“特型驱逐舰”如何摇身一变成为轻巡洋舰?——夕张级轻巡洋舰设计史(设计篇)
参考资料
平賀譲デジタルアーカイブ
Proposed Second Class Destroyers 1916.11.15/他7件(ID: 22181101)
F41D(ID: 21280601)
〔駆逐艦〕(ID: 21280501)
F41E (ID: 21280301)
F41E1(ID: 21280401)
LIGHT CRUISER“YUBARI”(SPECIAL DESTROYER TYPE, F.42) 1922.9.9 (ID: 22171301)
特型駆逐艦船内側面及諸甲板平面図/特型駆逐艦中央切断図(ID: 22171101)
〔要目比較表〕(ID: 22150201)
〔4000T L.C. 36ktsメモ〕(ID: 22180701)
〔メモ〕(ID: 22180501)
夕張基本計画説明 大正10.6.12(ID: 22170901)
〔各種砲塔図〕(ID: 20930101)
〔軍艦夕張防禦及兵装略図〕(ID: 22171201)
アジア歴史資料センター
「軍艦夕張製造一件」(Ref.C08050709900)
「川内、神通、阿武隈、那珂製造一件(2)」Ref.C08051365000
「大正10年5月20日 新艦起工予定及同造船所名の件」Ref.C11080338400
出版物
牧野茂・福井静夫編-海軍造船技術概要(今日の話題社1987年)
阿部安雄・戸高一成編-福井静夫著作集——軍艦七十五年回想記 第四巻 日本巡洋物語(光人社1992年)
福井静夫-日本の軍艦 —わが造艦技術の発達と艦艇の変遷—(出版協同社1959年)
永村清-造艦回想(出版協同社1957年)
造船協会-日本近世造船史 大正時代(1935年)
石橋孝夫-[図解シップスデータ]日本帝国海軍全艦船1868-1945第2巻 巡洋艦(並木書房2018年)
森恒英-軍艦メカニズム図鑑 日本の巡洋艦(グランプリ出版1993年)
防衛庁防衛研修所戦史室-戦史叢書第031巻 海軍軍戦備<1>昭和十六年十一月まで(朝雲新聞社1969年)
前言
在大多数人的印象中,夕张级轻巡洋舰就是平贺让计划的技术实验舰,以三千多吨的排水量搭载5500T轻巡的武备,且只建造了1艘,除此之外再无其他信息了。
但是你知道吗,夕张级的设计是双线发展的,并且最终是被称为“特型驱逐舰”的F42获选,而非正统轻巡系的C26(天龙级)或C32?而且有意思的是,最初的“特型驱逐舰”其实是夕张级而非吹雪级。在这篇设计史中,我将根据平贺让资料,重现神秘而有趣的夕张级设计双线。因为内容比较多,所以分上下篇介绍,其中上篇主要是设计,下篇是技术、建造等方面。
日本巡洋舰发展路线图(局部),其中C32为夕张级原设计,F42是最终设计。这张图可以帮助理解夕张级的设计经过。
请注意,本文依然会使用八八舰队计划时期的“小巡”、“中巡”、“大巡”三种称呼,其中夕张级属于“小巡”。另外和金刚级之于扶桑级一样,小巡、中巡、大巡的设计是同时进行的,并不存在先后顺序。本系列分成小巡、中巡、大巡三个部分,所以将夕张级设计史放到天龙级后面。
一、背景与预算
日本海军的近代轻巡是从3500长吨的天龙级开始的。在1916年批准建造2艘天龙级后,又在1917年的八四舰队完成案预算中追加了3艘轻巡和6艘小巡,共9艘巡洋舰,这是上一篇已经提到的。根据『海軍造船技術概要』p.302记录,这里面的轻巡的常备排水量为7200T(大巡),而小巡是3500T的天龙级(小巡)。
八四舰队完成案具体预算情况如下:
但是到该计划最后一年的1920年时,开工的却是8艘中巡,大巡和小巡的计划被大幅调整。
名义上来说,夕张号就隶属于1917年度计划,但实际的执行时间被推到了1920年度的八八舰队完成案。这是因为作为小巡的天龙级在服役之后的评价不太行,舰长们纷纷表示水雷战队旗舰不要小于球磨级中巡,这就导致小巡的建造一再拖延。
