姗姗来迟的新式轻巡——天龙级轻巡洋舰设计史（技术篇）

四、技术

（1）船体及其附属品

1）船体

为了实现高速，要么装备大功率主机，要么采用阻力小的船型。对于当时的军舰，由于动力系统功重比较小，所以高速舰的动力舱几乎占了全舰一半。因此，包括居住区域在内，各舱室的配置很困难，不得不牺牲居住性等。

在该条件下，要想实现高速，只能依靠船型来解决，在船体开发上不断挑战稳性和强度极限。

本级采用艏楼型船体，舰艏为勺型。之所以采用这种舰艏，是因为当时日本海军秘密开发了一号水雷。这是一款互相连接的链式水雷，航行中的舰船一旦被其挂上，就会爆炸。因此，日本海军设计出了能避免该问题的舰艏形状。不过这种勺型艏的凌波性不佳，后来就被S型舰艏代替了。

这张图纸是松本喜太郎在战后的蓝图装订册第二卷，收录自战前东大工学部船舶工学科的讲义用教材『軍艦構造と艤装』，是为数不多的天龙级图纸。

艏楼是指在全通甲板上建造的构造物，侧面与外板连续，形成水密区域。而且在舰艏部位设置1/3长度的艏楼，对凌波性也有效果。

相较于前型筑摩级，天龙级要小不少，常备排水量只有3500长吨。从外观上看，作为轻装甲的“驱逐领舰”，类似于谷风级驱逐舰的放大型。

天龙级的船体以直线为主，轮廓简洁，这是通过模型水槽实验决定的，全力时舰艏波和舰艉波较小，于是实现了阻力较小的高速船型。

船体构造为从双层底延伸至上甲板的双层船壳，没有正经的装甲，只在中央侧舷的25mmHT钢上再叠加了38mmHT钢。上层甲板为25mmHT钢，兼作船体承力结构。

为了实现高速，从平面图来看，舰艉的形状呈平缓的椭圆形，垂直的侧舷从水线附近开始，以曲面向船底弯曲。

〔計算メモ〕 （ID: 20771103）

2）船体附属品

①舭龙骨

舭龙骨是安装在船体上的装置，用来减小航行时的横摇。

对于在水上航行的舰船来说，动摇是不可避免的。动摇包括横摇、纵摇和艏摇，三者复杂地混在一起，使船体摇动。

作为减小动摇的对策，机械上的解决 *** 包括，搭载对潜直升机的大型护卫舰所装备的减摇鳍，以及破冰船、巡视船等设置的抗横摇水舱。当然一般来说，更多的是使用直接安装在船体上的舭龙骨，而且除了破冰船外的上述舰船也安装了舭龙骨。

舭是指从船体侧舷和船底之间的弯曲部分，舭龙骨就安装在这里。为了防止在靠岸或入坞时遭到损伤，舭龙骨的尺寸不会超出船体和侧舷的尺寸。

天龙级的舭龙骨形状属于下面的A型

②轴系和整流罩

轴系是指将主机的旋转传递给推进器（螺旋桨）的轴、接受推进器推力的推力轴承以及在中间支持轴的承座（bearing）。另外，从减速装置到螺旋桨的轴不止一根，而是由推力轴→中间轴→船尾轴→螺旋桨轴等几根轴构成的，各轴通过接头耦合连接。

轴的构造可以参考利根级的情况

日本巡洋舰几乎都是四轴舰，但天龙级恰恰是例外，是三轴。螺旋桨轴本应平行于船体中线和基线，但因为船体宽度、吃水、主机的配置位置、舰艉形状以及螺旋桨等诸多因素，即使会稍微牺牲效率，也必须带有一定倾斜角度。

