英國戰(zhàn)艦設(shè)計方法

1860-1905

大衛(wèi)·K·布朗

譯：余風(fēng)_

說明

這篇文章介紹了在1860年（“勇士”號鐵甲艦<譯者注：HMS Warrior，英國皇家海軍的第一艘蒸汽動力鐵甲艦。>）-1905年（“無畏”號戰(zhàn)列艦<譯者注：HMS Dreadnought，世界第一艘全重型火炮戰(zhàn)列艦。>）間用于設(shè)計英國戰(zhàn)艦的方法?？傮w設(shè)計過程的資料來源非常少；查塔姆委員會（the Chatham Committee）在1840年代的報告很好地說明了當(dāng)時木質(zhì)風(fēng)帆戰(zhàn)艦的設(shè)計方法，這些報告與約翰·艾迪（John Edye）早些時間撰寫的更不完備的書籍的內(nèi)容相當(dāng)一致。

????威廉·懷特的“戰(zhàn)艦設(shè)計手冊（Manual of Naval Architecture）”用對特定計算的詳細說明讓我們得以一窺19世紀末的設(shè)計方法，同時1901年的范恩委員會（Fane Committee）為我們提供了更多懷特的設(shè)計局中高級職員對設(shè)計局生活的個人印象。S.V.古道爾（Goodall）1918年在麻省理工大學(xué)向美國造艦兵團（US Construction Corps）<譯者注：1866年成立，用于培訓(xùn)海軍工程師人才。>的學(xué)生概述了“林仙”號輕巡洋艦（HMS Arethusa，1912）的設(shè)計。皇家海軍學(xué)院為皇家海軍工程部（Royal Corps of Engineers）的學(xué)生準備的筆記提到一些更進一步的背景。

????在計算機輔助設(shè)計出現(xiàn)以前，戰(zhàn)艦設(shè)計程序的結(jié)構(gòu)都極少改變。甚至直到現(xiàn)在，<譯者注：本文寫于1995年。>（1840年代設(shè)計木質(zhì)風(fēng)帆戰(zhàn)艦的）查塔姆委員會依然會在今天的設(shè)計程序中找到大量他們所熟悉之處。因此，一個熟悉（現(xiàn)代）設(shè)計程序的人<譯者注：即筆者DKB自己。>能夠推測出大部分在記錄中缺失的內(nèi)容——當(dāng)然，這樣的推測是有風(fēng)險的。偉大的設(shè)計師總是有那么點怪癖且專斷，并且將自己的觀點強加于下屬。

????設(shè)計部門的領(lǐng)導(dǎo)一般來說被稱呼為“總監(jiān)（Director）”，除非他們的其他頭銜有必要優(yōu)先稱呼。（1860-1905年）歷屆部門領(lǐng)導(dǎo)的姓名、頭銜與任期如下。

艾薩克·瓦茨（Issac Watts）

????首席建造師（Chief Constructor） 1848-1867

愛德華·J·里德（Edward J. Reed）

????首席建造師 1867-1870

內(nèi)森尼爾·巴納比（Nathaniel Barnaby）

????造船會議主席（President of the Concil of Construction） 1870-1872

????首席造艦師（Chief Naval Architect） 1872-1875

????海軍造艦總監(jiān)（Director of Naval Construction） 1875-1885

威廉·懷特（William White）

????海軍造艦總監(jiān) 1885-1902

菲利普·瓦茨（Phillip Watts）

????海軍造艦總監(jiān) 1902-1912

????我們也要注意，等級頭銜已經(jīng)被創(chuàng)造出來。一個特定設(shè)計的主導(dǎo)者不管是過去還是現(xiàn)在，一直是由四十歲出頭的設(shè)計師擔(dān)任。在19世紀末，他可能被稱作一位助理建造師（Assistant Constructor）（該頭銜為第一等級），但在今天，他會被稱作首席建造師——盡管他還有3-4個等級的頂頭上司。

導(dǎo)言

????從19世紀到現(xiàn)在，一艘戰(zhàn)艦的設(shè)計階段鮮少改變，遵循與那時同樣的范式——在其他大型、建造數(shù)量少且沒有原型的構(gòu)造物的設(shè)計，如燃油精煉廠等中也有極其類似的模式存在——而且戰(zhàn)艦仍然是如今的國防預(yù)算之中最大且最昂貴的單一構(gòu)造物。在更小、大量生產(chǎn)的物體上，設(shè)計的模式與這些大型構(gòu)造物大相徑庭。在它們的設(shè)計過程中，通常一個乃至更多的原型機被制造出來以測試性能，并很可能在量產(chǎn)開始之前就被拆解。即使是身為艦級首艦的戰(zhàn)艦們，也必須在海試完成時就能夠運轉(zhuǎn)，并足以勝任戰(zhàn)斗任務(wù)。<譯者吐槽：21世紀的戰(zhàn)艦們啊......>