但1921年时,日本遇到了严重的建造费问题。因为形势的变化,当时八八舰队舰艇性能越来越强,排水量越来越大,但建造费也越来越高。为了在1927年前完成计划,海军内部开始召开会议商讨对策。有人提出将后续8艘主力舰统一为加贺级和天城级,但平贺让等人觉得不可在主力舰上动手脚,便提出采用火力、防护、航速均不逊色5500T中巡的3100T的“特型驱逐舰”,以节省建造费。
二、之一条线:正统小巡设计
(1)舰政本部第四部的设计
在最初的八四舰队完成案中,计划的小巡均属于3500T的天龙级,设计番号C26。
不过,舰政本部从未停止新巡洋舰的设计。根据文件「Proposed Second Class Destroyers 1916.11.15/他7件 」(ID: 22181101)记录,在1916年10月24日,提出了新的4100T小巡设计C32。从后来的建造计划可以推测,排水量更大的C32代替了天龙级,成为了新小巡的方案。
C32(4100T×34节)
基本参数
垂线间长:140.2m
宽度:13.41m
型深:7.77m
吃水:4.11m
常备排水量:4100长吨
出力:65000马力
航速:34节
煤炭搭载量:200长吨
重油搭载量:950长吨
14节续航距离:5000海里
complement:350
锅炉数:8座专烧、2座混烧
武备
5门单装140mm炮(每门120发备弹)
2挺6.5mm机枪(每挺备弹10000发)
2座三联装533mm鱼雷发射器(上甲板,每座备雷6枚
64枚甲型水雷、48枚乙型水雷(不计入常备重量)
防御
动力舱侧舷:37mmHT 25mmHT
动力舱前后隔壁:25mmHT
动力舱顶部装甲:25mmHT
司令塔:100mmVC
重量分配
船体 舾装:1970长吨
防御:230长吨
设备:230长吨
武备:230长吨
动力:1200长吨(功重比54)
燃料:240长吨
合计:4100长吨
C32在天龙级基础上增加了600长吨,垂线间长增加6m,增加了1门140mm炮,出力从51000马力增加到65000马力,航速从33节增加到34节。防御上大体相同,但有意思的是,C32的司令塔是100mmVC装甲。除此之外,其他方面的指标基本相同,包括2座相同的中线可移动三联装六年式533mm鱼雷发射器。
从数据上来看,C32可以对标英国的C级轻巡,排水量均为4000长吨上下。C32的5门140mm炮的威力比C级的5门152mm炮要弱一些,但C32的2座中线配置的三联装533mm鱼雷发射器优于C级2座单侧双联装533mm鱼雷发射器。在防御上,C32的主装是37mm 25mmHT,C级是3层25mmHT,水平装甲都是25mm。
英国卡里登号轻巡洋舰,隶属于C级轻巡,其拥有5门中线152mm主炮、2门76mm高炮、4具双联装533mm鱼雷发射器
根据jacar文件「川内、神通、阿武隈、那珂製造一件(2)」(Ref.C08051365000)记录,在后来预定的建造计划中,1920年度和1921年度都有准备开工4100T小巡。从排水量来看,该小巡应该就是C32。
在《日美新闻》报道中,1920年计划的有3艘小巡(次年开工),分别被命名为音无濑号、水无濑号、绫濑号。其中,绫濑号一直明确地被称为夕张号原定舰名,所以推测计划建造的4100T小巡也与实际的夕张号有关联。
但在调整计划后,1920年度的那艘被取消,1921年度的则变成了中巡鬼怒号。
之后在平贺让纪念站文件〔4000T L.C. 36ktsメモ〕(ID: 22180701)中,记录了平贺让关于4000长吨、长146.3m(应是水线长)、航速36节的轻巡洋舰设计,时间为1921年9月18日。目前还不清楚这到底是什么设计,其排水量接近C32,但航速更高,且时间要晚5年,疑似是C32的发展型。从“L.C.”(轻巡洋舰)这一称呼来看,可能跟通称“特型驱逐舰”的F42没有关系,不知道是不是C34~C40之间的设计。
