第一节 舰船产品

一、木壳轮船

船政所造轮船中,第1号至第19号,船身材料以木质为主,排水量250吨至1560吨不等。生产技术分仿造和自制两个阶段,产品性能有兵商两用船、兵船和商船三大类型。

同治六年十二月二十四日(1868年1月18日)首制船正式开工,排水量1370吨,是我国制造第一艘千吨级轮船。在外国技师带领和指导下,船政工匠从图纸放样、龙骨安放、船体构造、机器安装各步骤有序进行。建造过程中,工匠们还结合应用了多项我国传统造船技术。八年五月一日午时,时值大潮,新造轮船涂装天蓝色,以纵向滑道下水工艺顺利下水。而后进行水面工程,包括轮机安装调试,帆缆布设,炮位打造安放等,至八月各工程告竣。二十一日开驶闽江口海域试航,各项目指标合格,二十三日完工。随即北上天津,九月底经由三口通商大臣兼直隶总督崇厚登船验收,认可制造合格,并批准命名船号为“万年清”。

第2号木壳轮船“湄云”号,于同治七年十二月(1869年2月)开工,由于有了1号船的制造经验,工程推进顺当。随后各船也按序开工。根据左宗棠的设想,船政制造的轮船应具有兵舰和运输船的功能。但在成船后的实际运用中,两种功能很难兼备,用于作战,因吃水深灵敏度不够,炮位少,用于漕运则容量小,成本高,结论为“兵商两绌”。自第7号轮船开始,沈葆桢奏请分类制造。十年二月,船政技术人员选取法国新型二等木壳巡洋舰为样本,改进设计后开工建造。这艘巡洋舰为船政所造木壳船中之最大,排水量1560吨,主机功率1130匹,时速12海里,于当年年底建成船身下水,命名“扬武”号,次年完工投入使用。自十二年始,船政另行开造四艘1350吨级的商用运输船。从此,船政造船明确区分出兵船和商船两类型产品。

按照雇用洋员合约,自同治八年(1869年)船政铁厂完工之日起,外国技师在5年时间内,应在船政造船16艘。其中“扬武”号船大量繁,以一抵二,实造15艘。同时约定须培训华匠能自主造船,“包教包会”。在履约的第四年起,洋员已基本放手让船政员工自行建造,促成华匠在5年时间内掌握了近代造船技术。十三年外聘的外国技师完成合约陆续回国。光绪元年(1875年)船政学堂制造专业学生绘制出一艘250吨级炮艇设计图,请求制造获准,次年建成下水。这艘命名为“艺新”号的小型木壳炮艇制造成功,标志着船政造船进入自主造船生产阶段。在二年底下水的第19号木壳兵船“泰安”号,是船政制造的最后一艘木质轮船。

二、铁胁兵船

铁胁船即铁木合构轮船,盛行于19世纪中叶。铁胁船以钢铁材料替代天然曲木作为船舶肋骨及内部构架,船体外壳、甲板以及上层建筑仍以木料为主,木料外部辅以铁胁件,轮船坚固性明显提高。在造船技术发展史上,铁胁船是木质轮船过渡到钢铁轮船的过渡性产品。

同治十三年(1874年),沈葆桢率船政轮船水师赴台。事前,他已侦知日本购进两艘铁胁军舰。为增强我方实力,沈葆桢上奏清廷,提出自主建造铁胁船的主张,得到朝廷批准。考虑到铁胁船建造,在技术工艺上与木壳船有较大区别,仍确定以先行仿造的方针。首制船的铁胁构件购自法国,再行聘请二位法籍洋匠来厂指导。同时对厂内现有车间进行改造,增设铁胁厂,专任制造龙骨、肋骨、横梁、泡钉等各铁胁构件,配备打造、拗弯、镶配各工种。

光绪二年七月十五日(1876年9月2日),船政第一号铁胁船开工,工程顺利,第二年四月下水,命名为“威远”号。首制铁胁船长72.3米、宽11.7米、型深5.9米,排水量1268吨,配置购自英国的新式康邦卧式蒸汽机,功率750马力,航速12节,配备舰员110人,炮位7门。成船后,先在厂前江面试行,9月14日正式出洋试航,船政大臣丁日昌随船出航,“察看船身坚固,机器精良”,“轮机灵捷,适合成法”。前后历经一年,船政造船实现了由木壳船到铁木合构船的产品更新换代。

