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【地摊文学2】大不列颠一等巡洋舰入门 1870-1910,施工中

 我是火狐 2016-06-29
ORLANDO CLASS

英国第一级配备三涨式蒸汽机的装甲巡洋舰——奥兰多级(Orlando class)

在Imperieuse级设计和建造时,皇家海军在防护巡洋舰方面产生了一个极其成功的设计,这就是后来的奥兰多级装甲巡洋舰的母型HMS Mersey,Mersey级排水量4050吨,蒸汽机功率为4500马力,使她轻松地达到了18节的常压最大速度。两门1888式8英寸炮(后来换装的)和多达十门1880式6英寸26倍径炮使她具备了和大型巡洋舰一搏的能力。仅仅21万英镑的价格,使Mersey级对于需要大量舰只防御商路的皇家海军来说极具吸引力。虽然Mersey级本身仅建造了四艘,但经过把装甲甲板换为水线装甲带、船型稍做扩大而来的奥兰多级装甲巡洋舰却分两个财年批准建造了七艘之多。皇家海军钢制巡洋舰队遍布世界海洋的时代缓缓揭幕了!

Mersey级,便宜又大碗的好船



奥兰多级基本任务的变化

在70年代到80年代初,皇家海军对应建造的装甲巡洋舰在火力、防护和速度上都务求至少与敌军同类舰只相当,甚至要求胜出,以求在商路的保卫战中能够一举歼灭敌舰。我认为经过70年代海军萧条的时期,皇家海军发现少量的大型装甲巡洋舰根本无法在全球与敌军的同类舰只对抗,因为对方可以采用避实击虚的战术,令英国人防不胜防。那么要控制全球的海洋,必须拥有足够的巡洋舰组成分舰队,分片追踪和消灭小规模的袭击舰群,这样的策略就要求皇家海军要有足够的装甲巡洋舰用于全球部署,成本上当然就得相对低廉,但性能上又不能下降太多,成功的Mersey级当然成了试制这类巡洋舰的首选范本。

在Mersey级基础上设计的奥兰多级装甲巡洋舰,成了皇家海军全球部署、全球保障的实践者。这段是我自己的看法,不对的话,老大们可劲儿拍砖。

首先介绍一下奥兰多级的防护水准
奥兰多级是完全的钢壳巡洋舰,从Mersey级防护巡洋舰扩大改进而来,因此增加了水线的垂直装甲,在奥兰多级的防护布局里面我们可以看到,她仍然采用了和Imperiuse级类似的装甲盒结构,由水线装甲带+装甲甲板+前后装甲隔堵构成盒状。装甲带(图中窄窄的黑色条)为钢锻铁复合装甲,甲板和隔堵为锻铁装甲。




但这个装甲盒的侧面是一条什么样的装甲带呢?它长200英尺,占全舰长度91.5米的2/3,高度为5英尺6英寸,5英尺6英寸有多高?只相当于167.6厘米。就是说这条装甲带长度倒是挺长,只可惜太窄了。北洋水师的装甲巡洋舰经远级,是德国头一次设计的装甲巡洋舰,装甲带高度为5英尺11英寸,这是这个颇受诟病的装甲带(当然还有一个更重要的原因是接缝不是啮合的),尚且比奥兰多级宽了12.7厘米。奥兰多级的这条水线装甲带厚度为10英寸(254mm),不过与前代不同的地方是它属于复合装甲,就是钢和锻铁复合,但是不清楚是钢面铁甲还是反过来铁的一层在外面。这道1.67米高的装甲带在实战中恐怕不能对机舱锅炉舱形成有效的保护,不如把重量节省下来加强到只有2-3英寸厚的装甲甲板上,取消这个象征性的装甲盒。

装甲甲板是以2英寸的厚度覆盖了该舰的全长,并且在舰身两侧的内部有3英寸的穹甲,这是Mersey级的遗迹,前后装甲隔堵为16英寸厚的锻铁。在奥兰多级上,指挥塔的装甲有了很大的加强,厚度达到12英寸(305mm)。