天龙级轴系方向。除了中轴外，左右轴都略微倾斜。

整流罩是一种用薄钢板制成的覆盖板，用于覆盖船尾轴、螺旋桨轴和接头，减小在船尾管出口附近产生的乱流。

以妙高级为例的示意图

整流罩形状

③螺旋桨

巡洋舰安装的螺旋桨与其他舰艇一样，是向后倾斜10°的乌帽子型，桨翼的横截面是圆弧形的。四轴舰的螺旋桨都是想外旋转的，三轴的中轴暂且不明。

1.一体铸造的螺旋桨，由轴套和桨翼构成，轴套的内径配合螺旋桨轴的锥形加工。另外内径刻着键槽，和螺旋桨轴的键槽契合以防打滑。

2.将螺旋桨固定在螺旋桨轴上后，安装螺帽，为防止螺母松动而注入填充材料。

圆弧形的桨翼，如下面的剖面图所示，背面（形尾处）扁平，正面鼓起呈圆弧状。这个形状有不容易发生空洞现象的优点。

④舵

军舰的舵的用处是，在舰队行动的编队中保持运动、对攻击目标进行迅速转向运动，躲避以及对鱼雷和炸弹攻击等，需要具备高强度的转向能力。

日本巡洋舰一般采用平衡舵，天龙级也不例外。巡洋舰安装的平衡舵的舵轴前后都有舵面，舵轴前后的舵面都能承受阻力，有助于转向。

天龙级的舵为单舵

操纵舵的舵机的动力为蒸汽和电动液压。舵机都是通过自动装置为舵提供所需角度，舵机通过应差发停阀与操舵装置连接。舰桥的舵轮到应差发停阀的部分称为操舵装置。

（2）

舰桥

天龙级新造状态舰桥详细图，属于美国返还资料。这张图由造兵部门绘制。

新造时，舰桥上装备了无型号（试制）的中口径炮用指挥仪装置，测距仪上则在前后装备了2座五年式2.5m（2.7m）和2座四年式1.5m测距仪。

在使用上图中的训练机时，会按照如图所示的方式，安装在指挥仪上使用，平时储存在其他地方。

直到开战时，天龙级的指挥仪也一直没有被换装，但有可能在中途进行了改造。

另外，发令用装置上，配置了距离表，甚至一直保留到了最终状态。另外在舰桥处装备2座变距率盘乙作为测的兵器，后来又追加了新的变距率盘和测的盘。

新造时没有鱼雷发射用的指挥仪装置，进入昭和时期后才装备了四年式指挥仪，在开战前换装了新装备。

天龙级使用的须式90cm探照灯是由美国斯佩里公司生产的，前后舰桥各有一座。

（3）动力和烟囱

1）动力系统

设计参数

锅炉：6座吕号舰本式大型专烧锅炉，2座同型小型，2座同型混烧，蒸汽压力18.3kg/cm²，蒸汽温度100℉过热（锅炉舱尺寸：长32.613m×宽10.972m×高6.477m×面积343.1m²×每平方米马力157.4）

蒸汽轮机：3座布朗-柯蒂斯式高低压冲动式全齿轮蒸汽轮机（轮机舱尺寸：长23.164m×宽10.896m×高6.477m×面积250.1m²×每平方米马力210.5）

推进器：直径3.048m，节距3.137m，桨叶3叶，数量×3

设计参数：航速33节（10/10全力）/22节（后退），出力51000马力，推进轴转速400rpm

燃料：重油920长吨、煤炭150长吨（满载）

续航力：14节-5000海里

电气设备：往复式110V/600A×1，110V/400A×1，发电量110kW

其中，天龙级两舰的中轴蒸汽轮机由川崎造船厂制造，其他的轮机和锅炉均由负责建造的造船厂制造。9组减速装置（3组预备）中的6组由三菱长崎造船厂制造，其余3组由英国卡梅尔莱尔德公司制造。

①蒸汽轮机

天龙级的轮机与同时期建造的谷风号驱逐舰、江风号驱逐舰是一致的。自从制定在谷风级驱逐舰上装备布朗-柯蒂斯式全齿轮蒸汽轮机的计划后，本级也决定装备3座该轮机。这款主机是约翰3座约翰布朗公司设计的复式全齿轮蒸汽轮机，前部轮机舱配备2组双外轴轮机，后部轮机舱配备中轴用轮机。本级也是日本海军中最初采用全齿轮蒸汽轮机的军舰。高压轮机3000rpm，低压轮机1800rpm，通过齿轮装置使推进轴的转速减慢至400rpm。

因为舰型本身较小而轮机出力大，所以舰体的型深小，轮机舱的高度低矮，甲板间的空间小，上部居住区深受轮机舱的热气困扰。

但是，这个时期的蒸汽轮机在公试中，转子叶片频繁发生故障，出现叶片脱落、折损等。天龙号在完工后的1919年4月进行之一次公试时，左舷低压蒸汽轮机的转子叶片就发生了断裂。即使对此采取了各种对策，故障还是持续发生。

