Việc động cơ hơi nước được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực đóng tàu đã mang đến một cuộc cách mạng kỹ thuật về động cơ cho hải quân các quốc gia.

Chỉ trong vòng hơn mười năm ngắn ngủi, các nước lớn đều không nằm ngoài dự đoán, áp dụng động cơ hơi nước làm động lực chính cho tàu thuyền trên mặt nước, những loại máy hơi nước kiểu cũ bị loại bỏ hoàn toàn.

Việc sử dụng động cơ hơi nước trên tàu chiến là một thành công không thể bàn cãi, nhưng nó cũng tồn tại những thiếu sót cố hữu.

Hiện tại, loại động cơ hơi nước truyền lực trực tiếp được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới có một vấn đề là hiệu suất nhiệt liên quan trực tiếp đến số vòng quay cao, không thể tạo ra sự phối hợp tốt nhất với cánh quạt bị hạn chế số vòng quay.

Để giải quyết vấn đề nan giải này, các kỹ sư của các quốc gia đã vắt óc nghĩ ra đủ mọi biện pháp, ví dụ như:

Tăng diện tích cánh quạt, hoặc lắp nhiều cánh quạt trên cùng một trục để giảm hiện tượng bọt khí.

Hạn chế và điều chỉnh số vòng quay của động cơ hơi nước, cố gắng điều hòa mâu thuẫn giữa hiệu suất và số vòng quay của cánh quạt.

Thiết kế cho mỗi động cơ hơi nước các tổ turbine dưới áp lực khác nhau, để họ khu động riêng các cánh quạt trên các trục khác nhau.

Thử nghiệm phương pháp động cơ điện, trước tiên dùng động cơ hơi nước kéo máy phát điện để phát điện, sau đó dùng điện năng khu động cánh quạt.

Thậm chí, khai thác hỗn hợp các loại thiết bị động lực khác nhau, tạo thành sự bổ sung, để đảm nhiệm việc cung cấp động lực cho tàu trong các trạng thái di chuyển khác nhau.

…

Tuy nhiên, những phương pháp này hoặc là tồn tại những thiếu sót khó khắc phục, hoặc là hiệu quả mang lại rất hạn chế, đều không thể giải quyết vấn đề một cách thực chất và không đáng để nhân rộng.

Sau quá trình không ngừng tìm tòi, các quốc gia đều nhận ra phương án trực tiếp và hiệu quả nhất chính là sử dụng bánh răng giảm tốc để giảm tốc độ quay kinh tế của động cơ hơi nước, làm cho phù hợp với tốc độ quay kinh tế của cánh quạt.

Đồng thời, thông qua phương thức liên động bánh răng, còn có thể liên kết các cấp áp lực dưới các tốc độ quay khác nhau bên trong động cơ hơi nước, để cùng nhau khu động một cánh quạt, nhờ đó có thể tận dụng tối đa áp lực và năng lượng của hơi nước.

Đương nhiên, việc ứng dụng bánh răng liên động giảm tốc tồn tại rất nhiều vấn đề khó khăn về thiết kế, kỹ thuật, công nghệ và vật liệu, các cường quốc đều đang toàn lực ứng phó, tranh thủ giành lấy lợi thế.

Trong quá trình này, những người thợ tài trí của Hoa Hạ từ xưa vốn không thiếu đã dẫn đầu đạt được đột phá.

Trong nhiều năm qua, Hoa Hạ đã chuyên tâm và tích lũy trong các lĩnh vực khoa học kỹ thuật mới, kỹ thuật ứng dụng và công nghệ chế tạo, cuối cùng đã nhận được hồi báo, trong những lĩnh vực này đã ở vị trí dẫn đầu thế giới. Bọn họ là những người đầu tiên nghiên cứu ra động cơ hơi nước bánh răng giảm tốc có thể sử dụng được.

