铁甲时代的开端：勇士号与英国海军的转型|勇士号铁甲舰|战列舰|护卫舰|舰船|装甲舰|铁甲时代

我们继续回顾世界装甲舰舰队的发展历史，通过其中的个别代表舰来了解，比如英国的“勇士号”（Warrior），关于它的建造过程我们之前已经介绍过。今天，我们将更近距离地了解这艘船。提醒一下，文中会提到英寸、英尺、码等单位，因为我们讲的是英国海军，所以需要注意这些单位。

在上一篇文章中，我们已经大致介绍了这艘船的外观和性能指标，同时重点讲解了它的火炮。但不要忘记，这毕竟是一艘“装甲舰”，所以接下来我们来讲讲它的装甲防护。

在设计新舰时，英国造船师对这个问题采取了非常“严谨”的态度。在舰船设计阶段和建造期间，他们进行了大量准备工作，以研究最适合护卫舰的装甲系统。应专门成立的委员会的倡议，在希布里内斯（Shiburness，也许是拼写错误并没有找到这个地方。）进行了大量对装甲板的实弹射击试验。根据这些试验结果，委员会会给出关于装甲制造技术、最优厚度、安装方式以及其他重要细节的建议。其中一些对项目技术条件影响最大的试验，我们会详细介绍。

这些试验中包括了对装甲炮台“忠诚号”（Trusty）的射击实验。这是一艘已退役的舰船（顺便说一下，它上面首次安装了装甲炮塔！），专门改装用于试验。它遭受了不同口径火炮的射击，这些火炮既包括英国海军现役装备，也包括当时刚刚制造出来的火炮，其中就包括由曼彻斯特惠特沃思工厂制造的90磅炮。

“勇士号”部分剖面示意图

顺便提一下，在进行这些试验射击时，“忠诚号”炮台并不是唯一遭殃的对象。1858年，还进行了一系列针对舰船“阿尔弗雷德号”（Alfred）甲板上安装的铁板的射击实验。同时，对HMS Erebus（厄瑞玻斯号）和“流星号”（Meteor）的炮台也进行了射击试验，这些试验同样证明了厚橡木衬板在装甲下的重要性。有趣的是，“流星号”的木质船体展现出了比“厄瑞布斯号”的铁质船体更强的抗打击能力，因为铁船体在震动中龙骨框架会产生位移。

根据这些试验结果，英国海军部（Admiralty）得出的结论是：在理想条件下，四英寸（约100毫米）厚的装甲总是可能被穿透，但五英寸厚、配有二十英寸厚衬板的装甲则不容易被破坏（这就是“多一英寸的效果”，开个玩笑）。正是基于这一判断，设计师认为在装甲舰上安装4.5英寸（约114毫米）低碳锻铁装甲就足够了。侧舷装甲形成了舰船的“要塞区”（citadel），在装甲上开有26门炮的炮口，而船首和船尾则没有装甲保护。

补充说明：法国“光荣号”（Gloire）则安装了厚度为120毫米的锻造装甲（主装甲带），上层装甲带厚度为110毫米。

法国装甲舰光荣号（La Gloire）

与此同时，还进行了实验以确定装甲下衬板的必要性及其最佳厚度。这里同样采用了“实船实验”的方式。为此，选择了一艘老旧舰船“赛努斯号”（Sinus/直译：海湾），在其木质船体上直接覆盖了4英寸和6英寸厚的装甲板，但没有任何衬板或金属加固。射击距离较近，使用的是68磅重的炮弹。

装甲虽然能承受炮弹命中，但船内的检查结果令人不安。如果炮弹穿透装甲，内部结构的破坏相对有限，但装甲板承受冲击的震动对木质结构却是致命的。木构件开裂、断裂，螺栓被震出，木质框架被破坏，无法承受装甲板的巨大震动。结果，船只在试射中受损严重，而修复只能在船坞完成。在实战中，这艘船几乎肯定会被毁。

因此，能够缓冲炮弹冲击震动的衬板成为必要配置。如果没有衬板，就必须采取额外措施加固船体。最终，“勇士号”（Warrior）上的衬板厚度达到了457毫米（16英寸），而光荣号（La Gloire）则为660毫米。