其次是奥兰多级的动力,奥兰多级的母型HMS Mersey是皇家海军第一批在设计中就取消了风帆的防护巡洋舰,奥兰多继承了她的设计。为了能追上航速有14-15节的俄国和法国装甲巡洋舰,她采用4部双筒锅炉,在最初的方案里是准备上和Imperiuse级一样的倒缸康帮蒸汽机,但是在图纸交付之前还是决定改为更能利用蒸汽压力的三涨式蒸汽机,这是皇家海军首次在装甲巡洋舰上使用三涨机。推进器为双轴,常压工作功率为5500马力,比Mersey级高了足有1000马力,所以虽然排水量比母型大了1500多吨,常压最大航速仍然能够保持17节的高速。在锅炉舱增压的特殊条件下,她可以达到8500马力的功率,使最大航速达到18节。这样的速度在当时的装甲巡洋舰中还是出类拔萃的,比她早一年于1886年服役的俄国装甲巡洋舰Dmitri Donskoi号航速为16.5节,1885年服役的法国露炮台巡洋舰Vauban级航速仅为14-14.5节,1887年服役的经远级为16节。奥兰多级载煤900吨,可以在10节经济航速下达到1万海里的航程,堪称那个时代最好的巡洋舰。


最后是奥兰多级的火力。为了降低成本,奥兰多级的排水量只有5600吨,比Imperiuse级少了将近3000吨,因此火力上主要是减少了两门9.2英寸(234mm)主炮,她在设计中和Imperiuse级一样原先准备使用18吨重的9.2寸炮,但最终上舰的是与Imperiuse级完全一样的32倍径9.2寸炮,因此她的主炮只是给予了同大型舰对抗的一定可能性。主要的火力还是两舷一共10门6英寸(152mm)26倍径炮,布置在后部敞开的炮塔里,位置在两舷副炮群的首尾,如下图。此外她还有6门40倍径6磅炮和10门3磅炮。
在1895-1897年间所有奥兰多级巡洋舰都把副炮换成了6英寸速射炮。插一个小插曲,因为主炮的生产滞后,奥兰多级在1887年的检阅中几乎都还是装备有木制的9.2英寸假炮


总的来说,奥兰多级是皇家海军第一级比较成功的装甲巡洋舰,她的航海性能不错,续航力大,火力适度,并且价格便宜可以大量建造,为后来大批量建造的各型装甲巡洋舰立下了不错的榜样。主要缺点就是她的水线装甲带太窄,对方的炮弹要命中它还真不容易


奥兰多级装甲巡洋舰性能数据
排水量  5600吨
长×宽×吃水 91.5×17.07×6.86米
动力    常压状态5500马力/航速 17节   强压通风状态8500马力/航速 18节
续航力  10000海里/10节 载煤正常状态900吨
装甲    水线装甲带厚254mm(复合装甲),高1.67米;装甲甲板厚50-76.2mm,装甲盒前后隔堵厚406mm(锻铁),露炮台装甲墙厚152mm,副炮炮塔厚127mm,指挥塔厚305mm
火力    234mm/32倍后装线膛炮×2×1(1895/97年改为新型的30倍径炮),152mm/26倍后装线膛炮×10×1(1895/97年改为速射炮),6磅速射炮×6×1,3磅速射炮×10×1
乘员    484人

曙光女神号  1886年2月开工 1889年7月服役
澳大利亚号  1885年4月开工 1888年10月服役
加拉的号    1885年4月开工 1889年3月服役
不朽号      1886年1月开工 1889年7月服役
Narcissus号 1885年4月开工 1889年7月服役
奥兰多号    1885年4月开工 1888年6月服役
无惧号      1885年4月开工 1889年7月服役


奥兰多号




澳大利亚号




1889年舾装中的曙光女神号




英国一等巡洋舰的更新淘汰

英国的19世纪的装甲巡洋舰往往在一线服役时间都很短,这首先并不能说明英国太有钱,主要的原因还是为了维持霸权,一定要保持一支较为先进并且规模庞大的舰队,而19世纪后半叶技术发展速度太快,我们下边以英国装甲巡洋舰的航速表现为例来看一下1877-1892年间动力设备的巨大进步:下图中的年份是各个级别的一等巡洋舰首舰服役时间




因此常压最大航速仅仅12.25节的香农级即使不考虑轮机老化航速下降的问题,到了1887、1888年左右也就没有什么使用价值了,与其让她在役天天花钱养着,不如退役来得干净啊。


1886-1898,没有新装甲巡洋舰的13年

奥兰多级装甲巡洋舰相较前面三个级别相当于二等战列舰的先辈来说,是比较成功的了,但是以怀特为首的海军部设计师们,看到了锻铁装甲带的一大缺点就是防弹效果不理想,要抵挡法国的239mm和俄国的203mm火炮,没有10英寸以上的锻铁装甲根本是不够用的。而这就意味着,英国的一等巡洋舰必须要背着重达几百吨乃至上千吨的铁块在海上机动。