Sau khi trải qua thử nghiệm và hoàn thiện, đến năm 1910, động cơ hơi nước bánh răng giảm tốc của Hoa Hạ đã đạt đến điều kiện có thể ứng dụng trên tàu, từ đó, sau khi có được sự bảo hộ của loại động cơ mới này, tính năng di chuyển của tàu cũng được nâng lên một bước.

Tháng 11 năm 1910, chiếc tàu chiến chính quy đầu tiên được trang bị động cơ hơi nước bánh răng giảm tốc bắt đầu được đóng.

Con tàu này là chiếc đầu tiên trong bốn chiếc tuần dương hạm nhị đẳng cùng cấp "Quỳnh Sơn", ba chiếc tàu chị em còn lại lần lượt là "Mẫu Đơn Giang", "Cơ Long" và "Cẩm Châu".

Bốn chiếc tàu lớp "Quỳnh Sơn" lần lượt do các xưởng đóng tàu Lôi Châu, Giao Châu, Khâm Châu và Đại Liên phụ trách xây dựng, chi phí trung bình gần 1,94 triệu hoa tệ, đến tháng 4 năm 1913 thì hoàn thành toàn bộ.

"Diễm Sơn" cấp khi thiết kế đã hấp thu kinh nghiệm từ "Giao Châu" cấp Bố Lôi tuần dương hạm, thể hiện rõ nhất ở việc sử dụng mũi tàu hình bay kéo và bố trí pháo chính dọc theo trục giữa thân tàu.

Thiết kế của nó dựa trên kiểu mạn thuyền dài thủ lâu, với chiều dài toàn thân tàu là 145 mét, rộng 13.4 mét, mớn nước 4.7 mét, trọng tải tiêu chuẩn 4,450 tấn, và biên chế thủy thủ đoàn gồm 327 người.

Hệ thống động lực gồm hai bộ động cơ hơi nước giảm tốc bánh răng, mỗi động cơ hoạt động độc lập để truyền động cho một chân vịt.

Năng lượng được cung cấp bởi mười hai lò hơi ống nước kiểu mới áp suất cao, đốt dầu, bố trí dọc theo trục giữa thân tàu và thoát khói qua hai ống khói lớn.

"Diễm Sơn" cấp có công suất đạt 40,000 mã lực, tốc độ thiết kế lên tới 29.6 hải lý/giờ, và tầm hoạt động tối đa 4,500 hải lý ở tốc độ 15 hải lý/giờ.

Về khả năng phòng hộ, "Diễm Sơn" cấp cơ bản kế thừa cách bố trí của "Cobh nhiều" cấp, pháo chính sử dụng năm khẩu pháo 152mm, kiểu 1905, cỡ nòng 50.

Trong số các pháo chính bố trí dọc trục giữa thân tàu, hai khẩu được đặt trên nóc mũi tàu theo kiểu bậc thang, trong đó khẩu pháo số hai ở vị trí cao hơn có bệ điều khiển hỏa lực.

Các khẩu pháo còn lại đều hướng về phía đuôi tàu, được bố trí ở trước và sau ống khói, cũng như trên boong tàu phía đuôi.

Ngoài ra, tàu còn được trang bị bốn khẩu pháo 76mm kiểu 1909, cỡ nòng 50, hai khẩu pháo 57mm kiểu 1904, cỡ nòng 50, và hai bệ phóng ngư lôi 18 inch hai nòng, mỗi bên mạn tàu một bệ.

Sau "Quỳnh Sơn" cấp nhị đẳng tuần dương hạm, Hải quân chính quy bắt đầu đóng một loạt khu trục hạm trang bị động cơ hơi nước giảm tốc bánh răng từ tháng 5 năm 1911.

Nhóm tàu này gồm mười hai chiếc cùng loại, lần lượt mang tên "Hoán Gấu", "Mật Chồn", "Con Nhím", "Sông Ly", "Chó Ngao II", "Hỏa Hồ II", "Ngân Hồ II", "Linh Miêu II", "Con Báo II", "Kim Tiền Báo II", "Mãnh Hổ II" và "Hùng Sư II".

