需求的來源
1905年在現代海軍發展史上是一個分水嶺,這就是對馬海戰,此役總結了進入鋼鐵時代的海軍技戰術理論和戰艦建造,並對20世紀前20年的海軍發展產生了直接影響,“無畏”級的產生和此役是分不開的(後面祥述)。另外說到“無畏”級不能不提約翰·費舍爾爵士(JohnFisher),1904年以現役上將軍銜出任第一海務大臣,當時公認的炮術專家(這很重要,後面將分析),皇家海軍攻擊至上的堅定支持者。任職期間,以建設世界海域內無以匹敵的皇家海軍為己任,堅定的推動了一系列改革。當時英國海權優勢面臨新興工業強國的挑戰,為維護海上帝國的地位,英國決定建造一種全新的戰艦費舍爾提出一種構想,新型戰艦應取消所有副炮,騰出重量安裝大口徑主炮,因為未來海戰的勝利不再單單取決於火炮的多少還取決於主炮的射程,威力,火炮不在按兩舷配置,而統一配置在中軸線上,正值此時,爆發了震驚世界的中日甲午海戰,日俄對馬海戰,日本海軍集中大口徑主炮實施遠距離射擊,取得了驚人戰果,再次證明了費舍爾理論的正確,,1904年10月,由費舍爾牽頭組成了一個委員會,其成員是他精心挑選的,目的是拿出一個新戰列艦的設計方案。
進化的設計
很快,產生了初步方案,其中最為顯著的特徵就是統一的12‘主炮和21節航速。由於受到當時英國造船廠的船塢和能力的限制,在尺寸和排水量上相對較小(標準16500噸級)。該方案在提交費舍爾後,此公決定新戰列艦可以不受英國當時所有造船廠的限制設計建造,以求的最大火力和航速,這一決定使方案中的新戰列艦尺寸進一步增加,達到標準17900噸160M,超過“納爾遜爵士”級的16000噸.和135M,這個設計方案就是“無畏”級。以下試從防護、動力和火力方面分析它的特點。“無畏”級排水量18110/21845噸(標準/滿載),裝甲總重量約5000噸,相比較“納爾遜爵士”級多出800噸,裝甲鋼採用了表面硬化處理,使得強度和抗穿透性顯著提高。
“無畏”級的防護要更全面,炮塔、機艙、彈藥庫、司令塔等關鍵部位的裝甲厚度達到280MM,艦體舯部裝甲帶最厚處也是280MM,全部包復艦體,到兩端(首尾)部分為64MM,尤其是注.重了水線處和水線以下對付水中爆炸物的攻擊(水雷和魚雷)。甲板裝甲板採用.多層布置,最厚處3層共75MM,主甲板採用穹型(蛋殼原理),中間隆起兩邊稍低下與舷側裝甲對接。最顯著的區別是在艦體結構上,艙室儘量小型化水密化以提高水密結構增加浮力儲備,隔倉間的支撐壁採用強化鋼結構以提高隔倉的強度和韌性。水線下和水線處的艙室間全部取消橫向聯絡門,水密門的數量被儘量縮減,艦員的進出只能通過縱向的水密門。另外取消了傳統的艦首撞角。這些措施對於提高戰艦的防護能力特別是抗沉性都受到顯著的效果。在動力方面最大的改進就是使用蒸汽輪機。在方案設計時,對最大航速的要求就很明白——21節,並且是能夠在長時間內可以保持的。在當時的經驗來說戰列艦創造的最大航速是19節,並且只能維持很短的時間,能夠保持的巡航速度是14.5節,且只能維持在8個小時以內,超過這個時間對相對複雜的蒸汽機的可靠性和壽命都是致命的,同時主軸過熱,引擎過載,面對這些故障即使是最有經驗的輪機兵也無計可施。在此之前皇家海軍已開始在較小型的戰艦上實驗性的採用了這一新型引擎以便測試和積累經驗,1898年在300噸級的魚雷驅逐艦“蝰蛇”號上採用了10000馬力的帕森斯蒸汽輪機,取得了當時令人震驚的37節航速,後來陸續在一些驅逐艦和偵察巡洋艦上採用這種動力機組,實際使用證明了這種新式動力機組性能上相對蒸汽機組的全面飛躍。而在15000噸級以上的戰列艦上採用新式蒸汽輪機,在當時的英國乃至世界範圍內還是首次,在當時被認為是一種設計思想的跳躍。
“無畏”級的動力部分安裝了18台三漲式蒸汽鍋爐,4台帕森斯蒸汽輪機組22500馬力(海試時達到24700馬力),最高航速21節(海試時達到22.4節),相比較“納爾遜爵士”級的往復式蒸汽動力機組功率只有16750馬力(15台鍋爐),最高航速只有18節,尤其是在高速續航力上,蒸汽輪機可以保證“無畏”級以20節以上航速持續行駛13個小時而保持良好的可靠性,這在戰鬥狀態尤其重要。