补充说明：根据O. Parks的记录，还曾尝试使用厚橡胶和压缩棉作为替代衬板，但这一方案被认为毫无效果。

“勇士号”装甲布局示意

同时，委员会指出，与锻铁相比，更适合使用退火废铁（annealed scrap iron）来制造装甲，虽然这种材料的装甲制造工艺非常复杂且耗时，同时也可以使用轧制铁（rolled iron）。

补充说明：在1859年8月（“勇士号”下水后），对安装在“无畏号”的不同类型装甲板进行了试验。结果表明，轧制铁板比钢板效果更佳，同时发现层叠装甲的防护效果不如整体装甲。

有趣的是，这些试验并未结束。在随后的一段时间内，还进行了大量实验，以确定船体最理想的倾角以及装甲与船体的固定方式。最初提出用螺栓固定装甲板的方法未能奏效——炮弹虽然未能穿透装甲，但冲击产生的震动会破坏螺栓，使装甲板被震松甚至脱落！还进行了多层装甲的实验。

装甲舰船体结构

基于这些实验结果，决定在最初的装甲舰上仅保护船体中部，即水线及炮座水平。最终，“勇士号”的装甲带长度为64.9米（213英尺）。装甲板自水线下延伸1.52米，高度延伸至上层甲板的横梁（装甲带在水线上方高度为4.88米）。在装甲船体两端安装了与主装甲带同厚度（114毫米）的船首和船尾横向装甲板，高度同样延伸至上层甲板。

船首和船尾未装甲保护，其中包括舵和螺旋桨。部分通过在水线以下安装防水平台进行补偿，这些平台可以限制进水量，在船体高于平台处受损时保持船尾和船首的浮力。

船体结构（示意图）

装甲带板（每块装甲板长度为4.65米，宽度1米，重量约4吨）水平铺设在双层柚木衬板上。内层衬板的木梁厚度为12英寸，水平固定在铁质船体上，外层衬板的6英寸木梁则垂直铺设并连接到内层。装甲板固定在衬板上，并通过圆锥形螺栓（长度810毫米）与船体连接，螺栓穿过衬板的两层。螺栓头平齐嵌入装甲板内，船体内部拧上螺母固定。装甲横向隔板（traverse）板也采用同样固定方式，但衬板使用英国橡木，相较于柚木更容易因潮湿而腐烂。

水平面上的装甲板接缝采用“榫槽式”连接，下缘有凸舌。后来发现，这种固定方式强度不足，因为炮弹击中接缝附近时，会在距离接缝150–200毫米的地方劈裂装甲板。随后建造的装甲舰不再采用这种连接方式。

为增强船体在炮口区域的强度，上下加设纵向加劲结构，铁质船体在加劲结构下加厚，由两排厚度为½英寸的铁板组成。加劲结构通过两条角铁条固定到船体上。在炮口区域，装甲总厚度达到7英寸。此结构后来在爱德华·里德（Edward Reed）设计的装甲舰上得到了发展。

“勇士号”装甲总重量约为1000吨，衬板总重量约为375吨。

上层甲板

早在那时，英国人就考虑到了甲板的防护——炮台甲板和上层甲板都铺设了厚15.7毫米的铁板，固定在梁上，然后在上面覆盖木质铺板。

“勇士号”装甲舰上的最后一个装甲部件是舰长舱（后来称作战斗指挥舱），位于上层甲板的船尾，呈椭圆形，尺寸为4.5 × 2.7米。舱体同样覆盖4.5英寸（114毫米）的装甲，衬以厚12英寸（305毫米）的柚木木梁。下层木梁固定在甲板梁上。不过，这个“堡垒式舱室”设计用于指挥舰长，但并不实用——因为舱内没有任何传令装置，无法真正指挥舰船。所以这个舱室基本上没有被使用。

最后，简单介绍一下英国装甲舰的动力装置。“勇士号”装备了由“约翰·潘恩与子公司”（John Penn & Sons，格里诺克）制造的水平式柱塞蒸汽机，并配有喷射冷却系统。

正如O. Parks所写：“‘潘恩’公司的柱塞蒸汽机是当时最好的海用蒸汽机，而安装在‘勇士号’上的这台机器（指示功率超过5000马力）长期以来一直是为战舰设计的最强动力装置。”