在第一艘铁胁船即将完工之际,光绪三年六月(1877年7月),船政第二艘铁胁船“超武”号开工。与第一艘铁胁船不同的是,二号船“所有铁胁、铁梁、铁龙骨、斗鲸及所配轮机均系华工按图仿造,视威远经始时手技较熟”。“超武”号船型仿“威远”号,随后船政续造的“康济”(后改为商船)、“澄庆”铁胁兵船,都是这一制式。“铁胁、铁梁、铁牵及船舱锅炉应用四尺零阔之铁板,均由厂内工匠自制”。特别是锅炉铁板厚达五分三厘,铁板质量及技术要求很高,“平方者务取精良,转折者尤求坚韧”,造出的锅炉“工竣验试,能胜火力,不漏汤气,乃称完善”,且轮机安装在低于舰船水线位置,有利战斗中轮机的保护。19世纪80年代初,船政遣欧留学深造的学生陆续回国,带回造船新理念,以增强舰船战斗力为着眼点,就是建造大功率巡海快船,即国外的铁木合构巡洋舰。船政制造新式巡海快船,把铁胁船建造推向了一个更高的水平。

船政制造的第一艘铁胁巡海快船取名“开济”号,光绪七年九月(1881年11月)开工,由船政学生吴德章、杨廉臣、魏瀚、李寿田、陈兆翱等监造。在之前所造铁胁船基础上,巡海快船强化了船身的坚固性,铁胁外掩以双重厚木,内重以铁栓,外重以铜栓,两相嵌固。“开济”号船长85米、宽11.5米、型深8.1米、排水量2200吨,航速15节。主机为一台康邦卧机,功率2400马力。该舰机件之多,功率之大,皆为船政创设以来所未有。“开济”号的武备也有改进,全舰前后左右置炮10门,每门炮均可旋转,舰首水线下设碰撞装置,用以冲击敌舰。

自“开济”号后,船政又续造了镜清、寰泰、横海、广甲各铁胁快船,制式愈加精良,显示了很高的造船水平。如铁胁快船制造中,不少铁件改用韧性更好的钢件;主机也由二汽缸卧式康邦蒸汽机发展至三汽缸,功率大增。从第二号铁胁快巡海船“镜靖”号开始,“船底两旁添帮龙骨两条,日后船行愈稳而不簸”。“帮龙骨”现称为“舭龙骨”,这也是我国造船史上首次应用了减少船舶摇摆度的消摇装置。船政共制造铁胁舰船10艘。

三、钢质舰船

随着钢铁工业的发展,西方国家在19世纪60年代已尝试使用钢板为船壳材料,后因钢板强度不足又改用铁板为船壳,制造出铁甲舰。十余年后,钢板材质强度性能提高,以钢板制作船壳和甲板的钢质船正式出现。钢板和铁件在轮船制造中混合使用,统称钢铁船,而以钢板为主体的船舶,则又称钢船。

光绪十年(1884年)中法马江之役,福建水师覆没。有识之士总结战败原因,认为未装备钢铁军舰而总体实力不强是失败的重要成因。十一年,船政大臣裴荫森与督办福建军务军机大臣左宗棠联名上奏,请在船政开造钢质军舰。船政留学生经比对论证,选取法国“黄泉”级钢质舰为蓝本,仿造新式钢壳钢甲炮舰。船政请求批量生产三艘,后朝廷下旨同意建造一艘。

光绪十二年十一月(1886年12月),钢壳钢甲军舰正式兴工制造。当时我国钢铁工业尚未建立,所需钢材大都购自英国。首制钢质舰的设计与监造工作由船政工程技术人员自行承担,“不用洋员洋匠,脱手自造”。该舰于十三年十一月十七日(1887年12月31日)下水,十五年四月完工,取名“龙威”号,编入北洋海军后,改名“平远”号。

