋的炮塔觀察孔和司令塔。

而在舷側用12吋炮替換掉舊式戰艦所安裝的9.2吋口徑二級主炮的同時也意味著會產生更強烈的炮口風暴,增加了將舷側主炮佈置在有著足夠射界同時不影響實戰使用的位置上的難度。

對於一條戰列艦來說,儘管舷側火力是最為重要的,但全方位的射角同樣十分重要。因為敵方有能力迫使急於拉近距離接敵的對手與其展開首尾向交戰。在戰鬥中擁有航速優勢的一方毫無疑問擁有選擇交戰距離的權力,但航速劣勢的一方卻可以選擇接敵的方位。

在委員會推薦的火炮佈局中,三座雙聯裝炮塔安裝在艦體中軸線上,而其餘兩座炮塔則安裝在舷側。因此在舷側齊射時有著8門炮的火力(佔全部主炮的80%),而向首尾方向射擊時,則有4門或6門主炮可以同時開火。如上文所言,每座炮塔都是相互獨立的,從而在最大程度上降低單次中彈所帶來的風險。

反魚雷艇副炮——考慮到現代化魚雷艇所具有的潛力、尤其是其在戰鬥末尾階段發動魚雷攻擊的能力,委員會認為應在戰列艦上儘可能廣泛地佈置反魚雷艇副炮,以防止被一到兩枚大口徑炮彈摧毀大部分的副炮。

基於上述考慮,且在強而有力的新式12磅炮已經可供使用的情況下,委員會認為應在艦體上廣泛地此型武器以對抗魚雷艇。

司令塔——為戰列艦配備一個視野良好且不受炮口風暴干擾的司令塔十分必要的。在某些情況下(如舷側主炮向正前方射擊),司令塔會受到炮口風暴的影響,因此需要有防衝擊罩保護,從而將影響降到最低。此外,委員會還認為應在艦體中部安裝第二個司令塔,不只是用於上述前部司令塔受炮口風暴影響的情況下,還可在前部司令塔受重創或無法傳遞資訊之時作為備用司令塔使用。

魚雷軍官的戰位也應移至後部司令塔,以緩解前部司令塔中擁擠的情況。此外,在戰鬥中信號的傳遞也應在第二司令塔中完成,這樣信號員可以在第一時間得到保護。

火控——應當設立一個用於火控、測距及使用精密儀器的位置。這一位置應當有重甲保護,不能輕易被炮火摧毀。與此同時又不能有過大的被彈面積。與司令塔一樣,火控也應有一個備用戰位。

前部幹舷高度——為了使戰艦具有良好的適航性以及增加前部主炮的高度,戰艦採用了艏樓船型,前部幹舷高度為28英尺。

裝甲防護——主裝甲帶厚11英寸,向前延伸至艦艏的部分厚度為6英寸,向後延伸至艦艉的部分厚達4英寸。各主炮炮塔圍垛裝甲厚度在8-11英寸之間不等,炮塔和前部司令塔裝甲厚度為11英寸,後部司令塔裝甲厚度為8英寸;防護甲板裝甲厚度為1.75-2.75英寸。

水下防護——從保護船體結構免受水下爆炸衝擊的角度來看,內側船底應儘可能遠離船體外殼,彈藥庫和炮彈室也應儘可能地佈置在遠離船殼的地方,並且應與船底保持相當大的距離。為避免被魚雷或水雷命中造成殉爆,彈藥庫和炮彈室也應鋪設2-2.5英寸厚的裝甲(正在進行試驗來檢驗其優點)。在主甲板(高出水線約9英尺)下方,所有主要的橫向艙壁都不應被水密艙門破壞其完整性,故而應利用升降機和其他特殊佈局手段確保各隔艙間必要的人員流通。除管道和電線外,在主要的橫向艙壁上不應有任何開孔。

防魚雷網——應配備防魚雷網,同時應注意其存放位置,以儘可能防止其受到炮口風暴的影響。同時其存放位置越高越好,以防在戰艦航行時接觸到水面。

動力種類——委員會仔細考慮了在新式戰列艦上應安裝何種動力系統的問題,儘管現在渦輪蒸汽機仍存在著一定的缺點,但使用渦輪蒸汽機可以節省大量的重量、減少使用工件的數量、運轉穩定、可以在短時間內啟動、節省燃煤與動力艙補給品消耗,此外引入該系統還提供了增強防護的可能性。故而委員會推薦採用渦輪蒸汽機。