这些故障多是由轮机旋转时的振动引发的共振现象导致的，但当时还无法查明原因，最终解决这个问题花费了约10年时间。

随后关于叶片抗振强度，日本海军对材料、结构以及工作原理方面都进行了深入研究，并于数年后，终于通过采用不锈钢乙，出现了舰本式蒸汽轮机，才最终解决了高速旋转的蒸汽轮机的叶片故障问题。不过，对于防止因叶片振动而导致疲劳断裂的切实对策，是要到解决临机调问题时才确立的。

②锅炉

本级是首次采用重油专烧锅炉的日本巡洋舰。锅炉为吕号舰本式锅炉，有6座专烧大型、2座小型、2座混烧小型，共计10座。其中，这10座锅炉被配置在3个锅炉舱内，其中2座混烧锅炉位于一号锅炉舱，再往前是煤仓。

大正时期，出于燃料上的考虑，有一部分锅炉是混烧式的，而且仅靠混烧锅炉就能实现巡航航速。

后来同样采用混烧锅炉的5500T轻巡对其进行了改造，但本级一直使用到战沉。

③公试结果（天龙号/龙田号）

更高航速：34.206节/32.765节（设计33节）

出力：59829.9马力/58686马力（设计51000马力）

推进器转速：439.8rpm/432.6rmp（设计400rpm）

其中，天龙号是1919年5月26日在浦贺水道进行公试，排水量3421长吨；龙田号1919年1月30日在三重冲进行公试，排水量3435.47长吨。

标准续航14.48节-2783马力-4045.08海里/14.17节-2475马力-3955.14海里（天龙号/龙田号，下同）（设计14节-5000海里）

巡航22.76节-11205马力-3290.84海里/23.62节-12444马力-2608.14海里

标准续航公试上，天龙号1919年6月3日进行，结果是在标准14.48节航速下，出力2783马力，1吨重油能航行3.958海里（换算数据如上）；龙田号1919年2月16日公试，标准14.17节航速，出力2475马力，1吨重油能航行3.87海里。

巡航公试上，天龙号1919年6月6日进行，结果是在22.76节航速下，出力11205马力，1吨重油能航行3.22海里；龙田号1919年2月14日公试，23.63节航速，出力12444马力，1吨重油能航行2.552海里。

从更高航速的公试结果上来看，天龙级的表现确实不太行，龙田号距离设计指标还有差距。而在续航方面，两舰在14节左右的标准续航航速下，可能只能够实现4000海里的续航距离，明显没有达标。

（4）防御

60lbs：38mm；40lbs：25mm；35lbs：22mm

天龙级的防御被控制在了最小限度，侧舷装甲上，仅在动力舱部分，在船体的25mmHT外板上再叠加38mmHT钢板，覆盖范围达到了水线以下76cm。弹药库部分则只有25mmHT，相当薄弱。

上甲板采用22~25mmHT钢作为结构材料，边缘部分25mm，中部22mm，在防御上多少能起到一些作用。司令塔装甲则是50mmHT（叠加），通信管也有一定的弹片防御。总的来说，防御上的布局设计相当保守。

（5）武备

火炮武器：4门三年式50倍140mm炮（备弹120发/门，2台横扬式扬弹机），1门三年式40倍76mm炮（备弹200发），2挺三年式6.5mm机枪（备弹15000发/挺），2门山内式47mm礼炮，1门140mm炮用装填演习炮

水雷武器：2座六年式三联装533mm鱼雷发射器（计划搭载四四式二号鱼雷，实际搭载12枚六年式533mm鱼雷，更大16枚），2台武式V型200气压空气压缩机，2条水雷敷设轨道（48枚一号水雷甲），1个破雷卫（天龙号3个），2组中型防雷具一型改一，2组二型测深器，2组一型通海阀

