1897年2月1日,海军部会议室。距离“征服者”号铁甲舰方案审定通过已经过去了两个多月。
论证委员会在这段时间里没有休息,铁甲舰方案敲定后,巡洋舰方案的设计图纸从三张变成了五张,又从五张合并为一张。争论的焦点在于动力。
长桌上铺着“恩里克王子”号的侧视图与轮机舱剖面图。
参会的有海军大臣戈麦斯、船厂总监阿尔梅达、海军参谋长卡斯特罗少将、威廉·怀特爵士、财政大臣费雷拉、工业大臣马丁斯、造船局局长奥利维拉上校,以及专程从皇家理工学院赶来的造船与轮机系主任瓦斯康塞洛斯教授。
卡洛斯坐在长桌一端,面前放着戈麦斯两天前呈送的最终方案审定报告。
戈麦斯站起来,用细木棍指着轮机舱剖面图上标注的一组全新符号,那是帕森斯蒸汽轮机的剖面示意。
“陛下,各位。快速巡洋舰‘恩里克王子’号的设计方案,经过论证委员会四次全体会议,今天提交最终审定。
排水量五千二百吨,比‘巴西利亚’号多出约九百五十吨。主炮口径二百零三毫米,和‘巴西利亚’号一致,但航速要求从十九点二节提高到二十一节。
增加这两节航速,是这一代巡洋舰设计的核心。”
“为了这将近两节航速,轮机舱里换了一颗全新的心脏。”他把细木棍点在轮机舱剖面图上,“‘恩里克王子’号将成为帝国海军第一艘采用蒸汽轮机作为部分动力来源的军舰。
这是论证委员会争论最激烈的一项决定。”
卡斯特罗少将翻开会议记录。“争论从第一次会议持续到第四次。
皇家理工学院造船与轮机系与帕森斯先生合作完成了一份蒸汽轮机船用化可行性评估报告。
结论是蒸汽轮机在同样功率下比往复式蒸汽机重量减轻约百分之三十,振动大幅降低,高速航行时主轴不容易过热。
但报告也指出了两个问题:第一,倒车机构需要增加一套专门的倒车涡轮,结构比往复式蒸汽机直接反转复杂;第二,高转速下螺旋桨容易产生空泡,需要重新设计桨叶截面。”
“反对意见主要来自奥利维拉上校。”戈麦斯翻到会议记录的折角页,“奥利维拉上校在第二次会议上提出,帕森斯的蒸汽轮机从未在任何国家的主力军舰上使用过,技术风险过高。
他建议这一代巡洋舰继续沿用成熟的往复式蒸汽机,等帕森斯在岸上完成更长时间的耐久试验再做船用化尝试。
他在第三次会议上的原话是——
‘不要在一艘花费二十多万英镑的巡洋舰上做第一个吃螃蟹的人。’”
奥利维拉从座位上微微欠了欠身,但没有说话。戈麦斯继续往下翻。
“瓦斯康塞洛斯教授在第三次会议上提出了折中方案,双轴混合动力。
巡航时用往复式蒸汽机,保证燃油经济性和倒车可靠性;高速时切换蒸汽轮机,发挥其高航速和低振动的优势。
这是过渡方案,也是目前唯一能在1897年就铺下龙骨的可行方案。”
瓦斯康塞洛斯教授站起来。
他五十出头,头发花白,说话时带着一股课堂上养成的习惯,每讲完一个观点都会停顿片刻,等听众消化。
此时他从公文包里抽出一份技术报告,翻到其中一页。
“陛下,各位。帕森斯的蒸汽轮机从1894年开始在里斯本试验艇上进行验证。
我和他保持了三年多的技术交流。去年在特茹河河口做了一次对比试验。
同一条试验艇,先用往复式蒸汽机跑全速,再用蒸汽轮机跑全速,测试结论很明确:第一,蒸汽轮机在持续高速航行时没有出现往复式蒸汽机常见的主轴过热和活塞环磨损问题,它的旋转运动比往复活塞的冲击振动平滑得多。
第二,蒸汽轮机在同样功率下重量减轻大约三成,这部分减重可以用来加装甲、增加载煤量或者改善适航性。
第三,蒸汽轮机的倒车机构确实比往复式蒸汽机复杂,需要单独增加一组倒车涡轮,但这个技术问题帕森斯已经解决了。
他在岸上试验台上完成了一百二十小时的倒车耐久测试,没有出现故障。
第四,高转速下螺旋桨空泡问题确实存在。但目前试验数据表明,只要桨叶截面设计合理,空泡问题在二十一节航速范围内可以控制。”
奥利维拉终于开口了。他把钢笔帽拧开又拧上,这是他第三次会议后的习惯动作。“教授,我问一个问题。帕森斯的蒸汽轮机在试验艇上跑了多久?”