????所有戰(zhàn)艦設(shè)計的教科書上都指出，設(shè)計必須在客戶清晰地闡述了他們的需求后才能開始。但在本文講述的時代中大多數(shù)時候，根本就沒有什么正式的“總參需求（Staff Requirements）”，因為確實沒有哪一屆海軍總參謀部（Naval Staff）能（為設(shè)計部門）做到這樣。應(yīng)該意識到，了解用戶需求與技術(shù)方案大概更加重要的手段是聆聽那些（上級）不斷改口的談話。就像羅蘭·貝克（Rowland Baker）爵士所說的那樣，“因為有了雞才能生雞蛋，我們也是先開始戰(zhàn)艦設(shè)計才知道總參的需求?！?/p>

????設(shè)計的第一階段通常在一張白紙上開始，并以一系列可供選擇的確定了艦船整體尺寸、成本與能力的以小比例草圖畫出的設(shè)計方案（圖1）結(jié)束。

????對尺寸的估計一般來自對先前艦船的重量測量而非直接對該方案的計算，并且這一步驟的時間相當(dāng)受限——有時需要在僅僅兩天內(nèi)估計好尺寸。設(shè)計的這一階段是富有創(chuàng)造性的、是需要發(fā)散思維的，有時甚至非常刺激；它同時也是造艦總監(jiān)本人的貢獻占比最大的階段。造艦總監(jiān)會將所有產(chǎn)出的設(shè)計選項提交到海務(wù)委員會（Board of Admiralty），他們有時會選擇其中的一個，但更經(jīng)常地，他們會要求設(shè)計部門提交一個新的選項。

設(shè)計階段的名稱

????這些階段中的每一個都包含了戰(zhàn)艦設(shè)計各個主要方面之間的重要交互。例如，結(jié)構(gòu)設(shè)計依賴于（艙室）布局設(shè)計，特別是從上層甲板（Upper Deck）<譯者注：即全船所有貫通首尾的甲板中最上的一層。>到龍骨的深度，還有（設(shè)計圖上）甲板線條的中斷也會導(dǎo)致相當(dāng)棘手的問題。盡管防水艙壁的位置很大程度上取決于限制艦船受損后進水程度的需求，但是在防水艙壁的位置有必要與包括桅桿、指揮儀等等沉重的上層建筑的前后兩端對齊以合適地支撐它們時，可以靈活設(shè)置。結(jié)構(gòu)的布置也與（舾裝）布局、防火、抗腐蝕等方面的設(shè)計有交互，還對建造難度與成本有重要影響。

????有這樣一個例子解釋如下的事實：設(shè)計的幾乎每一個方面都與大多數(shù)其他方面有著密切的交互。一個經(jīng)驗豐富的設(shè)計師很可能同時進行大概三個方面的設(shè)計工作，而且同時保持對其他至少六個方面的注意力。將這些所有方面之間的交互匯總并解析的工具，就是艦船“建筑”藝術(shù)之特色的體現(xiàn)——總布置圖（General arrangement drawing）。

????在設(shè)計的第二個階段中，這些方面以及它們之間的交互會像第一個階段一樣被考慮，但是考慮得會詳細得多，并且致力于將設(shè)計變得更精準、對設(shè)計進行改良，以及最重要的，降低在創(chuàng)造一個如此巨大且復(fù)雜的建造物時的固有風(fēng)險。

????在第二階段中，被（總參）選擇的設(shè)計選項會通過更精確的計算被完善與驗證。（計算的結(jié)果）被結(jié)合進第三階段，在這一階段，設(shè)計人員對艦船的穩(wěn)定性、強度、動力等指標的冗長而非常詳細的分析報告被完成。大部分這樣的計算分析都是在1870-1880年被使用。因為這些在計算機發(fā)明前用熟練的人工努力數(shù)周的計算結(jié)果所需實在太久，這些計算只能給設(shè)計帶來微小的改變或是一些調(diào)教而已，除非真的在計算的過程中發(fā)現(xiàn)了什么（先前階段的）嚴重錯誤。在1860年設(shè)計“勇士”號時，這一階段根本沒有這么細致，第二階段的細致程度也相當(dāng)有限。

????設(shè)計是由像兩位瓦茨、里德、巴納比、懷特等造艦總監(jiān)一樣有著巨大權(quán)威且受到高度尊敬的人來完成的。金·霍爾（King Hall）中校在1928年寫作的關(guān)于19世紀末的內(nèi)容提到：

