缺陷的创新——浅析伊丽莎白女王级战列舰的设计（下篇）

缺陷的创新——浅析伊丽莎白女王级战列舰的设计A Problematic Innovation : A Brief Analysis of the Design of Queen Elizabeth

缺陷的创新——浅析伊丽莎白女王级战列舰的设计

A Problematic Innovation : A Brief Analysis of the Design of Queen Elizabeth Class Battleships

弗林

2022年10月21日

注：为表述方便，文中将伊丽莎白女王级简称为QE级。

Grassnature：缺陷的创新——浅析伊丽莎白女王级战列舰的设计（上篇）

5、建成后的修改情况

QE级的设计存在缺陷，而在建成后反映的问题也导致需要修改。

在5艘QE级中，只有首舰伊丽莎白女王号在新建时按照设计搭载了16门6英寸炮，舰艉的4门副炮由于位置太低极易进水而根本不实用，于是其余4艘建成时没有搭载舰艉的4门副炮，相应开口被密封；作为补充，在艏楼甲板两侧各设置了1门6英寸甲板炮[C]。然而，这些位于舯部的甲板炮虽然相比有更好的射界，在供弹和防御方面存在缺陷。伊丽莎白女王号随后在1915年也移除了舰艉的4门副炮，并增加了艏楼的2门6英寸甲板炮。5艘QE级的6英寸甲板炮在1916年都被移除了，可能有日德兰海战中暴露的副炮防御问题的原因。另一种观点是，随着意识到航空攻击的威胁增大，这些6英寸甲板炮被移除替换为3英寸防空炮[10]。

QE级最明显的缺陷是航速没有达到指标，其中一个很大的原因是超重。在结构补强等修改增重后，5艘QE级的重载排水量都在33,000英吨左右，相应的平均载重状态大约为29,200英吨[D]，这已经明显超出了设计的27,500英吨。吸取日德兰海战的教训强化弹药库装甲防御后，1917年9月，伊丽莎白女王号的重载排水量已经达到34,050英吨[C]，超出设计将近三千吨。如此程度的超重主要有以下原因：由于舰体前部的结构框架比大部分先前的英国无畏舰都更稀疏[C]，需要对舰体前部的侧板增加支撑结构补强，以解决早期海试时在恶劣天气下反映的板件结构震荡问题（panting）；对艏楼甲板补强，以应对主炮炮口暴风；在6英寸炮炮廓增设中线隔壁；通风系统增设大量阀门以保护水密舱室；增设注水和燃油泵设备，通过对特定舱室注水、将燃油抽向更高侧以恢复平衡。到1917年9月，作为吸取日德兰海战的教训，强化了对弹药库的防护和安全设施，弹药库上方的中甲板装甲和前部6英寸副炮炮廓的倾斜面装甲以及紧靠末端15英寸炮药库的舱壁都增厚1英寸。相应地，副炮每炮备弹从150发削减至116发以平衡增重[18]。

5艘QE级一直服役到二战时期，在一战后各舰均进行了诸如增设防雷凸舱等改造，而伊丽莎白女王号、厌战号和刚勇号还接受了大规模的现代化改造。限于篇幅，对这些改造的要目和效果本文不予介绍了。

6、各项性能评析

6.1 舰体

QE级的舰体在型线上与先前的英国战列舰（如铁公爵级）十分近似，但由于移除了舯部炮塔，艏楼得以延伸连接到X炮塔。采用纯燃油动力移除了大片的煤舱，提供了充裕的生活区域，尤其是在主甲板。

尽管与铁公爵级相比，QE级的舰体增加了长宽比，但仍然明显不如战列巡洋舰修长，方形系数也偏大，这影响了最大航速。QE级的水线长度不到200米，这对于高速主力舰来说实在太短了。另一个原因是，25节的最大航速指标是在仅仅搭载650英吨燃油的常备排水量下的，这本身就颇为牵强，而实际的超重又进一步降低了航速。

列表：对比不同战列舰的尺寸和公试成绩[9]

舰名	巴勒姆	金刚	长门	兴登堡
建造国	英国	日本	日本	德国
公试排水量（公吨）	32,768	27,580	37,396	31,500
水线长（m）	193.40	211.84	213.60	212.5
宽	27.62	28.04	28.96	29.0
长宽比	7.00	7.55	7.38	7.33
吃水	9.91	8.22	9.83	9.57
方形系数	0.619	0.565	0.615	0.534
最大航速（节）	23.9	27.5	26.4	26.7
功率（轴马力）	70,790	78,275	85,478	95,777

QE级的GM值比先前的英国战列舰都明显更大，但仍然不如一些德国主力舰。较大的GM值虽然有利于抗沉性不易因进水倾覆，但会减小横摇周期，不利于火控和人员舒适性。QE级较大的GM值原因不明，猜测与相比之前的英国战列舰少了一座主炮塔有关。通过对比不难发现QE级的舰宽较小，虽然这一尺寸大约符合在迪文波特、直布罗陀和马耳他的干船坞的限制，更可能的原因是尽量降低GM值，以减缓横摇的速率提高稳定性便于火炮射击[C]。QE级的平均横摇周期为14秒。