倒車與機動——在動力系統方面委員會所關注的另一主要問題是,渦輪機能否輸出足夠的倒車及轉向功率,從而使戰艦可以快速機動。僅從航速角度來說,選擇渦輪蒸汽機並無問題,但經過長時間的調查後,委員會需要考慮是否有可能在保留「節省大量重量」這一渦輪蒸汽機重要特性的同時,又能為戰艦提供足夠的倒車動力。

委員會還在謹慎地考慮在Eden號和Waveney號上進行的對比試驗、客運公司所使用的渦輪蒸汽機、海軍部試驗工作的負責人Froude先生的實驗結果以及帕森斯先生的證詞。

選用適當的渦輪蒸汽機可以滿足所有的需求,並且委員會認為戰艦在艦隊中或狹窄水域的機動性不會因此降低。

對戰艦來說至關重要的倒車動力則由每部推進器軸上安裝的倒車渦輪機所提供,這些倒車渦輪將按高低壓串聯佈置,這樣在倒車時將更節省蒸汽。

輪機制造時間——根據設計委員會的調查,現有的幾家供貨商已經熟悉輪機的製造流程並且正在進行類似設備的生產,故而這些供應商在足夠的時間內生產出符合要求的輪機並非難事,不會延誤戰艦的建造。

燃煤儲量和行動半徑——煤倉儲量為2400噸,在考慮到惡劣天氣和煤倉內剩餘的少量燃煤後,戰艦在經濟航速下的續航力為5800海里,在18節航速下的續航力為3500海里。

燃油——戰艦可以攜帶燃油,但燃油在計算續航力的時候並不會被包括在內。

航海艦橋的佈置——委員會認為,在羅經艦橋附近先前通常由木料製成的艦橋結構,如海圖室,擋風板等,應用非磁性金屬製成,由此避免起火的風險。

小艇存放——考慮到新式戰列艦攜帶了很多大口徑艦炮,如何安排小艇存放的位置便成為了一項棘手的事情。尤其應注意戰時戰艦所攜帶的小艇的存放位置,要確保它們在被命中時殘骸應儘可能遠離主炮和司令塔。

住宿——委員會十分關注艦上軍官和水手的住宿問題。考慮到現代化的戰艦相比之前更大、更強,照以前將艦長和艦隊指揮官的住處安排在艦艉的慣例已經變得愈發不合理。就目前而言,主要軍官們的住艙往往離艦橋和司令塔很遠,而他們的職責又十分重要。因此委員會認為在新型戰列艦上,指揮官的住艙應安排在主甲板前部,靠近司令塔,同時應有扶梯通道與艦橋和司令塔相同。軍官的住艙也要安排在主甲板或上甲板前部。在主甲板和下層甲板後部則應為其餘艦員安排足夠的住艙。為全體艦員使用的公共廁所應安排在主甲板最後方。

通訊——委員會建議,戰艦內部的溝通通常應通過電話實現,除部分必需要直接連接的情況外,其餘電話都連接至電話總機(central exchange)。除部分只需安裝垂直管道和由火控戰位連接甲板的情況外,艦上不應安裝傳聲管,而且要注意安裝傳聲管時不應在艙壁上開孔。

裝甲巡洋艦設計

委員會在仔細討論並審核了數種不同的設計方案後,一致決定採用E方案,其基本參數如下:

艦長 540英尺

艦寬 79英尺

吃水 26英尺

排水量 16750噸

輸出功率 40000馬力

航速 25節

航速 25節
武備

武備——8門12吋口徑艦炮,安裝在4座相互獨立的雙聯裝炮塔中。12門12磅反魚雷艇速射炮和5具水下魚雷發射管。

主炮的數量和位置——與戰列艦設計一樣,委員會在考慮到炮口風暴所帶來的影響的情況下,慎重地考慮了裝甲巡洋艦設計中主炮的數量和位置。

委員會認為,相比於戰列艦,裝甲巡洋艦更應注重首尾向的火力,這是出於追擊戰的考慮。儘管有多種方案都具備這一屬性,但委員會認為任何在戰艦的首尾佈置炮塔群的想法都是不現實的。一方面是由於戰艦的動力系統已經佔據的長度、另一方面是由於在首尾佈置的炮塔位置遠離戰艦的重心,這會導致航行過程中艦體的搖晃程度更大。