(2)英国公司的外贸设计
在1920年8月25日,日本海军考虑向英国订购预定1923年完工的小巡,并在9月29日向英国公司交涉。根据〔軽巡英国発注関係資料〕(ID: 21700201),该小巡的性能要求如下:
外贸小巡
计划常备排水量:3700长吨以内
武备:4门50倍140mm炮(常备120发,满载150发),1门76mm高炮(常备200发,满载300发),8具533mm鱼雷发射器(12枚),1台1.5m测距仪,2台2.5m测距仪,1台2m高射测距仪,2台90cm探照灯
防御:动力舱侧舷水线62mm,甲板25mm
动力:齿轮蒸汽轮机,航速33节,续航力14节-5000海里(仅用煤炭14节-800海里),使用混烧锅炉
小艇:9m汽艇×2,8.5m舢板×2,8m&6m小艇各×1
从数据上来看,虽然不能完全对上,但很像是天龙级的小改进设计,除了鱼雷和排水量之外的参数都能对上。至于冲突的部分,可能是因为当时在实际使用中,发现天龙级鱼雷发射器的滑轨设计并不实用,所以修改为单舷2座双联装鱼雷发射器,并因此造成排水量增大。
当时日本海军向阿姆斯特朗、维克斯、约翰布朗、卡梅尔莱尔德四家公司提出要求,各公司分别提出一些方案。其中,造价更低的是8,560,000日元,更高的是11,920,000日元。
根据永村清的描述,舰政本部当时正在商讨在哪建造小巡。永村来到东京见到了第三部长山本开藏中将,山本说可能会在英国建造,并任命永村为监督官。但据说英国方面不想建造余裕这么少的军舰,加上造价比国内高,可能性能也并不令人满意,所以最终决定在佐世保建造。
三、第二条线:“特型驱逐舰”
(1)
驱逐舰的大型化
天龙级之后的巡洋舰计划可以用百花齐放来形容,一时间分别出现了小巡、中巡和大巡的设计。当然,驱逐舰的设计也不甘落后,同样出现了大量的设计。
这个时期大概位于峰风级设计阶段。1916年11月14日,提出了F40。大概再次年,又提出了F41系列设计,后来的峰风级、野风级、神风级、睦月级驱逐舰都属于F41系列。由于本文的重点是大型驱逐舰,所以不详细叙述F41系列的发展,后面再专门介绍。
在这里,我们介绍一下F41E系列,该系列是大型驱逐舰的鼻祖。
根据目前发现的资料来看,F41C装备的是533mm鱼雷发射器,应该是睦月级之前某型的设计。1921年12月,平贺让对后续的睦月级提出修改意见,采用更强的武备,F41D~E系列便是其中一部分。
F41E
基本参数:垂线间长102.108m,常备排水量1530长吨
武备:3门140mm炮(单装 双联装),4座三联装610mm鱼雷发射器
F41E1
基本参数:垂线间长97.536m
武备:2门单装140mm炮,1门76mm高炮,4座三联装610mm鱼雷发射器(18枚鱼雷)
F41E和F41E1的大致要目如上,因为资料的缺失,所以已知信息很少。其实还有一个F41E2,但其装备的是120mm主炮,与本文无关,故省去不写。虽然最终睦月采用的是120mm主炮,但驱逐舰装备140mm炮的大型化思路已经明显了。
(2)“特型驱逐舰”的出现
与此同时,八八舰队主力舰的建造费用日益膨胀,已经面临着无法完成的风险了。于是在1921年4月,海军大臣和舰政本部长发布了关于节省军舰建造费的训示。当时认为主力舰的性能无法打折扣,所以就对辅助舰下手。
观察发现,当时的八八舰队轻巡的船体重量居然直逼50%,而驱逐舰却只有40%左右。按照常理来说,没有装甲且排水量小的驱逐舰的船体重量占比应该更高,轻巡洋舰其次,主力舰更低。
平贺让称当初在1917年球磨级设计时,也曾有人提出减轻重量的意见。但是最终,这个方案被认为太过离奇,最终未被采纳。
进一步观察发现,目前轻巡洋舰的船体结构似乎不能再减轻了,只有采用轻质材料这一个解决办法。反观驱逐舰,为了满足高航速的要求,在结构的减重上真正做到了极致,所以船体重量较轻。
如果换个思路,将驱逐舰放大到轻巡的体量,会发生什么呢?