“勇士号”中部剖面——蒸汽机示意图

这台蒸汽机（额定功率1205马力）有两个气缸，其轴线位于水线下方2.13米处。当时，这台蒸汽机的气缸被认为是世界上最大的船用气缸（直径3.76米，另据资料为2.845米），不仅是为船舶建造的最大气缸，也是当时所有制造气缸中第二大。该装置能够将旋转直接传递给轴，这是柱塞蒸汽机的一个特点。

舰上装有10个飞跨式锅炉（每个锅炉4个炉膛），分布在两个锅炉舱：蒸汽机的前舱和后舱各5个锅炉。锅炉的加热面积为1849.33平方米（19906平方英尺），工作蒸汽压力为1.55公斤/平方厘米（22磅/平方英寸）。

在70年代初对“勇士号”进行大修时，锅炉被更高效的新型锅炉替换，加热面积增加到2209.14平方米（23779平方英尺），蒸汽工作压力提高到1.75公斤/平方厘米（25磅/平方英寸）。

锅炉舱

装甲舰采用一台格里菲斯（Griffith）双叶螺旋桨（重量按Parks数据为10吨，另据说为26吨），材质为炮铜，直径7.5米。航行时，如果使用风帆推进，螺旋桨可以通过其上方的专门井口提升到甲板上。有趣的是，这个螺旋桨被认为是可升起螺旋桨中最大的一种，升起它需要约600人力，几乎相当于整艘装甲舰的全体船员。后来在维修中，这个升起井被取消，双叶螺旋桨被换成新的并固定在轴上（考虑到原先升起所需的人力，这也不足为奇）。

除了主机械装置外，舰上还装有一台40马力的小型蒸汽机，用于驱动水泵、通风机和提升锚链（不过蒸汽绞盘直到该类装甲舰服役约12年后才安装）。

装甲舰蒸汽机

从“停止”状态启动时，加热好的蒸汽机在11秒内就能达到全速运转（当然，螺旋桨也同步运转）。反向减速则需要31秒。全速前进切换到全速后退则需要49秒。不过，操控性方面存在问题。

蒸汽锅炉炉膛

“勇士号”使用了普通直舵，舵叶的浸入面积为12.08平方米（130平方英尺）。后来根据操纵性能试验结果，这个浸入面积被增至16.72平方米（180平方英尺）。然而，舵机驱动仍然不理想，舵角只能达到18–25度，而要旋转到这个角度，需要在舵柄与舵轮之间设置多组滑轮系统。整个操作过程需要多达40名船员！

装甲舰舵轮

正如O.帕克斯所写：“……有一次，‘黑王子号’（‘勇士号’型的第二艘舰）在舵偏离纵向中心线30度时进行循环操舵。舵转到这个位置花费了1.5分钟，而完成一次完整循环则用了8.5分钟。在舵轮和辅助滑轮上，共有40名船员在操作。”在这样的舵机驱动下，在狭小区域里根本无法快速转向！

后来测得的速度显示，当同时使用帆和蒸汽时，平均航速约为16节，最高可达17.25节（根据O.帕克斯的数据，在测量海里上“勇士号”单用蒸汽航行速度为14.3节）。总体来看，根据使用经验，装甲舰的动力系统评价很高：制造精良、维护可靠。舰长科克伦在首航弗里格特号至直布罗陀的报告中写道，从里斯本出航后，几乎整整一天都能以13～14节航速航行，蒸汽机没有出现任何故障。后来，“勇士号”在英吉利海峡舰队服役期间，还参加了多次对比试验，多次确认了这一航速。

此外，也不能忘记，蒸汽“勇士号”需要消耗煤炭，设计储煤量为800～850吨，这几乎占动力装置总重量（1720吨）的一半。据计算，这个燃料储备足以支持：满速航行1170海里（约83小时）、12.5节航速航行1420海里（约114小时）或11节航速航行2100海里（约191小时）。当然，还有帆助航，这一点也没有被忽略。