测波装置：1台测波器三号

电气设备：

一次电源-1台110V/400A/44kW往复式发电机，1台110V/600A/66kW往复式发电机，1台12kW半柴油发电机

二次电源-2台15V/35A发电机（直流变压器通报用），1台20V/600A发电机，1台20V/400A发电机

探照灯、信号灯：2台须式90cm手动探照灯，2台40cm信号探照灯，2kW信号灯

航海设备：4台磁罗经，1台须式五型单式陀螺罗盘，1台普通测深仪，1台保式测程仪，1台斯佩里式航迹自绘器

光学设备：2台武式2.5m（2.7m）测距仪，2台四年式1.5m（1.37m测距仪），5台弹着观测镜

小艇：1艘9m内火艇，3艘9m舢板，1艘8m通船，1艘6m通船

1）主炮

天龙级采用的是4门50倍140mm炮作为主炮，全部配置在中心线上。其中，前部2门中间由舰桥隔开，后部2门由后舰桥隔开。

这款火炮在1914年制式化，当时被称为5.5吋炮，1917年10月5日之后才被改为“50口径三年式14cm炮”。以下数据皆出自『図解』。

50口径三年式14cm炮

炮身名称

型名：Ⅲ

炮身型号：三年式

尾栓型号：三年式

炮身尺寸、重量

实际口径：140mm

身管长：6.999m（50倍）

炮身全长：6.235m

弹程：6.05m

药室容积：25L

膛腔横断面积：157cm²

炮身重量：5.475公吨

膛线

膛线数：42

膛线缠度：1/28

深度：1.4mm

沟宽：？

炮性能

更大膛压：？

初速：850m/s

炮口威力：？

寿命：315发

制造

炮身构造：筒紧式

初炮制造年：1914

制造厂：吴海军工厂

制造数：？

弹药

①穿甲弹

弹长：552.7mm

弹重：38kg

装药量：2.01kg

②通常弹

弹长：552.7mm

弹重：38kg

装药量：2.776kg

常装药发射药种类：10.22kg40C2

药囊数：1

50口径三年式14cm炮D型

炮架机能

更大俯仰范围：-7°~25°

更大射程：16000m

发射速度：10发/分

装填时间：？

旋转速度：3°/s

俯仰速度：8°/s

装填方式：人力

扬弹药速度：？

操作人员数：8

炮架弹药定数：120发

炮架尺寸

炮身后座长：0.381/0.388m

原动机

旋转动力：电动/人力

俯仰动力：人力

驻退推进机构：油压发条式

炮盾装甲

正面：38mm

炮架重量

旋转部：18.676公吨

炮身：5.475公吨

炮盾部：5.291公吨

炮架：7.599公吨

制造

制造厂、年度：横须贺、佐世保工厂，1919年

制造数：？

众所周知，在该炮被采用之前，使用的是维克斯公司生产的毘式（维克斯式）50倍152mm炮。这款中口径炮最初被装备在金刚号战列巡洋舰上，随后采用新式的四一式炮尾，并被装备在后续的金刚级战列巡洋舰和扶桑级战列舰上。在随后的实际操作中舰队发现，以日本人的体格来说，152mm炮的45kg炮弹弹重过大，难以长期维持连贯的发射。于是，开发了弹重减小到38kg的140mm炮，并作为伊势级战列舰和长门级战列舰的副炮，以及后续轻巡洋舰的主炮。

天龙级轻巡洋舰装备的单装炮被安装在圆锥台炮架上（甲板炮），人力装填，安装了仅能保护操作人员免受海浪袭扰的简易半开放式炮盾。这种甲板炮结构简易，2台扬弹机不会直通炮位下方，而需要人员再从扬弹口搬运到炮位。

上图中更大俯仰角数据出自福井静夫战后整理的「砲塔・砲架」，与昭和造船史中「15センチ砲以下の中小口径砲の主要性能」的数据不同，后者记录为-5°~35°。不过按照35°来算，炮盾顶盖的一部分必须切断，所以该数据可能有误。

在防研资料「帝国海軍各種砲煩兵器設計データー記錄 その1」（⑥技術-兵器-3）中，D型俯仰范围被记录为-7°~25°，『図解』也采用这个数据，可靠性应该更高，所以本文采用『図解』数据。

2）高炮

日本海军将以飞机为目标进行射击的火炮称为高角炮（高仰角炮），我们称之为高炮。

日本海军最初装备高炮的是在一战时期搭载海军航空队飞机，出击青岛的若宫号“航空母舰”。当时德国占领了青岛，修建要塞，并配备了飞机。当时若宫号为了抵御德国飞机，将驱逐舰和水雷艇安装的57mm重速射炮改造为高炮使用，后来称之为5cm高炮。