英国在全世界范围内都有比较重要的航运线路,战争时期俄国和法国都可以事先把装甲巡洋舰部署在太平洋、加勒比等地,或者隐匿在中立国港口,一旦开战就四处出击。为了保护这么大范围的航路,事实对英国的一等巡洋舰提出了苛刻的要求,航海性能要好、居住性要好、续航力要大、食品和淡水储备多,才能保证舰员有充足的体力和士气,因此英国的一等巡洋舰往往是同时期海上自持力最大的巡洋舰。

海上自持力大是不错,但为什么其他国家就不模仿英国船呢?因为提自持力是要付出很大代价的,比如舰员每人1.5立方米的住舱容积,这基本上可以满足水手们的住宿要求(注意不是普通人,是水手),如果要保障舒适性,可能就要扩大到1.9立方米,1880s的一艘一等巡洋舰上一般有500-600名水手,这样就要增加200-240立方米的舱室容积(差不多一个较大的轮机的体积)。而每人增加每天一升淡水供应,不考虑制淡机的情况下,600人×20天×1升=12000升,就是12吨水,重量上如果换成一门4.7寸速射炮加弹药是足够的。我只要每人每天少喝一升水,就可以多一门120mm速射炮,何乐而不为?

因此英国海军部对于他的舰船设计肯定要在重量上一抠再抠,经过慎重的考虑,怀特和海军部都认为放弃华而不实的锻铁装甲带是可取的解决办法,这样他们可以把节省下来的重量分配给装甲甲板,让装甲甲板承担主要的防护任务。另外在巴纳贝的时期,速射炮还没有出现,因此副炮和上层建筑基本上属于无防护区域,在对方火炮射速大约2-5分钟一发的情况下,这种设计还能够容忍,但当对手的火炮出现了每分钟3-5发的射速的时候,继续在完全无防护的副炮炮位里战斗的人们真是十分勇敢的。节省下来的重量还有一部分被怀特分配到了副炮和上层建筑的防护上,全面防护的思路开始喽!

在这一新的阶段,皇家海军对法俄继续大建装甲巡洋舰不予理会,一门心思把他的一等巡洋舰队改造成了以大型防护巡洋舰为主力的海上武装。


BLAKE CLASS

大不列颠第一级编入一等的防护巡洋舰——布雷克级(Blake class)



出于全球任务的考虑,海军部给怀特在新一级一等巡洋舰上设定的指标十分苛刻,最高航速22节和15000海里/10节的续航力!
布雷克级是皇家海军首次在一等巡洋舰上放弃使用水线装甲带,因此在防护的设计上十分的谨慎,她的装甲甲板厚度无论比Mersey级还是奥兰多级都增加了不少。布雷克级装甲甲板横剖面是由中央一块高于水线18英寸(457mm)的水平装甲板,加上两侧斜斜深入水线以下船体,同船壳连接的斜装甲板构成,以下引用北洋水师网站的Mersey级穹甲剖面来解释:



Mersey级的穹甲布置和布雷克级的基本相同,她的穹甲水平部分为2英寸(50.8mm)厚,倾斜部分为3英寸(76.2mm)厚,而到了布雷克级上加强到水平部分3英寸(76.2mm)、倾斜部分6英寸(152mm)!在19世纪80年代仍然很近的交战距离条件下,这6英寸厚有着几十度斜角的穹甲,还有它背后的煤舱,所起的防护作用不比10英寸的铁甲来得差,当然还不知道当时的怀特是否清楚斜甲对于防护能力的裨益。

布雷克级还把省下水线装甲带的重量一部分用于防护主炮和在炮廓里的4门副炮,主炮的炮盾厚度为4.5英寸(114mm)、炮廓的装甲厚度为6英寸(152mm)。当然还有6门位于上甲板的6英寸副炮,由于重心的问题它们无法都装上厚厚的炮盾,因此在设计上把它们之间的间距尽可能扩到了最大,以免一弹击毁两炮,从那时的标准来看这也算是尽人事了[mood79],另外司令塔的装甲厚度仍然保持在足以抵御8寸主炮的12英寸上。