锅炉舱剖面图

1864年，在进行了三年的航行后，这艘装甲舰被解除武装并入坞进行部分维护工作。具体来说，更换了炮台甲板，将螺旋桨改为固定式，在舱口下方开了装甲孔，加装了舱室舷窗。原本还计划用装甲保护舵机和螺旋桨，但到1867年初接到紧急命令要求舰船重新武装，这些额外工作未能完成。1868年4月，在斯托克湾进行的新试航中，“勇士号”经过六次航行测得速度为14.079节，指示功率为5270马力；在6小时海上试航中航速达到13.936节，功率5092马力。此时，装甲舰的排水量为9200吨。

装甲舰“勇士号”

早在1867年，还进行了配备增大舵面积的新舵试验，但结果仅比原舵略有改善。从沃登海军上将的试验报告摘录（见下表）可以看出效果有限。

“勇士号”新舵的循环操舵数据

众所周知，当出现“新事物”时，人们很少完全舍弃“旧的传统”，通常采取折衷方案。第一批装甲舰也是如此——尽管配备了蒸汽机和螺旋桨，但仍高度重视帆船性能和帆装能力。

“勇士号”配备了与80门木质战舰相当的帆装（下水后为三桅横帆船），但配备了缩短的前桅杆，且前桅与主桅之间的距离加大，烟囱从中间穿出（高度7.6米，直径2.4米）。

“勇士号”扬帆航行，示意图

帆面积为2879平方米（30989平方英尺），若加上侧帆（lisels）则为4497平方米。桅杆和横杆为木制（这是唯一配备木质桅杆和横杆的装甲舰），立帆索为钢丝。前桅高度（从水线到桅顶）为57.45米，主桅为58.45米，尾桅为47.17米。

参考资料：根据O. Parks的记载，“勇士号”在全部直帆（包括侧帆）下创下的最高航速为13节，这一速度后来仅被“皇家橡树号”（Royal Oak）超越，而“皇家阿尔弗雷德号”（Royal Alfred）和“君主号”（Monarch）能够重复这一成绩。

有趣的是，在设计阶段，曾认为三根桅杆对于如此长的船体可能不够稳妥，曾考虑过安装四根或五根桅杆，但最终还是选择了三根。顺便提一句，帆装不仅增加了“美观与灵动感”，也带来了额外重量：桅杆及附属装备重量为112.3吨，索具（包括附属设备）58吨，帆（包括备用帆）15.3吨，总计185.3吨的上层负载，这可不容小觑！

“勇士号”的装甲部分

尽管体型庞大、排水量惊人，但按英国海军分类，“勇士号”仍列为护卫舰，对应编制配员为660人。但非正式来看，考虑其排水量、武装和装甲，在当时可相当于六艘一等木制战列舰，每艘战列舰配员约850～900人甚至更多。因此，“勇士号”体积几乎是它们的两倍，但配员仅为660人远远不够（想想单是抬起螺旋桨就需要600人）。

尤其在天气良好的情况下，进行任何小型作业（如操作帆）都需要召集全体船员到甲板上，而普通舰船通常只需一个值班班组即可完成。这种情况导致船员不满，水手和军官都不太乐意在这艘护卫舰上服役。后来，“勇士号”的配员才增加至705人。在其他英国装甲舰上，在重新审核编制和战斗人员表之前，这种现象也屡见不鲜。

战列舰“勇士号”在朴茨茅斯

总结来看，总体上“勇士号”是一艘相当成功且适航性良好的装甲舰，与法国的“光荣”级舰船相比，它要先进得多。最重要的是，它对英国造船师的发展起到了至关重要的作用。在试航过程中，他们已经清楚地认识到：装甲舰不适合沿用针对木制线列舰制定的旧战术和技术要求。新型舰艇需要新的技术，也需要新的使用学说，这一点为许多人所理解。

正如O. Parks在描述英国木制战列舰建造派的一位支持者时写道：“……霍华德·道格拉斯（Howard Douglas）不得不承认，他在多年与海军激进改革斗争中失败。当海军委员会选择总造船师提出的替代方案——即铁制船体舰船时，这位年届83岁的老将输掉了自己最后一轮较量。在他1861年临终前，他说：‘我所说的关于装甲舰的一切都是对的……他们至今对火炮隐藏的威力了解甚少！’”