到天龙级轻巡洋舰时，已经出现了新式的三年式76mm高炮。天龙级装备了1门该炮，并将其设置在后部主炮后方的位置。

这款高炮是日本海军专门设计的之一款高炮，由作为平射炮的四一式40倍76mm炮改造而成，仰角75°，并安装了简易环形瞄具。在1916年的内令中，被称为3英寸大仰角炮，后来改称40倍8cm高角炮，到大正末期又改称40倍三年式8cm高角炮。

高炮不使用时，应以更大仰角固定，以免妨碍通行

虽然该炮的旋转俯仰都依赖人力，但大正时期飞机速度较低，尚且能够满足需求。虽然不清楚操作人员数量，但推测也是以平射炮的5人为标准。大正末期的对空榴霰弹使用30s复动引信作为延时引信，在发射前手动设定。一般情况下，由炮位瞄准单独射击，似乎也尝试过依靠高射装置进行方位盘射击，但没有实用化。

本炮由吴海军工厂和日本制钢所负责制造，横须贺海军工厂似乎没有参与制造（包括其他高炮）。

三年式40倍76mm高炮

炮身名称

一般称呼：40倍8cm高角炮

型名：Ⅷ

外形型号：三年式

尾栓型号：三年式

尺寸、重量

实际口径：76.2mm

身管长：3.203m（40倍）

全长：？

弹程：2.66m

药室容积：2.1L

膛腔截面积：47cm²

炮身重量：0.685公吨

膛线

膛线数：24

缠度：1/28

深度：1.02mm

沟宽：5.9mm

性能

更大膛压：21.6kg/mm²

炮口威力：137公吨∙m

寿命：1500发

制造

炮身构造：单层加压式

初炮制造时间：1916年

制造厂：吴海军工厂、日本制钢所

弹药（通常弹，药荚）

弹长：321.9mm

弹重：5.99kg

装药量：0.407kg

常装药发射药：0.927kg（20C2）

单装三年式40倍76mm高炮C型

炮架性能

俯仰范围：-5°~75°

更大射程：10800m

更大射高：7000m

发射速度：13发/分

装填时间：4.5s

旋转速度：4°-54′/s（手轮转一圈）

俯仰速度：1°-28′/s（手轮转一圈）

装填方式：人力

扬弹药速度：？

操作人员数：5

炮弹定数：200发

炮架尺寸

更大退却长：381mm

炮架动力

旋转方式：人力

俯仰方式：人力

驻退机：油压

推进机：发条

重量分配

炮身：0.584公吨

炮架：2.416公吨

备用品附属品：0.392公吨

合计：3.392公吨

制造

制造厂：吴工厂

3）机枪

日本的机枪机炮历史较短，是从进口世界优质产品，取得生产权，从而实现国产化开始的。机枪机炮分为舰载、陆用和飞机用的。1907年，陆军将口径小于11mm的称为机枪，超过11mm的称为机炮，但海军将其全部称为机枪。

三年式机枪最初被称为“三年式机炮”，到1921年时再改称“三年式机枪”。其由东京炮兵工厂制造，1916年开始采用，为气冷式、气压式重机枪。陆军也在1923年设置了重型三脚架，将其用作对空机枪，但估计海军的枪架是单独设计的。