列表：QE级的稳定特性[D]

状态	轻载	常备	重载
平均吃水（米）	8.95	9.19	10.19
GM值（米）	1.71	1.80	2.38
最大稳性角	38	38	39
倾覆角	58	69	79
排水量（英吨）	28,250	29,200	33,100

QE级的舰体高度，从艏楼甲板到舰底的距离约为16.3m[12]，从上甲板到舰底的距离为14m(46英尺)[A]。QE级的超重问题也明显影响了干舷，降低了适航性，尽管常备排水量下的GM值没有因为超重而与设计值有多少偏差。在10.16m吃水下，QE级的干舷除以舰体长度平方根的1.1倍的比值只有0.73，这一数值明显偏低，甚至比后来的R级战列舰更低，而跟铁公爵级相近[E]。R级和铁公爵级的适航性均表现不佳。在伊丽莎白女王号于1915年2月1日驶往直布罗陀进行炮术训练并前往达达尼尔海峡时，明显反映出较差的适航性[C]。战舰有轻微的艏倾，舰体极易上浪，埋首后恢复非常缓慢，且在迎着海浪行驶时，前部的主炮塔几乎一直遭到海水冲刷。比较值得注意的是，虽然德国海军的主力舰普遍干舷更低，其适航性能却是令人满意的。

6.2 动力系统

QE级的动力系统主要由24基燃油锅炉和4台直接传动蒸汽轮机组成。24基锅炉分布于4个锅炉舱，每个锅炉舱分别在长度和宽度上排列两基和三基锅炉；4台蒸汽轮机分布在3个轮机舱，其中外侧推进轴的轮机位于两侧的轮机舱，内侧两轴的轮机一同位于中间的轮机舱。伊丽莎白女王号、刚勇号和马来亚号采用B&W式锅炉，而厌战号和巴勒姆号采用亚罗式锅炉。在轮机型号方面，巴勒姆号和刚勇号采用布朗•寇蒂斯式汽轮机，内轴各由一台高压汽轮机（正向）和低压正向/倒退汽轮机驱动，外轴则是中压正向汽轮机和高压倒退汽轮机；伊丽莎白女王号、厌战号和马来亚号采用帕森斯式汽轮机，外轴为高压正向/倒退汽轮机，且在高压轮机前端还有“反馈式”（reaction-type）齿轮减速传动巡航汽轮机，内轴则配置低压正向/倒退汽轮机。这三艘QE级搭载的巡航汽轮机显著提升了巡航速度下的燃油经济性[A]，尽管在无畏号跟伯勒洛丰级上的巡航汽轮机并不成功。

列表：对比不同主力舰的动力系统参数[13]

舰名	伊丽莎白女王	铁公爵	狮	德弗林格尔
蒸汽工作压力 (kg/cm2)	16.5		16.2	16.5
锅炉受热面积 （平方英尺）	98,162	63,756		132,073
锅炉舱全长（米）	43.9	34.8	57.9	39.1
轮机舱全长	25.6	21.5	34.1	30.9

与铁公爵级相比，QE级为了提升4节最大航速，需要将动力系统的设计最大功率增加到2.5倍以上，相应地动力系统的重量也明显增加。如此巨大的提升航速的代价，也许是因为其舰体长宽比不够大，方形系数也不够小，导致严重限制了最大航速。QE级的动力系统功率重量比要明显大于铁公爵级，这应该有采用燃油动力的主要原因，也可能因为搭载了更多的锅炉。德国的德弗林格尔号大型巡洋舰在海试中达到76,600轴马力的功率[C]，这与QE级的动力最大出力相近，而德国主力舰的动力系统相比有更加细密的舱室分划，锅炉也更加轻量紧凑。以德弗林格尔号为例，其搭载14基燃煤锅炉和4基燃油锅炉，采用两组直接传动帕森斯式汽轮机四轴推进，锅炉设备重量为1,342英吨，一共有12个锅炉舱和4个机舱；而伊丽莎白女王号、巴勒姆号和马来亚号的锅炉设备重量分别为1,534、1,631和1,887英吨。对于实际的动力系统总重，伊丽莎白女王号是3,534英吨，巴勒姆号是3,582英吨，马来亚号是4,037英吨[C]。

列表：对比不同主力舰的动力系统功率重量比[11]

舰名	巴勒姆	铁公爵	玛丽女王	兴登堡
动力系统重量（英吨）	3,582	2,460	5,310	3,632
最大出力（轴马力）	76,575	32,784	83,350	95,777
功率重量比	21	13	16	26