有一種設計方面是將主炮數量縮減到6門,但這樣所能減少的重量和艦體長度都十分有限,並且會大幅提高每門炮的平均成本,故而委員會決定不採用這一方案。

委員會推薦的炮塔布局是戰艦的首尾和兩舷各佈置一座炮塔,這樣佈置在舷側的兩座炮塔可以向正前方或是正後方開火。舷側的兩座炮塔呈對角線佈置,這樣當一座舷側炮塔無法使用時,另一座舷側炮塔可以越過甲板以有限的射角向另一側射擊。儘管我們預計所有炮塔向同一舷側齊射會帶來很大的炮口風暴,但仍可以確保在舷側擁有6門炮的火力(佔主炮總數的75%),並且擁有良好的射角,此外在任何方向上都至少有4門炮的火力。由於在裝甲巡洋艦上各炮塔相互距離很遠,因此在追擊戰中會比戰列艦們有更多的機會使用6門12吋炮射擊。同樣地,除非舷側炮塔向正前方0-10°角度內射擊,否則各炮塔炮口風暴不會互相影響。

反魚雷艇副炮——與戰列艦相似

司令塔和火控——與戰列艦相似,火控備用戰位應佈置在主桅上。信號員的掩體應成為前部司令塔的一部分。

幹舷與艦炮高度——艦體前部幹舷高度為30英尺,長艏樓延伸到舷側炮塔後,這樣可賦予艦艏及兩舷的3座炮塔更高的位置,確保它們在高海況下也能有效地戰鬥。

裝甲防護——新型裝甲巡洋艦的裝甲佈置可以參考「米諾陶」級。炮塔及炮塔基座裝甲厚度為7英寸;主裝甲帶厚度為6英寸;延伸至艦艏的裝甲帶厚度為4英寸。但主裝甲帶在艦艉方向並無延伸,到尾炮截止,此處橫向裝甲厚度為6英寸。前部司令塔裝甲厚度為10英寸,後部司令塔裝甲厚度為6英寸。

艦體中部防護甲板厚度為1.5英寸,穹甲傾斜段厚度為2英寸。在橫向裝甲後的甲板要更厚一些。

水下防護——儘可能佈置與戰列艦相似的隔艙。

推進系統的種類——委員會推薦採用渦輪蒸汽機。相比於戰列艦,在裝甲巡洋艦上渦輪蒸汽機的優勢更為明顯。

燃煤儲量和行動半徑——煤倉儲量為3000噸,在考慮到惡劣天氣和煤倉內剩餘的少量燃煤後,戰艦在經濟航速下的續航力為5500海里,在18節航速下的續航力為4250海里。

燃油——戰艦可以攜帶燃油,但燃油在計算續航力的社會並不會被包括在內。

小艇存放及住宿——與戰列艦相似。在裝巡上,讓軍官們住在更靠前的位置比在戰列艦上更為重要。

防雷網、航海艦橋的佈置和通訊——與戰列艦相似。

戰列艦和裝甲巡洋艦圖紙

戰列艦和裝甲巡洋艦圖紙
第一階段報告附錄

第一階段報告附錄

表一

設計12吋炮的數量特定方向可開火炮門數合計
舷側前後正前正後
D,D1,D21286418
E12124218
F10104216
G1286418
H1086418
現有戰艦44228

譯註:原文中前後(On Bow or Quarter)和正前正後(Right Ahead or Astern)並無清晰定義,根據文末線圖對比,我認為前後約指艦體中軸線兩側0-45度範圍,正前正後與艦體中軸線重合,並且要考慮到炮口風暴對炮塔射界的影響。

表二

設計12吋炮的數量特定方向可開火炮門數合計
舷側前後正前正後
A864前4後213
B844412
C644前4後211
D866416
E866416

注:儘管委員會選擇的兩個設計案(戰列艦H和裝甲巡洋艦E)在表中正前正後方只能使用4門12英寸炮,但委員會希望在安裝炮口風暴屏風後,以及考慮到舷側炮臺與首尾炮塔的距離後,可能能使用6門炮。但不通過實驗就無法證實上述觀點,因此採用了保守的估計(4炮)以進行更為公平的比較。