“無畏”級戰列艦上區別於以往戰列艦的最顯著特點,就是採用統一口徑的10門305MM主炮了。在“無畏”級建造服役之前,流行的主炮布置方式是在艦體首尾各布置一座雙聯280MM或305MM主炮;在“無畏”級處於設計階段的前後數年間,各國新建的戰列艦火炮布置方式上流行混裝兩種口徑主炮或兩種同口徑而不同身管的主炮,例如英國的“納爾遜爵士”級,4門305MM45倍口徑主炮+10門234MM50倍口徑第2主炮(建造初期曾計畫混裝2種不同口徑的12門305MM主炮,因日俄戰爭的爆發及教訓和後來“無畏”號的建造優先而折中布置),美國戰列艦上通常4門305MM主炮+8門203MM第2主炮,日本由英國設計建造的混裝不同身管的305MM主炮和305MM+254MM混裝方案,以及法國、義大利、俄國等海軍強國的戰列艦上諸多不同口徑第1第2主炮混裝的布置方式,這種布置方式的具體做法是將第1主炮炮塔各布置在艦體首尾,而將其餘的第2主炮炮塔(或炮組,有些採用無炮塔的炮廓形式)布置在艦體兩舷(美國戰列艦一度在首尾主炮塔之上布置第2主炮塔,結果在實際運用中發現很不成功,後期也採用兩舷布置模式),這些戰列艦的設計工作是在日俄戰爭爆發前或戰爭中完成方案定型的,在此之前沒有經過戰爭的檢驗。造成這種布置方式的直接原因來自艦載火炮的技術進步,在19世紀的最後十年里是艦載火炮進步的最顯著的時期,尤其是在大口徑的艦載主炮上,從彈藥到發射器具都與以往的火炮有很大的區別。就大口徑主炮簡單來說,冶金工業的進步使得火炮的藥室能夠承受更多發射藥爆炸的衝擊,身管的工藝提高和加長使炮彈的射距和精度都成倍的提高,反映在實戰當中就是有效交戰距離的顯著增長上。這裡著重討論火炮方面的進步,1894年的甲午海戰是鋼鐵時代海戰的重要里程碑,它反映了19世紀90年以前的技術水平,在火炮方面,大口徑主炮的最大射程雖然可以達到15000M以上,但在這個距離上的射擊是無關痛癢的,因為缺乏有效的火力控制和觀瞄設備,有效交戰距離在2700M以內,以直接瞄準的形式,主要依靠炮手的經驗;1898年的美西戰爭發生了一系列海戰,瞄準方式和有效交戰距離沒有太大的變化(1500~3000M)。而1904年的日俄戰爭中發生的幾次大規模海戰與以上相比有很大的不同,雖然火炮的瞄準仍然依靠目力,但是初期型的火炮指揮控制系統已經投入使用,藉助它大口徑艦炮的有效作戰距離提高到7000M(日本聯合艦隊戰列艦裝甲巡洋艦編隊在對馬海戰中的對俄國編隊的致命射擊距離是6400M)。在這個距離上火炮要想直接命中目標已經比較困難,這個問題在戰爭爆發之前各國海軍界已經有所認識。除了在火炮上裝備火力控制系統外,提高火力投送密度也作為一個有效提高命中率的措施被採納,直接的做法是在戰艦上提高火炮尤其是主炮的數量,通過主炮齊射的方式使每次施放的彈藥成倍的增加來達到提高命中率的目的,射擊過程簡單的說,目標的射擊諸元的判定需要火力控制系統的計算(俺沒學過這方面知識,只看過一些皮毛,實在拿不出手,如何解算俺就不說了),在得出數據後對目標的未來位置(大致包括整個目標所在的區域)進行火力復蓋。這樣就要求艦體上儘可能多的布置主炮以滿足火力投送的需要,但主炮數量的增加直接導致艦體尺寸增加,排水量加大,艦體強度和防護方面的困難,設計製造上的困難,輿論國力的限制等等,以當時的製造能力來說短期內克服也比較困難,於是上述的布置方案很快被接受並流行起來,這和當時的造船水平密切相關。