尽管从节省动力系统的重量和舱室长度来看，德国的战列巡洋舰要明显优于英舰，这主要是采用了细管锅炉的原因，英国海军对于细管锅炉也有应用在小型舰上，但在主力舰上一直到胡德号才采用，这是因为细管锅炉虽然明显更轻便紧凑，有巨大的空间重量收益，但相比大管锅炉而言更需要频繁维护，长时间使用的性能表现下降更快[15]。维护性对于英国海军的主力舰非常重要，因为必要的维护会暂时削弱英国海军能够及时部署的兵力，从而给德国海军提供集结所有主力舰进行决战的空挡时机。

由于战争原因，QE级的海试并不充分，这导致英国海军对它们的航速乐观高估了。在日德兰海战中，由QE级编成的第五战列舰分队达到的实际航速大约为23.8节。伊丽莎白女王号在初步海试中最大达到57,133轴马力的功率[A]，其余4艘QE级在海试中的最大动力功率如下[D]：厌战号77,510；刚勇号71,112；巴勒姆号76,575；马来亚号76,074。刚勇号在5艘QE中最慢，最大功率最低，这是因为在高压喷嘴的区别。伊丽莎白女王号在大约15节航速下需要11,000轴马力，燃油消耗9.3吨每小时，续航距离为5,500海里；在大约22节航速下需要55,000轴马力，燃油消耗28吨每小时，续航距离为2,650海里[14]。

列表：QE级设计计算的航速-功率-油耗-续航表格[16]

航速（节）	25	24	22.5	20.5
功率（轴马力）	75,000	60,000	45,000	30,000
油耗（吨每小时）	40.5	31.4	25.2	18
续航距离（海里）	2,100	2,600	3,036	3,872

由于续航数据比较错综复杂，无法确定QE级的续航性能是否比起先前的英国主力舰有所下降，不过QE级的燃料搭载总重确实明显要低于之前的英国主力舰，比如英王乔治五世级最大搭载3,100英吨燃煤和840英吨燃油，狮级最大搭载3,520英吨燃煤和1,135英吨燃油[A]。采用纯燃油动力使得QE级相比先前的英国战列巡洋舰减少了一座烟囱，这能腾出更多的上层甲板布置空间。一个细节是，QE级仍然搭载了100吨左右的燃煤，这些是提供给厨房烹饪使用的。厌战号在1934年将烹饪设备改为采用燃油[F]。QE级新造时的发电设备为两台150千瓦燃油发电机和两台200千瓦涡轮发电机，提供220伏电压、可达到3,100安培电流的电力输出。在1916年，决定给QE级以及R级、声望级和勇敢级这些15英寸炮搭载舰再增设一台200千瓦发电机[17]，以增加供电的余量避免一台发电机受损给其他发电机增加过大负担，尤其是在夜战条件下。

列表：QE级的用电设备及其电力需求[19]

设备名称	电流（安培）	设备名称	电流（安培）
探照灯电机	500	舵机	200
低功率电机	80	5英寸换气扇	20
隔离器	20	7.5英寸换气扇	90
主无线电	90	12.5英寸换气扇	370
Hummer交流电机	30	17.5英寸换气扇	250
淡水和清洁(Sanitary)水泵	40	20英寸换气扇	70
发射药库制冷设备	200	35英寸换气扇	360
50吨舱底泵	450	鱼雷发射管闩电机	——
升降机(Lifts)	90	照明	850
提弹井	40	散热器(Radiators)	280
Dredger扬弹机	40	合计	4,070

QE级沿用自无畏号的并排双舵配置，无畏号采用并排双舵是担忧因为采用蒸汽轮机适配效率导致需要更多轴数和直径更小的螺旋桨会降低操纵性。伊丽莎白女王号在1915年于直布罗陀出现右侧一台轮机的叶片脱落，不过由于足够的舵效得以继续以18节驶往达达尼尔[C]。然而，在日德兰海战中，厌战号的舵机发生故障，导致其缓慢接近德国舰队，打转了两圈，成为了被集中火力的目标，厌战号因此受到的损害迫使其退出战斗。厌战号的舵机故障是由于长期在高航速下大负荷使用舵机，导致推动轴承（thrust bearing）过热，进而导致差速器不能及时响应舵轮。在上部和下部指挥塔的舵轮操作起来十分费力，这些地方的操舵装置不能发挥作用。最终临时提供的水流冷却了推动杆，使舵机恢复正常，但此时因为收到报告称舵机室已经进水，不得不在轮机舱操舵了。刚勇号在1916年5月4日也发生了类似的舵机故障[C]。另外，QE级的内侧螺旋桨有严重的磨损，这是因为在转向时内侧的螺旋桨会受到外侧螺旋桨的水流干扰。对策是在转速超过200rpm，超过5度舵角时对外侧推进轴降低转速[F]。

6.3 主炮

QE级被认为所取得的成功，很大程度上要归功于其主炮的优秀性能。尽管在QE级上采用15英寸炮是一项紧急的决定，一旦火炮研制出现问题将拖延QE级的完工日期，实际上这些新炮不仅没有影响QE级的工期，还有着超出预期的出色的性能，甚至被装备在二战后建成的英国最后一艘战列舰前卫号上。