天龙级共有2挺三年式机枪，位于后部鱼雷发射器后方、三号主炮前方的位置。

三年式机枪（1916年采用）

尺寸、重量

口径：6.5mm

全长：1.204m

枪重：26.6kg

重架重量：27.5kg

性能

初速：755m/s

射速：400发/分

更大/有效射程：3700m

瞄准器：铁环式

驱动力：人力

操作人员：2人

弹药

弹重：0.009kg

弹药包重量：0.021kg

弹仓容量：30发（保弹板）

弹仓重量：0.765kg

4）鱼雷

天龙级装备了2座三联装533mm鱼雷发射器，被配置在烟囱前后的上甲板中心线上。由于巡洋舰宽度较大，所以采用了滑轨装置，可以朝左右两舷移动：

但是由于使用效果不佳，在1933年时废除了该装置，转而加高鱼雷发射器的高度。

作为鱼雷，在设计时考虑使用四四式二号533mm鱼雷，完成时已经有了新式的六年式533mm鱼雷。计划搭载12枚，更大可搭载16枚。

鱼雷用空气压缩机方面，有2台巴尔&斯特劳德公司生产的2台武式V型200气压型。

六年式三联装533mm鱼雷发射器

重量

发射管：11.8公吨

发射管相关兵器：150kg

合计：11.95公吨

旋转装置：人力、机械

电动机

功率：10马力

转速：600rpm

电压：110v

转一圈所需时间

人力：50s

机械：37.5s

鱼雷装填时间：50s

5）水雷

舰艉有两组水雷敷设轨道，左右各可搭载24枚一号链雷（军机武器）。在进入昭和时期以后，该武器被废除，改为搭载56枚九三式水雷。

舰艉的两条轨道

稳性和定员

稳性和定员数据如下，本文就不专门列出了。

五、建造

（1）

1916年度计划舰

2艘天龙级隶属于1916年度计划，其制造训令于1916年5月12日发布给横须贺和佐世保镇守府，划入二等巡洋舰（当时的划分标准线是7000长吨，不满即为二等）。其中，天龙号建造番号为“之一号小型巡洋舰”，龙田号则是“第二号小型巡洋舰”。

天龙号于1917年5月17日开工于横须贺海军工厂，1918年3月11日下水，1919年11月20日完工。龙田号1917年7月24日开工于佐世保海军工厂，1918年5月29日下水，1919年3月31日完工。从筑摩级完工刻算起，已有整整7年的空白期。

最初的建造预算为4,591,320日元，其中船体1,645,000日元、动力2,115,000日元、装甲5460日元、备品30,413日元、武备795,447日元。不过根据海军省年报累计额，天龙号和龙田号的实际建造费分别超出预算60多万和120多万日元，虽然超额比较多，但对这个时期的所有舰艇来说都是可接受的，并不限于本级。

（2）1917年度计划舰

在1917年度计划（八八舰队完成案）中，再度列入了6艘小巡计划，作为天龙级后续舰。

但是在之后的调整中，小巡被改为4100长吨的C32，然后数量也被削减为3艘，计划1920年开工。这3艘剩余的小巡预定舰名分别是水无濑号（浦贺造船厂）、音无濑号（三菱造船厂）、绫濑号（佐世保工厂）。

但到1920年时，实际开工的却全是长良级轻巡。3艘小巡并没有立刻被削减，到1920年度提出的八八舰队完成案计划时，再度被提上议程。1921年，开始准备建造计划，但还没有立即确定造船厂。最终1922年绫濑号（后来改称夕张号）开工，后续2艘小巡可能也准备下一批建造，但受条约影响被全部取消。

到1921年5月20日，日本向英国大使馆发出『新艦起工予定及同造船所名の件』时，这3艘应该还是作为4100T级。

在同年6月，藤本和平贺提出了“特型驱逐舰”F42，最终小巡的方案被出自驱逐舰的F42替代，这部分内容将在后面介绍夕张号时详细讲解。

六、使用情况及评价

总的来说，从当时的技术和战术思想来看，天龙级算是一级成功的高速轻巡。特别是与作为原型的林仙级比起来，在排水量差不多的情况下，航速高4节，火力大致相同（4门140mm炮对2门152mm炮 6门102mm炮），雷击更强（2座三联装533mm鱼雷发射器对2座双联装533mm鱼雷发射器）。

完成后，两舰编入1920年度联合舰队之一舰队之一水雷战队、第二舰队第二水雷战队，担任旗舰，成为具有足以率领驱逐队的航速、武备的最初的水雷战队旗舰。

但是，这种“高光时刻”是短暂的。随着5500T轻巡的逐渐服役，天龙级让出了水雷战队旗舰的位置。天龙号自1928年担任之一舰队之一水雷战队旗舰后，就再也没有再任此职了。此后更多地负责中国方面的警备、担任防卫部队旗舰。

这其中的一个原因，是天龙级的航速无法再跟上大型化、高速化的新型驱逐舰了，而且天龙级这种没有搭载水上飞机余地的小型轻巡，其用途也受限。

在使用时，还存在居住性糟糕、高温问题严重，且在高速航行时舰艉居住区的振动相当剧烈，凌波性也不充分。

在之后参加太平洋战争时，也几乎没有进行任何的改造。