這時的戰列艦的尺寸方面不會有足夠長度允許在艦體中線上布置全部或部分至少3座以上的主炮炮塔而又能能達到足夠的防護能力,因為以此時的造船能力來講要在16000噸150M內保證達到戰列艦的平均艦體防護標準,其艦體重量是龍骨所不能承擔的,而且為了保證達到當時的戰列艦平均航速標準,所安裝的蒸汽鍋爐和往復式蒸汽動力機組占用的艦體位置和機艙體積也使這種安裝方式不能使用(有意思的是德國和美國的第一級無畏艦都採用了老式往復式蒸汽機,最大航速都沒有超過20節,而且鍋爐數量到較少),同時為了保證在追擊和撤退過程中能發揮2門以上的主炮火力。但這種布置的最大缺點就是不同的主炮使用了不同的火力控制系統,在主炮齊射時無論是彈著點的判定還是射擊諸元的解算上都不能統一,使射速和精度都受到影響,這在對馬海戰中表現的很突出,尤其是俄國戰列艦編隊上,是一個深刻的教訓。對馬海戰的結果深刻影響了各國海軍界,在此之前各海軍強國在發展方向上還是有所分歧的,經過這一戰役變的統一起來。作為炮術專家的費舍爾爵士當然不會忽視這種影響,在1903年簡氏戰艦研究刊物上義大利海軍的首席艦船設計師VittorioCuniberti提出了使用統一口徑主炮的戰列艦構想,費舍爾使其大型化和實用化——在常規的線形戰列對戰中擁有8:4超過對手一倍的主炮火力,即使對手處於撤退狀態,也能以6:2超過對手2倍的火力持續轟擊,尤其是“無畏”擁有當時對手無以匹敵的21節持續航行能力,選擇舷側主炮8門是經過計算的,被認為可以完成一次對目標的火力復蓋。同時在追擊戰中為了是前主炮能有效射擊,艦體的乾舷很高,使其躲開艦首飛濺的水花。主炮採用雙聯10門305MM45倍口徑MarkX型艦炮,艦首尾各布置一座,艦體中部靠後一座,兩舷各一座對稱布置(各擁有180度理論射界,所以側射最大火力是8門),位置在2個鍋爐艙之間,明顯靠前。“無畏”級相比前期的戰列艦的確是一個概念上的飛躍,但是即便如此仍然能夠看到無畏艦之前的影子,最明顯的莫過於主炮的布置方式上,不能同時發揮全部火炮的火力,同時艦體短肥,不利於航速的提高,這也是受艦體設計的影響,武器的發展都有其繼承性。這樣的布置方式還是造成了一些缺憾,主炮布置於艦體兩側,除了以上提到的外對炮塔本身的防護也不利,至少是結構上的;炮塔置於艦體中部對艦體中部的結構防護有不利影響;“無畏”的第一煙囪在主桅前緊靠艦橋,高速行駛時產生的濃煙影響瞭望觀測的效果,艦首的乾舷雖然很高,兩舷的炮塔位置相對較底,射擊仍然受到高速行駛飛濺的浪花影響;還有要說的是日的蘭之前的英國主力戰艦包括戰列艦戰列巡洋艦的主炮火力控制系統是獨立的,各主炮共享目標的觀測數據而獨立解算諸元然後統一齊射,這比德國主力艦上的全艦統一方位射擊指揮系統生存力強一些但效果不如後者,而且英艦上配備的光學測距設備不如德國的先進,所以在以後的實戰當中在準確度特別是遠距離上不如後者(還有彈藥的原因,這裡就不提了),這以超過了火炮的布置方式的範疇,作為題外話把。而那種把所有主炮布置在中心線上使其能發揮全部側射火4力的主炮布置方式,作為超無畏級戰列艦的特點以區別於無畏艦,還有以日的蘭海戰為區分的前後日的蘭型,主要突出裝甲和結構方面,又是另一個區別,另外還由此衍生了一個新的艦種——戰列巡洋艦。
製作到使用
“無畏”號1905年10月2日在普茨茅斯海軍船廠鋪設龍骨,06年2月9日下水,同年10月1日進行海試,注意只用了一年的時間。“無畏”號的海試進行了很長時間,加上對艦員的訓練和新設備的檢測,直到09年12月3日才正式服役。在它進行海試的時間裡,尤其對新的蒸汽輪機組和火炮做了儘可能全面的測試,結果被證明是符合設計要求的。在這段時間裡,英國海軍所有戰列艦的建造計畫(包括未完成的前無畏級和無畏級的後續艦“貝樂洛豐”級)都被推遲,全世界的海軍界的目光都注視著它的實驗。
“無畏”號的海試成功的訊息使英國皇家海軍在一夜之間超越了所有的海軍強國,尤其是野心勃勃的德意志帝國,而包括後者的所有列強都開始驚恐的注視著這艘劃時代的戰列艦——它的火炮、動力以及防護能力,還有僅僅一年的建造周期,一個嶄新的海軍時代在一片叮噹的鉚槍聲中開始了。從此,海軍進入無畏時代直到二戰中的衣阿華,陴斯麥,大和均未擺脫無畏級的大炮巨艦主義思想,實際上,無畏不再是一艘戰艦,而成為了所有戰列艦的統稱。