15英寸MK I炮基于13.5英寸MK V炮进行设计。1912年1月，丘吉尔指使以“实验型14英寸炮”作为代称，进行新主力舰采用的15英寸炮的研制[J]。一门火炮将在四个月内完成制造以进行测试。总共制造了两门样炮，分别由埃尔斯维克(Elswick)和维克斯设计制造。埃尔斯维克的样炮（编号E597）在结构上不同，没有B管，采用埃尔斯维克式“三动短臂”炮闩，这种炮闩被认为能明显减缓射击时的反冲(slam)[20]。不幸的是这门样炮在测试中出现了A管的问题。于是，另一门具有分离的B管和维克斯式炮闩的样炮设计为后续制造采用。1914年5月6日，对炮塔进行的性能测试，通过了验收，这意味着新炮及时完成了研制，没有因此推迟新主力舰的工期。

15英寸MK I炮采用当时英制舰炮传统的线紧(wire-wind)工艺，英国海军认为这相比筒紧工艺能明显降低重量。然而，与德国在巴伐利亚级战列舰上采用筒紧工艺的38厘米炮相比，英制15英寸炮明显更重。1914年法国施耐德为意大利制造的15英寸40倍径炮也采用筒紧工艺，同样明显轻于相应对比的两种英制炮（63英吨对比维克斯式的83.56英吨）。这其中主要的原因其实是英制炮采用较高的安全系数，英制炮设计承受的极限标准是其钢材的抗张强度而非弹性极限，这大致相当于承受弹性极限的2倍，而德制舰炮为1.5倍，法制炮为1倍。在后来英国人对德国舰炮进行测试时，认为德制炮的设计更有利于提高精度，因为在重心位置非常牢固，身管重量也明显更轻，这能减少火炮随着时间受重力作用的弯曲变形，以及开炮时的偏振[21]。另外，线紧工艺似乎有不足以承担炮管纵向强度的问题，无法以此制造过长的大口径舰炮。

列表：15英寸42倍径MK I舰炮的性能参数[22]

身管重量：100英吨（包括炮闩）；

火炮全长16.520m，炮膛长度16.002m，线膛长度13.115m

发射药194kg柯达火药(Cordite)，药室容积30,650立方英寸，膛压3,071kg/cm2

通常射速：36秒/轮

备弹数100，身管寿命335

15英寸MKI炮主要采用以下几种炮弹：被帽穿甲弹(APC)，被帽通常弹(CPC)和高爆弹(HE)，弹重均为1920磅（871千克），装药分别为27.4千克的苦味酸、58.6千克的黑火药（之后改为TNT），和101.6千克的苦味酸。英国海军一战时期的穿甲弹有众所周知的早炸问题，苦味酸作为炸药太敏感，且穿甲弹弹头材质太脆，加上引信设计不合格，导致英国海军的穿甲弹往往触碰在敌舰的装甲表面立即爆炸，而不是穿入内部起爆，这显著降低了杀伤力。不过如果要换为不敏感的TNT装药，则需要可靠的“二阶”引信确保起爆，这种引信设计复杂。到1918年，英国海军完成了新型被帽穿甲弹的研制，这种新弹显著提升了穿甲性能，装药也改为60%三硝基苯酚和40%二硝基苯酚的混合物[23]。然而，直到1918年12月，15英寸炮搭载舰的备弹中，新型穿甲弹仍然没有占到30%[C]。

英国海军在之前采用长身管和增加发射药的12英寸50倍径炮单纯通过提高炮弹初速来增加穿甲能力的尝试是失败的，发射药在炮弹离开炮口时仍未全部燃烧，严重影响了散布界（精确性），同时也降低了身管寿命。于是，在13.5英寸炮上采用较重的炮弹，这虽然降低了炮口初速，但保留了良好的精度，且因为降低了炮管烧蚀而具有充足的身管寿命。英国海军在15英寸炮上沿用重弹思路，使这一型舰炮有非常低的散布，且其1920磅重的炮弹在装药量上都超过英国12英寸口径同种炮弹的两倍，具有明显更大的破坏力。一份研究显示，在日德兰海战英国军舰击中德国主力舰的104发大口径炮弹中，有31发都来自由QE级组成的第五战列舰分队，且它们的射击条件更差，能见度更低、距离更远[C]。在对德国主力舰命中的大口径炮弹中，毁伤最严重的一发来自巴勒姆号或者刚勇号的15英寸炮弹击穿了塞得利茨号艏楼甲板左侧，在距离舰艏65-70英尺的位置穿入，在上甲板距离右舷6英寸处爆炸，在舰体外壳上撕开了10英尺x13英尺的破洞，导致其舰艏区域大量进水。

列表：15英寸MKI炮4crh穿甲弹的仰角-射程-存速-落角[24]

仰角	射程（米）	存速（米每秒）	落角
2.6	4,570	632	3.0
5.9	9,140	541	7.3
10.1	13,720	468	13.6
15.6	18,290	420	22.3