『造艦回想』p.201记载,藤本喜久雄造船大佐率先构思“特型驱逐舰”,并主动向设计主任平贺让提案。结合上述内容,提出的时间可能是在1921年4月发布训示之后。忙于节省建造费用的平贺让看到提案后,表示全面赞成,并努力说服所有人参与设计,当然图纸是藤本的功劳。
最终,在6月得到了大致方案。其要点是:
(1)最经济地配置火炮水雷武备。
(2)采用现一等驱逐舰的动力。
(3)变更防御布局,在不失效率的前提下减小厚度,并充分补充船体的强度。
(4)船体构造舾装的进步。
在文件「特型駆逐艦船内側面及諸甲板平面図/特型駆逐艦中央切断図」(ID: 22171101)中,有2张“特型驱逐舰”的图纸,牧野茂推测是1921年6月提案时的文件。而在〔要目比較表〕(ID: 22150201)中,记录了数据。其中,打字机制表的数据经过了手写修改,代表最终设计。
特型駆逐艦船内側面及諸甲板平面図
特型驱逐舰F42(箭头为修改数据)
基本参数
垂线间长:131.06m
宽度:11.73m
型深:7.16m
吃水:3.58m
干舷:3.58m
常备排水量:3100长吨(包括150长吨重油、50长吨煤炭)
满载排水量:4000长吨
动力
出力:57750马力
转速:400rpm
航速:35.5节
重油满载量:800长吨
续航力:14节-5000海里
续航力(仅使用煤):12节-900海里
更大航速(仅使用煤):13节
武备
主炮:6门140mm炮
高炮:1门76mm高炮
鱼雷:4座双联装610mm鱼雷发射器(4枚610mm鱼雷)
防御
动力舱侧舷:19mmHT(外壳)、37mmHT(内部)
上甲板:22mmHT
另外根据平贺让在文件「夕張基本計画説明 大正10.6.12」(ID: 22170901)中提到的要点,我们可以得知以下内容。
1)火炮
由于将6门140mm炮配置在船体中心线上,并且在适当的位置装备双联装炮,故虽比加古级少1门炮,但不仅各舷可发射的炮数相等,而且弹药供应更为良好,另一方面也不会妨碍鱼雷的发射。每个炮位的射界都是自身的单侧前向90°后向60°。
当时的主炮布局采用背负式,以2-1-1-2的顺序排列,也就是双联装在下方,单装在上方,和最终设计是反着的。由于下部炮位后部 *** ,为防止爆风的影响,在上部炮位的前方设置尺寸较大的防爆风结构,完全遮盖了下部炮位的后部。
另外,当时的双联装炮与单装一样是半封闭炮盾,后部 *** 出来。在文件〔各種砲塔図〕(ID: 20930101)中就有双联装140mm炮的图纸,包括半封闭炮盾式和炮廓式两种构型。
双联装50倍140mm炮(甲板炮)
重量表
炮身(2门):10.95公吨
俯仰部(含瞄准器):5.3公吨
旋转部(不含炮盾):4.5公吨
非旋转部(不含础轮):2公吨
炮盾(含支撑轨条):6.5公吨
全重:29.25公吨
旋转俯仰速度
电力旋转:一圈/分
人力旋转:50°/分,50′/秒
人力旋转轮系:450
手轮旋转:0.8°/圈(炮/手轮)
电力俯仰:5°/秒
人力俯仰轮系:500
手轮俯仰:0.72°/圈
图解重绘图
因为高炮采用中线配置,所以只有1门76mm高炮,位于三号烟囱后方,效率等同于5500T中巡分别配置于两舷的2门76mm高炮。
2)鱼雷
4具610mm鱼雷发射器装备在船体中心线上,可在固定位置向两舷发射,与5500T级的8具鱼雷发射器具有相同的效率。也就是说,虽然在武备上节约了不少重量,但效率是等价的。
在位置上,前部发射器位于二、三号烟囱之间,后部发射器位于三号烟囱和后桅之间。鱼雷的射界为前后各25°。
3)动力
设计航速比川内级快0.25节,比天龙级快2.5节。马力57000多,和天龙级之于谷风级一样,是从现在一等驱逐舰的2台增加到3台。但是经过五部设计,节约了不少重量和空间。
平贺让认为,本舰很难装备混烧锅炉,但鉴于重油问题的现状,且希望本舰也不仅仅限于水雷战队旗舰,可以搭载有力的混烧锅炉,还搭载相当的煤。参考上面那张“特型驱逐舰”的图纸,最后部的四号锅炉舱后方就有煤仓,说明四号锅炉舱内为混烧锅炉。当然在后来的修改中,实际被改为了专烧锅炉。
