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英德国战列巡洋舰技术对抗:主机发展对比

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(上图)“澳大利亚”号战列巡洋舰加煤的情景。英国战列巡洋舰比德国战列巡洋舰更早采用全燃油式锅炉。“德弗林格尔”级是德国海军第一级在舰上同时配备了燃煤和燃油锅炉的战列巡洋舰。

然而,英德两国海军在舰用锅炉上的主要区别还在于燃料。英国皇家海军同时手握威尔士的优质煤矿和遍布大英帝国疆域的许多地区的油井,因此英国海军部在1904 年决定,所有新造大型军舰将被设计成除了以煤炭为燃料外,还可以装载和使用石油燃料。最初,石油燃料并未取代燃煤,而是被喷洒在燃烧的煤炭上用以助燃,因此从“无敌”号到“玛丽女王”号,英国所有的战列巡洋舰都安装了带有燃油喷淋装置的燃煤锅炉。“虎”号虽然被设计成拥有使用燃煤和燃油两种燃料的能力,但主要还是使用燃煤。最终“声望”级成为英国皇家海军中第一级全燃油动力的战列巡洋舰。

德国海军在燃料方面主要还是依靠萨尔州的煤矿,德国的石油供应主要来自罗马尼亚的油田,运输不得不通过陆路,耗时耗力,因此早期的德国战列巡洋舰只设计了燃煤锅炉。这一设计方式在配备煤—油混烧锅炉的“德弗林格尔”级问世后乃告结束。除此以外,德国海军还在1916 年为“德弗林格尔”级之前的各级战列巡洋舰上的锅炉统一加装了燃油喷淋装置。但对于战时的战列巡洋舰设计来说,德国煤炭低劣的质量意味着海军不得不同时使用燃煤和燃油锅炉,这一政策一直持续到战争结束。不过,对燃煤锅炉的依赖使得舰上的煤舱可以为主机舱室和弹药库提供某种形式的侧面附加防护,也算是一种意外收获。

“冯· 德· 坦恩”号是德国海军第一艘用蒸汽轮机取代往复式蒸汽机的大型军舰,但其涡轮机的布局并不典型。其2 根外侧主轴由前部高压涡轮机和中/ 低压涡轮机分别驱动,2 根内侧主轴的涡轮机驱动设置则与之相反。而所有英国战列巡洋舰的外侧主轴均由高压涡轮驱动,内侧主轴由低压涡轮驱动。可能是由于“冯· 德· 坦恩”号的这种驱动方式在中速航行时存在推力不平衡的情况,于是从“毛奇”号开始,所有德国战列巡洋舰也采用了英舰的驱动设置方式。

英国海军在“勇敢”级战列巡洋舰上首先为涡轮机配备了一种齿轮减速器,从而使整个推进系统能够发挥出更大的效率,后来也安装在了“胡德”号上。所有德国战列巡洋舰安装的都是直驱式主轴,只有“约克”级代舰计划安装一台弗廷格尔式液压齿轮减速机。

一般来说,英国战列巡洋舰的主机重量和所占空间要比德舰大,但德舰的锅炉舱和轮机舱内部设备布置密集,按英国皇家海军的标准来说可谓拥挤不堪。另外也必须认识到,德国的新锐战列巡洋舰由于2 座舰艉主炮塔之间较宽的空间,也对锅炉舱和轮机舱的布局产生了一定的影响,同样的情况也发生在英国的“狮”级和“虎”号战列巡洋舰上。

为给战列巡洋舰找到更轻便的舰用主机类型,尤其是在“德弗林格尔”级的设计过程中,德国海军曾考虑过采用柴油发动机作为动力。德国曼恩公司也在1910 年进行过一系列旨在研发一款能在165 转/ 分的转速下输出6000 马力功率的柴油发动机的试验,但经过帝国海军部的内部讨论,发现要在一艘大型军舰上安装柴油动力机组,还要同时考虑到舰内可用空间和机组本身的脆弱性,是极其困难的。提尔皮茨元帅本人热衷于采用燃油主机,因为这样可以使战舰减少燃料消耗以获得更大的续航力,还能减轻舰用主机的重量,于是他极力推动在“兴登堡”号战列巡洋舰上装备柴油主机。