QE级搭载的15英寸MKI双联装炮塔较为紧凑，炮座直径为9.30m，回旋部分重量为770英吨。作为对比，13.5英寸MKII双联装炮塔的炮座内径为8.53m，重量600英吨；德国巴伐利亚级搭载的38cm双联装炮塔炮座内径为10.00m，重量约850英吨。15英寸炮塔比之前的炮塔都更重，这对支撑结构设计提出了挑战。炮塔的旋转、火炮俯仰以及弹药提升、装填的动力均为液压，由4个涡轮泵提供。火炮俯仰速率为5度每秒，炮塔回旋速率为2度每秒。弹药库采用上药下弹布置，火炮装填可在全角度范围（-5°~+20°）进行，但由于在较大仰角下存在炮弹固定不够紧导致掉落的风险，一般还是在5度或者更低的仰角进行装填[25]。另外，液压机械缺乏足够的动力，无法保证在将火炮调整到较大仰角的同时接受其他负载，这明显降低了射速。在20度最大仰角下采用1920磅炮弹的射程约为22千米，这在当时是足够的。搭载15英寸MKI炮塔并采用背负式布局的战舰并不能使上部火炮朝正向射击，因为上部火炮的炮口暴风会钻入下部炮塔的观测孔，对人员造成冲击伤害。

6.4 副炮和鱼雷

QE级的副炮为6英寸45倍径MKXII炮，以861米每秒初速发射100磅重的炮弹，在14度最大仰角下射程为12,339米。这些舰炮的理论射速可达每分钟7发，但QE级的副炮发射药供应使用一种缓慢低效的系统(Miller’s Hatch)，其供应能力要远远低于这一数值，这就需要直接就近堆放大量的备用发射药，而这显然增加了安全隐患，正如在日德兰海战中马来亚号因此遭到的损害所展示的那样。在吸取日德兰海战教训的改造中，副炮发射药的供应设备被替换为dredger式提升井。尽管QE级原先设计在舰艉搭载的副炮位置太低不实用而被拆除，位于前部的12门副炮同样经常遭到海水冲洗，尽管比起铁公爵级的副炮位置明显靠后（从A炮塔两侧后移到B炮塔），为了保证前向的射界和射数的布置方式使得这部分甲板区域极易上浪。这些位于炮廓的副炮的后向射界也比较狭窄，前6门炮的射界为从正前方转向后侧0~119度，后6门为13~135度。

列表：6英寸45倍径MKXXII炮的性能参数[25]

炮重6,998千克；火炮全长7.105m，炮膛长度6.858m，线膛长度5.856m；

药室容积1,770立方英寸，发射药12.3千克，膛压3,150kg/cm2，身管寿命670

QE级共搭载4基21英寸水下鱼雷发射管，位于A炮塔和Y炮塔弹药库外侧各布置2基，总共可以搭载20发鱼雷。这些发射管向下倾斜2度，前部的发射管方位角为80度，后部为100度[27]。QE级搭载的鱼雷在24节航速下射程为13,710米，在19节航速下为16,909米[C]。

6.5 火控设备

在新建成时，QE级在每座主炮塔上和司令塔配备一座15英尺测距仪，在后舰桥的鱼雷控制塔和前舰桥顶部各有一座9英尺测距仪。到1919年，伊丽莎白女王号、厌战号和马来亚号将B、X炮塔的测距仪替换为30英尺测距仪，其余两舰在1921-22年进行了同样的改动[28]。在舰艏和以下4个控制点设有15英寸炮的观瞄点：司令塔内的火炮控制塔、司令塔顶部的火炮指挥仪、位于高处的火炮控制塔、“X”炮塔和通信站(Transmitting Station)。6英寸炮的控制部原先也设有4个，分别是左/右舷6英寸炮控制塔、通信站、顶部观测点和一个位于甲板上的额外控制站点。在1917年，认为在前舰桥顶部可以更好地指挥6英寸副炮，在相应部位配置了距离和偏转(deflection)的持续接收机并接入电路。

4座15英寸炮塔每座为一组，可以在通信站和炮塔本部之间切换连接。前部12门6英寸炮每侧以前后3门炮为一组。QE级各舰配有一个Mark IV*德雷尔火控台和4个德雷尔炮塔控制台。

QE级的鱼雷火控与铁公爵级不同，在通信站没有火控设备，鱼雷的火控设备位于司令塔和鱼雷控制塔，两处各有4套设备对应控制4具发射管，每套设备包括：Mark I鱼雷控制器、Mark II偏角陀螺仪、一副射击手枪和一具发射锣。