在排烟上,最初的设计是3座烟囱,其中一号烟囱连接一号锅炉舱(直径最小,高度更大),二号烟囱连接二、三号锅炉舱,三号烟囱连接三、四号锅炉舱(二、三号烟囱尺寸和高度都接近)。
4)防御
本舰的防御设计一改此前的思路,只在外层船壳留有一层19mmHT钢,而将厚度更大的37mmHT置于内层。
这种结构类似于主力舰的上装,可以提前引爆装药和引信敏感的炮弹,所以面对早炸弹时要比川内级优秀。即使对于不早炸的炮弹,两者的效果都不充分,也几乎没有差别。而日本面对的炮弹大多是早炸弹,所以本防御法更优良。
这种设计不仅防御装甲自身的重量轻,而且有利于补充船体的强度,从而减少船壳的重量。
5)船体
船体结构接近驱逐舰型,希望能在轻盈的情况下获得足够的强度。在驱逐舰型的基础上加入适当的设备,得到了简单可靠的设计。从这一点和动力设计等方面考虑,本舰型特别被称为“特型驱逐舰”,但对于作战上的使命,当然是轻巡洋舰的意味。
舰艏采用类似川内级早期设计的设计,可能参考自英国E级轻巡,以提高凌波性。
在舾装上,也要在居住性是给予充分的考虑,尽可能地兼顾舒适度和轻量化。居住区域的面积如下,不仅最重要的人均面积得到了提升,而且其位置也更加合适。另外还需要有小型制冰机设备。
人均面积对比(兵员)
川内级:17平方英尺
一等驱逐舰:12.5平方英尺
天龙级:15.8平方英尺
新型(假定乘员和天龙级相同):约17.9平方英尺
对于振动问题,也给予了更大的重视。另外对于适航性,型深要比天龙级少76mm,预计完成后会增加152mm的干舷(比加古级低305mm)。
6)舰桥
舰桥构造类似于5500T中巡,具有三角桅(顶部有射击指挥所)和舰桥本体构造。但由于火炮配置对空间的压缩,舰桥本体向后和三角桅融为一体。
7)航空
与舰桥前方尚有一定余裕的5500T中巡不同的是,本舰舰桥前方为背负式的主炮,并没有多余的空间来配置滑行台。所以另辟蹊径,在后桅前方设置了十字形的旋转式滑行台,前端覆盖了后部鱼雷发射器的中心。
后桅上有起重机,可以吊起飞机。
8)续航力
设定为不比5500T中巡差,也就是完全相同的14节-5000海里。
9)常备状态搭载量
1.燃料:约200长吨,相对于排水量的比例或相对于满载量的比例都与加古级大致相同。
2.弹药:每门140mm炮100发。
3.鱼雷:每具1枚。
4.粮食:4周的量。
(3)设计的修改
在这之后,又对F42进行了一定的修改,得到了最终设计。在〔要目比較表〕(ID: 22150201)打字机制表上,数据经过了手写修改,代表最终设计。修改的数据如下:
垂线间长:131.06m→132.59m
宽度:11.73m→12.04m
型深:7.16m→7.24m
常备排水量:3100长吨(包括150→180长吨重油、50长吨煤炭)
满载排水量:4000长吨→3910长吨
出力:57750马力→57990马力
重油满载量:800长吨→820长吨
动力舱侧舷装甲:19mmHT(外壳)、37mmHT(内部)→37mmNVNC
上甲板装甲:22mmHT→25mmNVNC
这次修改的主要内容是调整尺寸和出力,并采用新式的NVNC装甲代替原本使用的HT结构钢,以提升防御能力。
除了这些参数上的修改,还将双联装和单装炮的位置互换,改为1-2-2-1布局,减小背负炮位的距离,不过并未立即采用全封闭炮盾;取消混烧锅炉,采用合并弯曲烟囱,整合所有烟道,以节省上层空间;三角桅支柱改为朝前,并将射击指挥所设置在主柱的正上方;取消滑行台。
四、计划决定
不可否认的是,“特型驱逐舰”F42的设计确实优良,通过新技术,以3100长吨的排水量实现了5500长吨中巡的性能。相比之下,作为正统小巡的天龙级和C32,即使排水量分别比F42大了400长吨和1000长吨,性能上却相去甚远。甚至,F42的性能不输排水量大了整整1400长吨的川内级,新技术的优势可见一斑。
那么,用兵方面对性能强悍的“特型驱逐舰”是什么看法呢?