????造艦總監(jiān)的部門擁有著強大的能量。它是一個組織嚴密的團隊，由那個性格強硬、專業(yè)素質(zhì)優(yōu)秀的男人——威廉·懷特爵士所領(lǐng)導(dǎo)。懷特爵士不僅知道自己（作為設(shè)計師）想要什么，他還會時刻關(guān)注海上戰(zhàn)爭的戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)。他為海軍軍官做了許多海軍軍官無法為他做到的事。造艦總監(jiān)（指懷特）本人同時也是海軍的助理主計長與整個部門的力量源泉。他的行事方法簡單卻有效。譬如說當(dāng)海務(wù)委員會決定將一定數(shù)量的‘巡洋艦’納入來年的預(yù)算后，過一段時間，海軍軍官們會突然收到造艦總監(jiān)的一條簡短說明，他會在其中指出私營船廠（如果這些船只由合同訂單建造）那邊已經(jīng)怎樣怎樣地等不及了，時間正在流逝，有必要趕快采取行動，做出決定。接著他就會提交他的設(shè)計以達成‘幫助當(dāng)局的閣下們作出決定’的效果。設(shè)計通常與一份解釋艦船細節(jié)、說明其相對外國同儕之優(yōu)勢，并且經(jīng)常包含一些該艦船的作戰(zhàn)情景與其他戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)考量的（夸贊性的）文字的備忘錄一同提交。當(dāng)這樣的既定事實擺在當(dāng)局的閣下們面前，而且除了自己在這方面的個人經(jīng)驗，就只有造艦總監(jiān)的備忘錄能夠讓他們形成意見，他們通常會同意造艦總監(jiān)的看法。

????這段文字或許有些夸大；懷特這類的人物雖然德高望重，但仍然會被像費舍爾（Fisher）這樣的強勢領(lǐng)導(dǎo)（在決策上）壓過一頭。

????當(dāng)造艦總監(jiān)確定了戰(zhàn)艦的主要特征后，細節(jié)方面的設(shè)計會被委派給更多下屬人員。而且往往就在這些人員之中，有一位最成功的會在將來登上造艦總監(jiān)的高位。比如，巴納比是里德領(lǐng)導(dǎo)時期大多數(shù)艦船的“總設(shè)計師”，而懷特又是巴納比時期大多艦船的總師，等等等等。除了他們之外，更多負責(zé)設(shè)計的下級軍官，只要具備能力與決心，就能在設(shè)計成果上展現(xiàn)出強大的個人烙印。史密斯（Smith）向范恩委員會提交的證明報告中提到了當(dāng)海務(wù)委員會同意艦船主要指標后懷特馬上采取的方法：

????而后造艦總監(jiān)會與首席建造師的其中一位協(xié)商——在‘德雷克’號（HMS Drake）的案例中是我自己——他會向我出示主計長的會議記錄，然后我們馬上會根據(jù)自己關(guān)于‘設(shè)計是否可行’的綜合知識去在腦海中找到一艘領(lǐng)導(dǎo)想要的巡洋艦。

????懷廷（Whiting）的證明報告提到，懷特想要一份設(shè)計方案時，會告訴首席建造師：“我希望這個設(shè)計方案的如下方面能被完成，我希望助理建造師某某某、某某某先生能夠負責(zé)這些方面。”

????懷廷繼續(xù)寫道：

????首席建造師會造訪助理建造師的辦公室，讓他畫一個顯示裝甲布局、武器裝備配置與其他東西的草圖，并對艦船的所有主要特征的重量做所謂的‘初步計算’以斟酌艦船橫向的重量分配，讓實際建成的艦船能夠合適地浮起來。助理建造師還會對穩(wěn)定性進行粗略的計算，以確保艦船設(shè)計擁有足夠的穩(wěn)定性。

????當(dāng)設(shè)計方案從外觀上看有個船樣、且重量與空間分配等估計經(jīng)過平衡后，下級設(shè)計師就會邀請總監(jiān)來批準或者修改這個方案?？偙O(jiān)在設(shè)計圖上簽名后，意味著他從此要對該設(shè)計的一切負起全部責(zé)任——也難怪這個“簽名”的過程有些許宗教儀式的味道。古道爾爵士后來寫道：

在海軍戰(zhàn)艦列表中，每艘戰(zhàn)艦的后面都有一欄：由某人設(shè)計。這一欄里會填寫上海軍造艦總監(jiān)的名字。記住，這把個人的責(zé)任與整條艦船，而非艦船的某一部分，綁定在一起。

????還有許多人擁有杰出才能但未能身登高位——畢竟造艦總監(jiān)的位置只容許一個人擔(dān)任。盡管一條政策禁止詳述他們個人的信息，他們中的一些人仍然得以留名青史。比如說為造艦基礎(chǔ)理論的發(fā)展做出重大貢獻的威廉·傅汝德（William Froude），巴納比爵士這樣評價他：“我們在十九世紀取得的所有杰出成就，有相當(dāng)一部分要歸功于他。”

????艦船的設(shè)計需要一大批各個領(lǐng)域的專家——諸如航海工程師、鑄炮師、裝甲制造師......但造艦工程師（Naval Architect）在設(shè)計流程中的角色，自當(dāng)時以來一直是獨一無二的：他不僅是流體力學(xué)和結(jié)構(gòu)強度等方面的專家，更是將設(shè)計的各個方面合為一個整體的人。（未完待續(xù)）

下一部分：階段一 初步設(shè)計（PART I. PRELIMINARY DESIGN）

????余風(fēng)の吐槽：光是這一部分的譯文就四千多字了啊......這原文僅僅兩頁半不到的文字只占全文的將近十分之一......翻得我要累死了