“累计海上运行时间约四百小时。其中全速运行约一百二十小时。陆上试验台累计运行超过两千小时。”
“四百小时在海上。‘巴西利亚’号的往复式蒸汽机到现在已经跑了超过四千小时,大修过一次,任何新技术都需要时间验证。”
“您说得对。”瓦斯康塞洛斯合上技术报告,“这正是为什么我们在本次方案中提出混合动力,不是取代往复式蒸汽机,而是跟它搭配。
巡航状态下由往复式蒸汽机承担推进任务,蒸汽轮机仅在需要高速追击或规避时切入。
这样蒸汽轮机在全寿命周期内的累计运行时间远低于主推进系统,磨合期可以拉长到三到四年,在这期间陆上试验台继续做耐久试验,发现的问题可以在岸上解决,不影响军舰出勤。
等下一代巡洋舰设计时,蒸汽轮机陆地测试数据足够充分,再考虑纯蒸汽轮机动力。”
怀特爵士从公文包里抽出两份对比数据。
“英国海军部目前也在评估蒸汽轮机船用化。帕森斯在纽卡斯尔的试验艇去年跑出了三十一节的速度,我们的工程师被震住了,往复式蒸汽机在同吨位下根本跑不出这个数字。
但英国海军部同样因为倒车和空泡问题没有批准在主力舰上使用。
你们现在讨论的混合动力方案,从技术上看是目前最可行的过渡路径,既利用了蒸汽轮机的高速优势,又保留了往复式蒸汽机的成熟可靠性。”
戈麦斯把细木棍放回桌上。“最终方案,双轴混合动力。
左舷轴连接一台三胀往复式蒸汽机,负责巡航推进;右舷轴连接一台帕森斯蒸汽轮机,负责高速推进。
双轴同时工作时设计航速二十一节。单独使用往复式蒸汽机巡航时航速约十四节,燃油消耗率经济。
单独使用蒸汽轮机全速时航速约二十节。蒸汽轮机部分的造价约八万米尔雷斯,折合约一万八千英镑。
全舰总造价约二十四万英镑。”
“二十四万英镑。”费雷拉在账本上记下数字,“加上‘征服者’号的约五十五万六千英镑,两艘主力舰合计约八十万英镑。五年海军总预算二百六十七万英镑,这两艘吃掉将近三成。
还在预算框架之内。”
戈麦斯继续说:“舰体建造周期预计二十八个月。如果1897年6月铺龙骨,1899年10月可以下水,1900年上半年成军。
比‘征服者’号早大约半年成军。”
卡洛斯站起来。他把面前那份审定报告翻到最后一页,那里是论证委员会的投票结果。混合动力方案以五票赞成、一票反对通过。唯一的反对票来自奥利维拉上校。
“奥利维拉上校,”卡洛斯看着那位头发花白的造船局局长,“你投了唯一的反对票。现在方案已经通过,你的反对意见还保留吗?”
奥利维拉站起来。“陛下,我保留技术上的担忧。
但我接受委员会的集体决定。我不会因为投了反对票就在后续建造过程中消极怠工。
‘恩里克王子’号铺设龙骨以后,我会用我在造船局三十年的经验确保每一块钢板都铆在它该在的地方。”
他停顿了一下,然后抬起眼睛,“不过,我有个请求,希望能在合同中明确规定,蒸汽轮机在装船前必须完成至少四百小时的陆上耐久测试,这个要求跟岸上试验台的数据积累标准一致。
如果测试中途出现故障,装船时间可以推迟。”
“同意。”卡洛斯说,“帕森斯的蒸汽轮机装船前必须完成四百小时陆上耐久测试。测试数据全部存档,作为下一代纯蒸汽轮机动力舰艇的设计依据。”
戈麦斯在方案扉页上加上了这一条款。
卡洛斯转向瓦斯康塞洛斯教授。“教授,您刚才说帕森斯蒸汽轮机在试验艇上跑了四百小时。
两年后‘恩里克王子’号成军时,这艘巡洋舰本身也会成为帝国海军蒸汽轮机动力的试验平台。
您从今天开始,就要把它的运行数据记录下来,每一个小时的转速、蒸汽压力、轴承温度、倒车响应时间。
这些数据不是为了证明今天决定是对是错,是为了让下一代巡洋舰在设计时不需要重新再走一遍从零到一的路。”
瓦斯康塞洛斯点了下头,在笔记本上写了几个字。
卡洛斯最后看了一眼轮机舱剖面图,然后站起来。
“方案审定通过。从现在到6月铺龙骨,还有四个月。
戈麦斯先生,帕森斯的陆上耐久测试不要等到装船前再做,从现在开始就做。四百小时是一关,过了这一关再谈装船。
船体结构方面,混合动力对机舱空间的占用率比纯往复式蒸汽机大多少?”
阿尔梅达翻开船厂的设计图纸。“蒸汽轮机本体比往复式蒸汽机紧凑,但加上倒车涡轮后总体占用空间大约增加百分之八。
这部分我们已经在船体设计中预留了。
机舱段比‘巴西利亚’号延长了约三米。”
“三米换两节航速,这个交换比划算。”卡洛斯在审定报告上签了字,“把今天审定的‘恩里克王子’号方案整理归档。
下次会议讨论驱逐舰,今天关于蒸汽轮机的讨论内容同样适用于驱逐舰的动力选型。
快速舰艇的蒸汽轮机船用化,巡洋舰是第一步,驱逐舰是第二步。两步都要走稳。”他合上报告,站起来,“散会。”