表三

受其他炮塔射擊影響時所減少的射界

設計平均每門炮減少的射界
戰列艦D30°
D132°
E炮塔布置於不同平面,無影響*
F
G17°
H16°
裝甲巡洋艦A10°
B30°
C15°
D
E

表一二三列出了委員會正在討論的數種設計在艦炮火力方面優點。

表一二的最右列為向舷側、前後以及正前正後方可射擊的炮門數之和,通過數字展示了各設計之優點,其數值得分可以在一定程度上代表戰艦全方向的火力投射。

從表一二中可以看到委員會所推薦的戰列艦設計(即設計H)有著最高的數值得分(18),儘管也有其他設計獲得了同樣的得分,但相較於設計H,其排水量要超出1000-3000噸,並且並沒有因為額外搭載的兩門炮獲得更多的優勢。

委員會推薦的裝甲巡洋艦設計(即設計E)同樣得到了最高分,並且只有設計D可與之匹敵。

但相較於設計E,設計D的問題在於,其舷側炮塔只能向一側射擊,而在對側炮塔損壞時,設計E的舷側炮塔可以在有限的射界內向對側射擊(約30°)。換句話說,設計E的舷側火力生存性更好。

兩種設計中正前方最多可使用4門炮(或6門,詳見上文註釋),並且除了舷側的兩座炮塔外,所有炮塔都可以向兩側射擊。

而新式戰列艦和裝甲巡洋艦相較於現有的戰列艦的巨大優勢將在表四後的內容裡詳細闡述。

表三展示了不同設計中,受其他炮塔射擊影響時炮塔所減少的射界。可以看到除戰列艦設計E和F外,委員會推薦的設計在此方面都要比其他設計好得多,無論如何,影響射界的主要因素就是炮口風暴。

表四

戰列艦設計H與現有戰列艦的對比

H方案現役型號
12吋艦炮數量104
同等火力下戰列線長度1:2
舷側齊射炮口能量383,000 ft.tons.145,000 ft.tons.
同等舷側火力下戰列線長度1:2.6
平均每門炮所需排水量1785噸3750噸
戰列線中每門炮主要成本175,000£280,000£
每門炮每年所需維護費34,800£62,300£
航速21節19節
續航力

——經濟航速

5,800海里5,790海里
——16節下4,000海里3,000海里

從表四中可以看出,新型戰列艦在各方面都有著巨大優勢。

而新型裝甲巡洋艦則沒法與任何現役戰艦相比較,她們事實上是快速戰列艦。

對於新型戰列艦而言,想要獲得同等的舷側火力,那麼新型戰列艦所組成的戰列線其長度僅為現有的一半。這一優勢所帶來的不僅僅是艦隊快速機動和集中火力的優勢,更關鍵之處在於單次齊射巨大的威力,是現役戰列艦的2.6倍。

毫無疑問,考慮到艦炮的威力,由於在12吋炮可有效作戰的距離上,更小口徑的艦炮(現役戰列艦裝備的口徑低於12吋的二等主炮)很難對敵造成殺傷,無論戰艦裝備了多少小口徑火炮,它們都不能與一門12吋炮相抗衡。

艦炮的價值必須以單發炮彈的傷害來衡量。例如在距離相同的情況下,雖然8或9發6吋炮彈的傷害總量與1發12吋炮彈相同,但6吋炮相互獨立的命中不如12吋炮將能量集中在一點上的效果好。

當然有人可能會反駁到,小口徑炮的射速更高,所以在近距離其猛烈的火力可以打擊敵方士氣。但由於新型戰列艦具有航速上的優勢,因此可以選擇在遠距離作戰,這樣小口徑炮射速高的優勢也就不復存在了,因為在這種情況下,決定艦炮射速的不是裝填時間,而是炮彈飛行時間,因為為了保證炮擊的準度和有效性,必須觀察落點,在此之前開火是沒有用的。

因此哪方最大口徑艦炮的數目更多,哪方就能在遠距離交戰中取得優勢。此外,裝備統一口徑的主炮也是優勢之一。

裝備多種艦炮就意味著需要為每種艦炮配備單獨的火控系統。並且12吋炮的交戰距離並不適合9.2吋炮和6吋炮,這樣一來火控難度便會直線上升。

但除上述論點外,單純從經濟性的角度來看待問題或許是最重要的。

正如前文所述,為了比較我們花這麼多錢造出來的戰列艦到底有何價值,我們只需考慮12吋炮即可。現役型號的戰列艦裝備有4門12吋炮,而新型戰列艦則有10門。如表4所示,戰列線中每門炮的最初成本之比為16:10(新型戰列艦:現役戰列艦),但如果我們從炮口能量的角度來看,這一比例將被放大至26:10。換句話說,3艘新型戰列艦就能提供相當於8艘現役戰列艦的戰鬥力。

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