“平远”号是船政所造舰船中最精良者,舰长62.5米,宽12.6米,型深6.8米,吃水4.2米。两重钢底,中间相距670毫米。船身前部甲厚125毫米,后部甲厚150毫米。机舱、锅炉房、弹药舱外的防护装甲,宽1.53米,厚200毫米。舱面甲板厚50毫米。该舰排水量2100吨,配新式省煤康邦轮机及推进系统两副,两台主机功率合计2400马力,设计航速14节。武备方面,设有260毫米前主炮1门,120毫米副炮2门,120毫米后主炮1门,连珠炮4门,鱼雷发射管前后各2具。大炮属旋台式,可三面施放。船上还装有探照灯2具,用以远照敌船。“平远”号是我国自制的一艘钢铁军舰,代表了晚清时期中国造船技术的最高水平。

船政制成钢壳钢甲军舰“平远”号之后,至光绪三十三年(1907年)清廷下令船政停造轮船,其间所造各船均以钢铁船为主,或钢甲钢壳如“广乙”舰,或钢胁钢壳如“广丙”“福靖”“通济”“福安”各舰,或时速达23海里之钢质鱼雷快舰“建威”“建安”号。民国初期还造出钢质内河客轮“宁绍”号和两艘170吨级的浅水炮艇。

四、船用轮机

船政制造的船舶动力使用蒸汽机,由蒸汽锅炉和轮机配套而成,因此在生产设施的建设中,轮机厂和锅炉厂是船政核心生产车间。轮机厂配有200多台套进口的机械加工设备,用于加工制造蒸汽机各部件。各部件成品后,在西侧厂房合拢组装,因而,西厂房又称合拢厂。

船政制造的第一艘至第四艘木质轮船,配备轮机均购自国外。在安装前,船政工匠进行了分解测量,取得数据并绘制出图纸,对构成部件进行仿造。同治十年(1871年)五月,经过“成胚、车光、刮磨、合拢”等工序,船政造出了第一台二汽缸竖式蒸汽机,功率580马力。这台蒸汽机的制作过程,从绘图到成品由外国技师指导,制作加工由华匠操作,其工艺水平不亚于欧洲的产品。第一台蒸汽机制成后,安装在第5号轮船“安澜”号上,经试航,“船极灵捷平稳,机器搭配亦均合宜,与购自外洋者无异”。第一台船用蒸汽机的制造成功,初步实现了左宗棠“以机器制造机器,积微成巨,化一为百”的设想,也标志着中国自制的实用蒸汽机在船政诞生。

此后,船政新船配备的轮机大都在本厂自制,但在产品升级之际,多以先外购后仿造的方式造出新轮机。第7号轮船“扬武”号巡洋舰主机功率1130马力,购自英国,船政同时进行仿造,不久也造出同级别的卧式二汽缸往复蒸汽机。光绪二年(1876年),船政开造铁胁船,首制船“泰安”号轮机采用改进型卧式康邦蒸汽机。为快速实现产品的更新换代,“泰安”号的圆形高压锅炉及卧式安邦蒸汽机全套进口,在未安装上船前,技术人员进行了部件拆解绘图,并逐一仿造,顺利地造出了同样式蒸汽机。这台仿造的康邦卧机,安装在第二号铁胁船上,性能达到设计标准,船政的蒸汽机制造又攀上了一个新台阶。

光绪八年(1882年),船政开造2200吨级的铁胁巡海快舰“开济”号,其轮机功率达2400马力,最大负荷可达2800马力。其制作方案为机器部件由进口和厂内自制相结合,整机在厂内组装。“开济”号是船政制造的最大吨位铁胁军舰,轮机性能良好,航速达到16节。十五年船政造出我国第一艘钢质军舰“平远”号,排水量2100吨,动力推动系统采用两台蒸汽机,四座锅炉、双轴推进,合计功率2400马力。整套轮机由船政工程处陈兆翱总体负责设计监造,工程进展顺利取得成功。

船政的船用蒸汽机制造跟上了世界先进水平。但因冶金工业的制约,部件钢料仍采自国外。但轮机厂机械加工能力强,包括曲轴在内的许多船机精密部件,都是厂内加工完成。1903年制造的“建威”“建安”号猎潜舰(快速驱逐舰),主机功率达6500匹,其构件虽也是以外购和自制相结合,仍显示了船政轮机制造达到很高水平。

表2-1 1869 —1905年船政建造船舶情况表

注:清代工部营造尺标准,1丈等于10尺,1尺等于32厘米。