Mười hai chiếc khu trục hạm "Hoán Gấu" cấp vẫn do xưởng đóng tàu Sông Âm và Thông Châu mỗi xưởng đóng sáu chiếc, chi phí mỗi chiếc là 556,000 hoa tệ, chiếc cuối cùng hoàn thành vào tháng 4 năm 1914.

"Hoán Gấu" cấp có đặc điểm ngoại hình và cách bố trí hỏa lực tương tự "Hình Thiên" cấp, với chiều dài toàn thân tàu 97.6 mét, rộng 9.5 mét, mớn nước 3 mét, trọng tải tiêu chuẩn 1,100 tấn, và biên chế 105 người.

Thay đổi chủ yếu nằm ở việc trang bị hai trục, hai bộ động cơ hơi nước giảm tốc bánh răng, đồng thời lần đầu thử nghiệm sử dụng lò hơi ống nước đốt dầu nặng chuyên dụng, tổng cộng có bốn lò.

Việc sử dụng các kỹ thuật mới này giúp "Hoán Gấu" cấp có động lực được nâng cao đáng kể, công suất tối đa đạt 18,500 mã lực, tốc độ thiết kế 30 hải lý/giờ, và tầm hoạt động tối đa 3,500 hải lý ở tốc độ 15 hải lý/giờ.

Ngoài hệ thống động lực, "Hoán Gấu" cấp còn có một "lần đầu" khác, đó là việc trang bị ống phóng ngư lôi cỡ lớn hơn, tổng cộng có hai bệ phóng ngư lôi 533mm hai nòng kiểu 1911, với tám quả ngư lôi dự trữ.

Sự phát triển của kỹ thuật hải quân thế giới thay đổi từng ngày, không chỉ Hải quân Hoa Hạ dũng cảm sáng tạo cái mới, mà các cường quốc biển khác cũng vậy, đặc biệt là bá chủ biển cả Anh quốc luôn dẫn đầu xu hướng.

Trong những năm gần đây, Anh và Đức đã tiến hành một cuộc chạy đua vũ trang hải quân khốc liệt, và dưới áp lực từ đối thủ, đã xuất hiện cái gọi là "Khủng hoảng hải quân năm 1909".

Dưới làn sóng dư luận cuồng nhiệt "muốn tám chiếc" trên toàn quốc, tháng 3 năm 1909, Quốc hội Anh đã thông qua dự toán bổ sung cho việc đóng tám chiến hạm với số phiếu áp đảo, và bắt đầu triển khai công tác xây dựng cụ thể ngay trong năm đó.

Sau đó, Bộ Hải quân còn đưa ra cái gọi là "tiêu chuẩn một mạnh", tức là số lượng chiến hạm của Hải quân Hoàng gia phải vượt quá sáu phần mười so với Đức!

Trong dự toán đóng tàu của Anh lần này đã bao gồm bốn chiếc chiến hạm lớp Orion, được trang bị pháo chính MK V 13.5 inch với 45 lần kính hoàn toàn mới, đồng thời sở hữu những tính năng ưu việt hơn hẳn so với trước đây.

Cũng nằm trong dự toán này, Anh còn khởi công chiếc tuần dương hạm bọc thép chủ lực Sư Hào, sớm hơn Orion hai tháng, và cũng được trang bị loại pháo chính siêu cấp này. Hai năm sau, chiến hạm này chính thức được Hải quân Hoàng gia ban cho danh xưng mới: "Chiến nhóm tuần dương hạm".

Sự xuất hiện của lớp Orion và lớp Sư Hào đã đánh dấu sự phát triển của hải quân thế giới bước vào kỷ nguyên chiến hạm "siêu cấp không sợ hãi".

Từ đó, chiến hạm ngày càng được chế tạo lớn hơn, khẩu kính pháo chính không ngừng tăng lên, cuộc chạy đua vũ trang trên biển giữa các cường quốc cũng ngày càng trở nên gay gắt.