在动力上布雷克级的设计真是煞费苦心,为了降低穹甲的重心,怀特将穹甲顶部的水平部分压得很低。但是三涨式蒸汽机可不买帐,你虽然设计得低,但我是不会弯腰的,结果是蒸汽机的汽缸顶出了水平装甲。为了保护重要的汽缸不被敌弹直接命中,怀特又在高出水平装甲的汽缸周围布置了一个斜面装甲,在动力段看来这个穹甲有些阶梯状金字塔的味道了[mood43]。在试航中,布雷克号以锅炉强压通风状态达到了20000马力航速21.4节,姊妹舰布伦海姆号则达到了21.8节,另外两舰的续航力最大为10000海里/10节,虽然两项重要指标都没有能符合海军的要求,但这只能说明海军部对于新巡洋舰的期望有点太高了。同时期完工的俄国装甲巡洋舰留里克号的常压航速为18.7节,法国的Dupuy de lome号为19.7节,布雷克级的常压航速则达到了13000马力 20节,另外还能够在19节高速段保持相当长时间的巡航,这一高速巡航能力在长途追击作战中非常有利。但是试航的结果表明强压通风再也不能作为一个常用的手段来提高航速,随着锅炉和蒸汽管压力的水准日见升高,在强压通风状态下蒸汽对锅炉和管路的加快腐蚀的程度越来越恐怖,以至于1899年布雷克号就不得不更换所有的锅炉,从此以强压通风方式来提高航速的办法就很少再使用了。在高速的前提下,布雷克级为了达到至少10000海里的航程,使用了一种独特的动力布局,一共4部三涨式蒸汽机分为两组,布置在一堵纵向水密墙的两侧。全速状态下4部主机全部开动,分别驱动两根主轴,巡航状态下前面的两台蒸汽机将用离合器从主轴上摘下来,以实现巡航的经济性。主机舱布置见下面的简图:



在武备上,布雷克级在设计中与前两级有一个重大区别在于,方案里就已经把6英寸速射炮直接作为副炮,使得服役时的布雷克级比前两级装甲巡洋舰的火力大增。实战中她的10门6英寸速射炮的火力相当于奥兰多级同样10门架退式后膛炮的两倍左右。(下图为布雷克级上甲板上的6英寸速射炮炮塔,注意它是后部敞开的。把副炮分别布置在主甲板和上甲板以保证副炮间最大间距的做法,在怀特后来的设计中极为常见,可以看到图中另外一座副炮有多么远,而在它们俩中间的下一层甲板还有一门隐蔽在炮廓中的6寸炮)



布雷克级在主炮上仍然是两门9.2英寸(234mm)32倍1880式单管炮,但是配备在了114mm厚的后部敞开式炮塔里面,装甲胸墙不再能提供有足够把握的防护喽。
在鱼雷武备上布雷克级做了简化,奥兰多级有多达6支457mm鱼雷发射管,而布雷克级只有4具356mm鱼雷发射管。所幸的是怀特在布雷克级的设计上,终于不能容忍巡洋舰暴露于鱼雷的巨大威胁之下了,他为布雷克级配备了一等巡洋舰上第一批防雷网。(见下图,标准维多利亚涂装的布雷克号,舷侧斜置的杆子是防雷网撑竿)在近岸封锁任务中皇家海军现在不得不面对法国、俄国、德国乃至于许多国家廉价的鱼雷艇,它们体积小速度快(22-25节左右),虽然当时的鱼雷射程还只有不到800码,但是鱼雷艇上执行任务的一般都是狂热的疯子(黄海海战中北洋的大型鱼雷艇福龙号曾经冒着炮火,最后接近到距西京丸仅仅50米处发射鱼雷,军令部长桦山资纪如果用力甩出自己的望远镜,都能扔到福龙号上去)

姐妹舰布雷克号和布伦海姆号




布雷克级一等防护巡洋舰性能(近代化巡洋舰的典型)
排水量  9150吨
长×宽×吃水 121.84×19.81×7.32米
动力    常压状态13000马力/航速 20节   强压通风状态20000马力/航速 21.4-21.8节
续航力  10000海里/10节 载煤正常状态1800吨
装甲    装甲甲板顶部厚76.2mm,斜面厚152mm,主炮炮塔厚114mm,副炮炮廓厚152mm(只有四门主甲板的副炮在炮廓中),指挥塔厚305mm
火力    234mm/32倍后装线膛炮×2×1,152mm/40倍QF(quick fire速射炮)×10×1, 3磅速射炮×16×1
乘员    570人