6.6 装甲防御

QE级的装甲防御并不能说很充足，尤其是与其装备的15英寸主炮相比较。虽然其主装甲带最厚处比铁公爵级增加了1英寸，但覆盖区域十分狭窄，而上部装甲带也从铁公爵级的8英寸削减到6英寸。在原先8.76米的设计吃水下，QE级的主装甲带分别有2.74米和1.22米高度在水线上下方，而13英寸的最厚部分总共只覆盖5英尺（约1.52米），在下端削减至8英寸，在水线上方只延伸到1.37米高，然后削减到6英寸与主甲板平齐。而实际上由于QE级的超重问题，主装甲带最厚处有较大部分都要被埋在水下。在主装甲带上方的6英寸上部装甲带覆盖了主甲板到上甲板之间的部分，区段长度与主装甲带一致；在上甲板到艏楼甲板的前部副炮段也有6英寸厚的装甲带。这些6英寸厚的装甲只能应对大口径高爆弹和小口径炮弹，对于大口径通常弹和穿甲弹则是明显不够的。在主装甲带前后依次有6英寸和4英寸的艏艉装甲带，覆盖高度与主装甲带一致。QE级的主装甲带覆盖了A炮塔和Y炮塔中线之间的部分，大约占水线长度的59%。装甲核心区的前部装甲舱壁为6英寸，后部舱壁为4英寸。

作为前日德兰时期的设计，QE级对于甲板防御并不重视，甚至为了控制重量和铁公爵级相比也有所削减。在新建时，QE级的中甲板包括延伸到主装甲带下端的“穹甲”只有1英寸厚[29]，各层甲板除核心区外侧的下甲板之外都没有超过2英寸厚。这样的甲板防御应对远距离弯曲弹道的大口径穿甲弹可谓聊胜于无，即使是在日德兰海战后的改造也只是在弹药库上方的中甲板增设了一层HT（高张力钢）材质的1英寸装甲。

列表：QE级的甲板装甲厚度[D]

甲板部位	装甲厚度（英寸）
前部6英寸副炮上方的艏楼甲板	1
上甲板（舯部）	2，1.25
主甲板（前后）	1.25
主甲板（舯部）	1
中甲板（舯部）	1
下甲板（前部）	3，1
下甲板（后部）	3，2.5

经常与QE级拿来对比的，是后续R级战列舰的装甲设计。与瓦茨的设计形成鲜明对比的是，戴恩考特设计的R级一方面取消了主装甲带的削薄，整体厚度不变；另一方面将装甲甲板（外侧向下延伸形成穹甲）抬高一层，外侧加厚到2英寸。QE级的主装甲带厚度不均匀，这需要更加复杂的生产工序从而增加造价。瓦茨认为，装甲甲板应当尽可能保持在低处，只需略高于水线，这样当炮弹从上方射入时就会穿过较多层甲板而难以抵达，从而只需考虑应对防御破片；而戴恩考特则指出，这在纯燃油动力主力舰上是不可取的，战时的载重会让这层位置的甲板位于水线下方，而这些主力舰没有煤舱充当侧舷防御[E]。戴恩考特认为抬高装甲甲板能增加被装甲保护的船舷高度，从而提高战舰的抗沉性能。不过，R级相比明显较低的GM值显然影响了它们日后进行现代化改造的空间。

QE级的炮塔装甲为正面13英寸、侧面和背部11英寸、顶部5英寸（马来亚是换用一种更坚固材质的4.5英寸顶部装甲），这是相对充足的；然而炮座装甲就明显不足了（这也是英国战列舰的通病），在上甲板以上区段的侧部为10英寸，这最好再增加2~3英寸；在上甲板下有装甲带保护的部分降低到7英寸，到中甲板降低到4英寸。结合当时英国海军在炮塔防火措施上的不足，加上英国海军使用的发射药十分烈性，大口径穿甲弹命中英国主力舰的炮塔将很可能引发火灾蔓延到弹药库造成毁灭性的殉爆。位于炮廓的副炮对于防御也是一个问题，无法提供足够厚的装甲防止被大口径穿甲弹击穿，一旦被穿甲弹击中引爆在副炮附近堆放的待发弹药，将造成严重后果。在日德兰海战中，马来亚号右舷3号6英寸炮被一发大口径半穿甲弹以20-25度射入艏楼甲板爆炸摧毁[E]，引爆了附近堆放的部分发射药，最终导致整个右舷的副炮全部失效，造成102个人员伤亡。火焰穿入弹药提升井进入炮弹室，还好在舰员的紧急操作下没有引爆准备提升的10包发射药。一旦这些炸药被继续引爆，有可能整个6英寸炮的弹药库都会被引爆，进而引爆15英寸主炮的弹药库，造成毁灭性后果。另外，这些副炮所需的开口也影响了舰体水密性，除非把它们直接放置在甲板上方，但这必然要考虑主炮炮口暴风的影响。

在日德兰海战中，巴勒姆号被大口径炮弹击中6次，马来亚号7次，而发生舵机故障的厌战号被大口径炮弹至少击中15次。在日德兰海战QE级遭受的命中当中，最严重的一发命中厌战号的装甲带，击毁了左侧的饮用水舱(feed tank)并导致左侧轮机舱大量进水。命中部位的平均装甲厚度为7.5英寸，如果QE级的主装甲带没有削薄部分，也许这发命中的炮弹就不会击穿[C]。一发大口径炮弹击穿了巴勒姆号的1.25英寸上甲板，接触主甲板爆炸，在甲板上炸开7英尺x7英尺的缺口，爆炸的破片穿过下甲板到达6英寸炮弹药库，也击毁了一台液压泵，不过剩下3台液压泵能够维持4座主炮塔的正常运行。爆炸的火焰穿过右舷2号6英寸副炮，引燃了一些发射药，同时还穿过一个通道抵达位于平台甲板的发电机室。对于由德舰5.9英寸炮造成的损害，只有一发命中厌战号Y炮塔左炮造成的损害较为严重，导致这门主炮必须更换。