然而提尔皮茨的意见却遭到了海军部建造部门的反对,他们认为现有的柴油机技术在为大型军舰提供动力方面还不够成熟。鉴于这一原因,加之德国海军委托柴油机厂商研发的舰用柴油机样机拖期,使得“兴登堡”号还是安装了传统的蒸汽轮机组,同级的“德弗林格尔”号和“吕佐夫”号亦是如此。

就转向性和操纵性而言,从初代的“无敌”级直到包括“虎”号在内的英国战列巡洋舰配备的都是两块半平衡舵板,每块舵板都直接安装在内侧螺旋桨的正后方。由于舰体长度的增加而采用的这种舵机布置形式有两个优势:一是减小了战舰的战术回转直径,二是提高了倒车时的机动性。而到了“声望”级、“勇敢”级和“胡德”号的时代,由于这三级战列巡洋舰的舰艉较小,装不下两块舵板及其相关设备,于是又改回在内侧螺旋桨后方中心线上安装单块舵板的方式。然而,1941 年12 月10 日“反击”号战列巡洋舰的舵机被日机投下的一枚航空鱼雷击中并卡死,证明了这种舵板布置方式是相当脆弱的。

德国战列巡洋舰在舵板的布置上采用了不同的方法。“冯· 德· 坦恩”号是在内侧螺旋桨后方安装双舵板,而“毛奇”号、“塞德利茨”号和“德弗林格尔”号的双舵板则是沿舰艉中心线串列安装。由于舵板彼此间距较大,因此提高了其生存能力。德国海军后来在“马肯森”级和“约克”级代舰上重新采用了平行双舵板的形式,可能是因为更大的舷宽带来了更多的舰体空间来安装2 部舵机,而双舵机的配备也意味着全舰生存能力的提高。

(上图)“不屈”号战列巡洋舰的主轴和舵的特写照。“ 虎” 号以及在其之前设计建造的英国战列巡洋舰都配备两具半平衡舵,每一具都直接安装在内侧螺旋桨后。这种舵机的设置方式提高了战舰倒车时的机动性。

在作战半径上,英德两国海军所设想的不同作战需求可能对各自战列巡洋舰的设计影响最大。英国战列巡洋舰的任务设定是在远离其自身的基地和加煤站的条件下进行全球范围的作战,而德国战列巡洋舰的主要作战地域是北海和波罗的海,在那里它们可以得到附近的岸上保障设施的支持。这些情况决定了两国战列巡洋舰的燃料携载方式和作战半径的设计。

在英德两国的战列巡洋舰中,燃料的携载也有着各自的倾向和方式。○1 在英国战列巡洋舰的设计中,由于更多地依赖对煤炭进行燃油喷淋的方式,油料的携载量与燃煤的携载量是成比例增加的。而在“虎”号上,燃油的最大携载量为3480 吨,多于燃煤的最大携载量3340 吨,尽管在实际情况下,燃油和燃煤的总携载量一般也不超过4900 吨。德国战列巡洋舰在设计上优先考虑的燃料是煤炭而不是石油燃料,“冯· 德· 坦恩”号、“毛奇”号和“塞德利茨”号都只携载197 吨燃油。不过,从“德弗林格尔”级开始,这种倾向出现了一定程度的逆转,而“马肯森”级和“约克”级代舰均能携载3940 吨燃煤和1968 吨油料。

在14 节的巡航速度下,德国战列巡洋舰的平均续航力为4200 海里,“马肯森”级的这一数据几乎翻了一番,达到了8000 海里,然后“约克”级代舰的续航力又下降到5000海里。就续航力而言,第一代英国战列巡洋舰在14 节巡航速度下相比德舰平均拥有500海里的优势,这一优势在“虎”号和更新锐的舰级中又有所增加:“声望”级在18 节高速下还能达到4000 海里的续航力。一般来说,续航力的增加源于几个因素,比如燃油锅炉的采用,以及根据设计经验对舰体形制进行较大的改进等。

本文节选自《英国和德国战列巡洋舰:技术发展与作战运用》

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