布雷克号    1888年6月开工 1892年2月服役
布伦海姆号  1888年10月开工 1894年5月服役

关于防雷网的简单历史和作战运用,请见拙作《鱼雷止步》http://bbs./showt ... 3%C0%D7%D6%B9%B2%BD


1890年,船台上的大批近代化舰船

19世纪30年代开始,蒸汽动力不仅仅在无风条件用于拖曳战列舰和巡洋舰了,部分战斗舰船也开始配备蒸汽机作为辅助动力,但是由于蒸汽动力的不可靠和不经济,战斗舰艇上的风帆仍然被保留了近60年。50年代末开始,主力舰开始披挂舷侧装甲,但是由于锻铁的抗弹性能不佳,要对抗当时的滑膛炮和前装线膛炮,也必须有8英寸或者更厚的装甲,这样由于主力舰的重型化,导致其吃水增大干舷减少,航海性能上与巡洋舰级的差距不断扩大。19世纪60年代,怀特海德发明的实用化自航鱼雷出现了,自航鱼雷对海战的影响不亚于火炮,它使得行动迟缓得主力舰面临了更加巨大的威胁。

在19世纪70年代到80年代末,各种技术因素使得主力舰的价值多次被海军界置疑:主力舰使用风帆的机动性比较差,在快速的巡洋舰面前甚至有被反复撞击的危险;同时它们实施机动的耗煤量不是一般国家能够承受的,相对于航海性能好又经济的巡洋舰也没有优势;皇家海军自17世纪以来一贯执行的主力舰队近岸封锁战略,又面临着大批蜂拥而上的鱼雷艇的严重威胁。
总之在这一阶段设计和服役的战列舰(铁甲舰),有着费用昂贵、用途单一、航海性能差和易受鱼雷艇攻击的种种缺点。

1879年服役的铁甲舰无畏号,它低矮的干舷是那个时期相当一部分铁甲舰的标准外观,设计如此的舰艇自是受着当时材料性能与战术的影响有其道理,但是它航海差是勿庸置疑的。

一艘强大的主力舰随着90年代的曙光出现在海平面崭露她的英姿,前无畏舰的时代就要来到了!

同一时间在法国的Lorient造船厂船台上施工的Brennus号战列舰上出现了最早的一批二级主炮——单管6.4英寸45倍径速射炮炮塔,该舰没有冲角,而且首次装备了Belleville水管锅炉,使航速也达到了惊人的17.5-18节。那时正在意大利拉斯佩济亚船厂船台上紧张施工的Re Umberto级战列舰Sardegna号,由于意大利追求高速的传统,竟然在日后的试航中取得了20.1节的超高航速!虽然她们是以大幅牺牲装甲厚度为代价,但是她们日渐提高的航海能力正在把大批80年代中期服役的装甲巡洋舰淘汰出局。

同时全新的一大批装甲巡洋舰正在两个大西洋两岸的船厂里紧张的施工中。

美国的装甲巡洋舰纽约号,6门8英寸炮,最高航速20节


中型的意大利装甲巡洋舰马可·波罗号,6门6英寸速射炮、10门4.7英寸速射炮,由于船比较小,最高航速17.8节。


排水量高达11690吨,巨大的俄国装甲巡洋舰留里克号,航速18.7节,4门8寸炮和16门6寸炮。



中型装甲巡洋舰法国的Dupuy De Lome号,此时正在布列斯特海军船厂建造中,最高航速19.7节,2门7.6寸炮和6门6.4英寸速射炮。



中型装甲巡洋舰法国的Amiral Charner级,到1890年底四艘全部动工,最大航速18.2-19节,2门7.6寸炮和10门5.5寸速射炮。



紧跟着在第二年还会有奥匈帝国海军的玛利亚·特里莎皇后号,中型的装甲巡洋舰,最高航速19.35节,2门240mm炮和8门150mm速射炮。



之前皇家海军不遗余力建造的大批装甲巡洋舰,现在在这些新舰面前,由于缺少三涨式蒸汽机和速射炮,都要面临技术淘汰了。皇家海军一方面对配备有三涨机的奥兰多级进行了大力的火炮改造,另一方面加紧推出了大量投建的一等防护巡洋舰——埃德加级。

[ 本帖最后由 蒸汽装甲舰 于 2007-2-11 15:49 编辑 ]

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