QE级的防雷体系主要依靠2英寸厚的装甲舱壁，由两层1英寸HT钢组成[F]，这些防雷舱壁与横向舱壁共同构成了包裹核心区动力舱和弹药库的内部装甲盒。QE级首次实现了完整覆盖整个装甲核心区的防雷舱壁，且由于采用纯燃油动力，这些防雷舱壁不需要煤舱舱门的开口，不过需要足够的结构强度和密封性承受燃油的液体压力。QE级的防雷舱壁布置在外侧，距离舰体外壳只有10英尺（约3米），外侧为油舱和延伸的双层舰底液舱。根据英国海军在1914年的测试，较厚的装甲舱壁应该被尽量布置在外侧，内侧的薄舱壁则需要在爆炸时不会与变形的外侧舱壁接触传导能量。然而根据德国海军的水下爆炸试验，应该反过来将较厚的装甲舱壁尽量内置，而外侧的舱壁和船壳应该尽可能轻薄以降低爆炸产生的破片损害。英国海军在1914年9月的一次会议总结认为，单纯由多层薄舱壁构成的防雷系统是没有用处的，最好的防雷设计是在一系列空舱液舱之后设置装甲舱壁，内侧的水密舱壁不会受到外侧保护舱壁变形接触。与爆炸接触的第一处舱室应该为空舱以起到缓冲作用，液舱应该位于防护舱壁后方抵御破片[B]。这些观点与美国海军得到的结论相似，后者研发出了“三明治”式的多层防雷系统，首次装备在田纳西级上。随着鱼雷装药量的增大，QE级和之前的所有英国主力舰的水下防护都显得不足，这也是为什么在一战后对QE级进行了增设防雷凸舱等改造。

QE级的排水能力是一项巨大缺陷。在QE级的每个锅炉舱只有一个消防舱底泵和一个喷射器，排水能力为每小时275英吨，而铁公爵级每个锅炉舱的排水能力达到每小时1,100英吨[C]。QE级的整体排水能力只有950英吨每小时，远逊于德国主力舰。

7、总结

单从融合战列巡洋舰的高速性与战列舰的良好装甲防御的高速战列舰而言，显然QE级并不是成功的设计，既没有足够的航速，也在装甲防御上有所妥协，而造价与铁公爵级相比也有不小的提升。如果QE级能修改为战列巡洋舰的舰型增加长宽比，也许能解决航速问题，虽然这或许意味着更大的排水量和更高的造价。由于QE级实际上并不能兼顾战列巡洋舰的任务，在1912和1913两年的计划中，英国海军没有建造新的战列巡洋舰，导致英德双方战列巡洋舰的数量差距迅速缩小，迫使费舍尔在战时增设急造战巡计划。

不过，QE级通常被认为是无畏舰时代高速战列舰的开端，日本海军借鉴QE级设计的长门级，就同时实现了26节的航速和同期日本战列舰的装甲防御，还装备了更大口径的41厘米主炮。而英国海军在后续的胡德号上也许真正同时实现了优秀的装甲防御和最高级别的航速，但排水量已经超过4万吨，而主炮火力与R级相当。直到1930年后动力技术的飞跃进步，使得制造更大功率而足够紧凑、轻便的动力装置成为可能，从而在不提升动力系统占用空间重量的条件下可以大幅提高航速，新造战列舰的航速才普遍提升到27节以上。

尽管QE级远远不是完美的设计，它们都能及时建成并赶在日德兰海战前服役，它们搭载的15英寸巨炮在日德兰海战中表现出优秀的精准度和巨大的破坏力；而尽管航速没有达到指标，它们相对其他慢速无畏舰较快的航速，以及相比R级更低的重心，使得它们在英国海军预算有限的限制下能得到比R级更完善的现代化改造，在新型战列舰建成之前实际上是英国海军的核心主力，且在第二次世界大战中也发挥了重要的作用，参加了非常多的战役。与其充满缺陷的性能相比，QE级在两次世界大战中为英国海军做出的贡献则是不可否定的。

注释

[9]方形系数精确到三位小数，不计海水密度；巴勒姆号的数据参考[A][C]，舰宽根据[A]所述，实际建成比设计值略多，吃水按照[A]给出的平均32ft6in换算精确到两位小数；金刚号、长门号的数据引用《图解旧日本帝国海军战列舰史》；兴登堡号的数据参考《The Kaiser’s Battlefleet German Capital Ships 1870-1918》(A.Dodson)和《German Battlecruisers of World War One》(G.Staff)，注意兴登堡号的航速测试是在浅水环境，估计在深水能达到27.5节，公试排水量取满载值。