其实,由于排水量较小,F42的凌波性和耐波性较差,当时很多人都明确表示反对,因为担任水雷战队旗舰时,凌波性的缺陷会很明显,不适合建造。也有人担心居住性差,但实际上根据平均居住面积数据,F42确实要略优于5500T中巡。而且,还有人对这种技术的革命存在疑虑。
对此,平贺让解释道,排水量变小导致的适航性下降是不可避免的,但就算是现在的一等驱逐舰,也有相当程度的适航性。虽然比不上万吨巡,但F42跟3500长吨的天龙级和5500长吨的球磨级又有多大差别呢?并且,吨位小的巡洋舰更适合担任水雷战队旗舰。
平贺让的哥哥平贺德太郎是炮术人员,曾经结识了一位好朋友,就是现任军令部次长的安保清种。德太郎在1919年去世,安保清种有意提携这位已故友人的弟弟,便在“特型驱逐舰”的争论中力挺平贺让。
在多方的据理力争之下,海军方面同意先迅速建造一艘实验舰,待到首舰公试结束后再下定论。就这样,夕张级的计划终于定了下来。
夕张级轻巡洋舰(F42)
尺寸
垂线间长:132.59m
水线长:137.16m
全长:139.45m
更大宽:12.04m
型深(中部横剖边缘-从底部平板龙骨到上甲板顶部):7.24m
吃水:3.58m
排水量(约):3100长吨
出力:57990马力
航速:35.5节
满载重油量:820长吨
燃料消耗率(14节下每标准马力):1.75磅
(14节-2700马力/24小时):50.5长吨
14节续航距离(携带90%的重油):5000海里
满载排水量(带满重油、煤炭):3910长吨
满载航速:33节
满载排水量(2/3燃料):3688长吨
航速:33.6节
武备
6门50倍140mm炮(2座双联装、2座单装),每门132发备弹(常备状态100发)
1门40倍76mm高炮,带400发备弹(常备状态250发)
4具610mm鱼雷发射器,每具备雷2枚(常备状态1枚)
2台90cm探照灯
2台67.5kW发电机
1台15kW半柴油发电机
1台15kW W/T. installation
若干压缩机、涡轮发电机等
30枚一号水雷(常备状态不搭载)
2台深水炸弹投射器
18枚深水炸弹
防御
动力舱侧舷装甲:外板19mmHT,内部0.76~1.37m处37mmNVNC
上甲板装甲:25mmNVNC
横向隔壁装甲:31mm-25mm-19mmNVNC
弹药库防御:前部甲板(平台甲板)22mmNVNC,前部横壁25mmNVNC
后部甲板(平台甲板)19mmNVNC,后部横壁19mmNVNC,单舷纵向隔壁25mm~19mmNVNC
舵机室防御:甲板(下甲板)16mmHT,纵壁19mmHT,前部横壁16mmHT,后部横壁14mmHT
动力参数
(1)主机
型号:高压冲动低压反动式全齿轮蒸汽轮机
轴数:3
轮机数:每轴1台高压轮机、1台低压轮机
转速:400rpm
出力:每轴19330马力
(2)锅炉
型号:吕号舰本式
数量:8座重油专烧
工作压力:260磅/平方英尺