[10]这里，对于参考资料[C][D]的记述有矛盾，[C]认为伊丽莎白女王号在1915年拆除了舰艉4门副炮并增设6英寸甲板炮，[D]则将时期记为1915-16年期间；[C]认为1917-18年这些甲板炮被替换为防空炮，而[D]记载是在1916年就都移除了甲板炮。

[11]巴勒姆号的动力系统重量引用[C]，最大出力引用[D]的（应该是接收）海试数据；铁公爵号的动力系统重量引用[B]（设计值，与实际有偏差），最大出力引用[A]1913年的海试；玛丽女王号的动力系统重量引用《Battlecruisers》(J.Roberts)，不包括机械师储备(Engineer’s Stores)，最大出力引用[A]海试中的最大值；兴登堡号的动力重量数据引用[E]。

[12]根据图纸测量估算，存在误差。

[13]QE的动力舱尺寸参考[A]，由英制换算精确到一位小数，蒸汽压力取自[D]，由235psi换算得；铁公爵级和狮的数据取自[A]；德弗林格尔号的数据引用《German Battlecruisers of World War One》(G.Staff)，蒸汽压力数值与QE一致，但为生成压力，可能与工作压力有偏差，受热面积由12,270平方米换算得到，舱段长度测算得到。

[14]数据取自[C]，原文续航距离单位为miles，根据计算推测应为海里(nautical miles)更加贴近。

[15]参考J.Roberts，《Battlecruisers》。

[16]截取自Profile Morskie 5《Brytyjskie Pancernik HMS Warspite》，根据25节75000shp推测为设计数据，具体出处不明。此处续航距离为推算得到，取载油量3,400英吨，这里按照参考资料[A]，3500吨是设计方案，3400吨为实际的燃油最大载量。

[17]按照参考资料[F]，一台燃油发电机的功率为450kw，这可能有误；此处按照The Dreadnought Project上QE条目的记述为准。

[18]更精确地，为每炮110发炮弹加上6发榴霰弹（Shrapnel Rounds）。参考The Dreadnought Project的QE条目。

[19]引用自The Dreadnought Project, Queen Elizabeth Class Battleship (1913)。注意这里合计的电力需求明显大于供应值，可能是对于供电估计有所保守，也有可能确实不能同时满足全部电力需求。

[20]详见Navweaps上的英国15英寸42倍径Mark I条目。此处对于埃尔斯维克样炮的问题，在《Naval Weapons of World War One》(N.Friedman)中记述不同，为锻造失败。

[21]详见《Naval Weapons of World War One》(N.Friedman)。

[22]参考《Naval Weapons of World War One》(N.Friedman)和Navweaps；膛压由19.5英吨每平方英寸换算得。

[23]在一战后为了进一步增加杀伤效果，将混合比例调整为70/30。详见Navweaps。

[24]参考Navweaps，此处射表的炮口初速为732m/s。

[25]详见Navweaps中英国15英寸42倍径MKI炮的条目。

[26]参考Navweaps，Britain 6"/45 (15.2 cm) BL Mark XII and Mark XX。

[27]参考The Dreadnought Project, Queen Elizabeth Class Battleship (1913)。

[28]详见The Dreadnought Project, Queen Elizabeth Class Battleship (1913)。

[29]基于参考资料[C]横剖面的注释。在参考资料[E]的表中，QE级中甲板包括穹甲部分的厚度为1.25英寸。

主要参考资料：

A.《British Battleships of World War One》(R.A.Burt)

B.《The British Battleship 1906-1946》(N.Friedman)

C.《Warship Monographs Queen Elizabeth Class》(J.Campbell)

D.《Ensign 4 Queen Elizabeth Class Battleships》(A.Raven & J.Roberts)

E.《The Grand Fleet Warship Design and Development 1906-1922》(D.K.Brown)

F.《Anatomy of the Ship : The Battleship Warspite》(R.Watton)

G.《Sir John Fisher’s Naval Revolution》,Chapter 8 (N.A.Lambert)

H.《The Great Naval Race Anglo-German Naval Revalry 1900-1914》,11 Churchill (P.Padfield)

I.《 “THE CAVALRY OF THE FLEET:” ORGANIZATION, DOCTRINE, AND

BATTLECRUISERS IN THE UNITED STATES AND THE UNITED KINGDOM, 1904-22》,P192-204 (R.A.Peeks)

J. Naval-Encyclopedia, Queen Elizabeth Class Battleships (1913)

战列舰论坛：

K. 为什么是QE：保守派的观点 (LeSoleil)

L. 英国海军初代快速战列舰的设计构思和问题 (LeSoleil)

M. 英国战巡防御问题：对设计决策变迁的考察 (LeSoleil)

N. 战列线与快速侧翼—1900-1914年的皇家海军战术 (原作STEPHEN MCLAUGHLIN，翻译changfeng)