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在最初討論百夫長級的設計架構時，本打算直接沿用君權級戰列艦的防護設計，做出一定程度的削薄以與其噸位相適應。但之後進行了長時間的討論，懷特提出了三種備選方案：
（a）與君權級基本相同，水線裝甲帶厚12英寸，上部裝甲帶厚4英寸；水線裝甲帶的上緣被一道平甲板連接封閉起來，形成裝甲盒，這道甲板厚2.5英寸。
（b）從水線以下5英尺到水線以上10英尺，被統一厚度的5英寸裝甲覆蓋；在其後方的主甲板上，採用與巡洋艦類似的穹甲防護體系，穹甲水平段厚2.5英寸。該方案的重量與上一個方案相同。
（c）前兩個方案的結合體，在方案（b）的基礎上把側舷裝甲換成方案（a）的模式，這會比前兩個方案重300噸。
這裡先解釋一下君權級與改自君權級的方案（a）的情況，審視其中的思路。下圖是君權級戰列艦的中剖裝甲圖：
方案（a）的防護是在上圖的基礎上將水線裝甲帶（紅線所標部位）從18英寸削薄到12英寸，水平裝甲（黃線所標部位）從3英寸削薄到2.5英寸，其餘並無差別。而這個防護設計，比較關鍵的地方其實是4英寸的上部裝甲帶，以及在它之後、在水平裝甲之上的煤艙。設置它的目的是防禦不久之前出現而且在快速發展的、由速射炮發射的裝填有烈性炸藥的高爆彈。
在1885-1889年，皇家海軍利用老舊的鐵甲艦「抵抗」號開展了一系列毀傷效果實驗，以檢驗裝甲的防護效果。這些實驗大多是在保密條件下開展的，在19世紀相當罕見。其測試結果表明，該艦原本安裝的4.5英寸厚的鍛鐵裝甲就足以讓6英寸口徑的高爆彈無法擊穿，在其上另外設置的3英寸厚鋼製裝甲也能起到相同效果；但哪怕是舊式的鑄鐵製帕利賽穿甲彈都能夠擊穿這個厚度的裝甲，並造成大量破片。2英寸鋼板可以阻擋6英寸炮彈爆炸的破片，燃煤也能吸收破片，2英尺厚度的煤層就相當於1英寸的鍛鐵裝甲。君權的防護即依此結果而設置：由於噸位受限，把上部裝甲帶強化到能防禦穿甲彈的程度是不現實的，那麼讓其抵禦高爆彈即可，穿甲彈則放任其擊穿，靠其後的煤層來吸收破片，防止殺傷船員。同時，煤層還能阻擋裝甲帶被擊穿後可能的進水。
而方案（b），則更進一步：既然煤艙的效果很好，那麼就把整個側面交給薄裝甲和煤艙來防護，內部再設穹甲來防備零星的重型穿甲彈。這個設計很有可能是受到之前設計的埃德加級防護巡洋艦的影響。埃德加級是只有穹甲防護的，如下圖所示，黃線勾勒的部分即為其防護甲板：
關於高爆彈的爭論對埃德加級設計造成了影響。懷特認為不必花費重量在側舷裝甲上，因為側舷的煤艙能吸收破片並阻擋進水。但很多人認為有必要增加薄的側舷裝甲，迫使懷特只得加厚側舷的鋼板，為以後安裝裝甲做準備。而到了百夫長級，甚至在百夫長級之前、埃德加級之後的君權級上面，情況則倒轉了過來：懷特借鑑了增加側舷裝甲的埃德加級，倡議側舷全由薄裝甲覆蓋的設計，節約下來的重量分給穹甲。由於穹甲與入射穿甲彈的大夾角，其防禦效能遠優於大厚度的水線裝甲帶。然而，這次輪到懷特的建議不被海軍部官僚們接受了。上圖用紅線勾勒出側舷薄裝甲覆蓋的區域，讀者可以據此想像百夫長（b）方案的情況。還要注意的一點是，懷特指出方案（a）和（b）的重量是一樣的，這要麼意味著（b）方案向前後延伸的範圍超過（a），要麼表明（b）將會擁有非常厚的穹甲傾斜段，對重型穿甲彈的防護效果要遠超出12英寸水線裝甲帶，甚至相比君權級的18英寸裝甲帶也不逞多讓。再加上實際建成的百夫長級其上部裝甲帶使用了哈維硬化裝甲，如果按照（b）方案完工，那麼其5英寸裝甲帶也會使用同樣材質，對穿甲彈的防禦效果會更好。總之在筆者看來，方案（b）毫無疑問是更好的選擇。
而方案（c）則無需過多討論，它實際上是在（a）的基礎上用穹甲進一步強化了核心艙的防禦能力。儘管在百夫長級上面未被接受，但之後設計的幾乎所有前無畏艦都遵循了與方案（c）相同的原則。海軍部最終選擇了方案（a）。百夫長級的防護情況如下圖所示：
百夫長級主裝甲帶厚12英寸，向底端逐漸削薄到8英寸。其全長200英尺，高7.5英尺，其中2.5英尺高於水線，其餘部分則處於水下。裝甲帶的前後端則由處於艦體內部的8英寸厚裝甲橫艙壁連接起來。主裝甲帶的背後有9-6英寸的柚木背板，而裝甲材質為鋼-鐵複合。上部裝甲帶厚4英寸，末端和3英寸厚的艙壁連接，艙壁斜著向內延伸，直抵炮座，其材質在最初設計時為鎳鋼，建造時則更換為哈維硬化裝甲。後者剛剛誕生時，其性能只相當於1.3倍厚度的鍛鐵裝甲，而隨著工藝改進，到了1893年這個數字就已經增加到2.0。百夫長級上面的哈維鋼性能應介於二者之間，對於中口徑炮的穿甲彈也有一定抵禦能力。水平裝甲厚2.5英寸，艏艉防護甲板也是同樣的厚度。炮座上部9英寸，往下與裝甲帶重疊的部分降低到5-8英寸。前部司令塔由12英寸厚度的裝甲保護，後部則是3英寸。
百夫長級的主炮第一次在露炮臺設計的基礎上增加了輕型裝甲防盾，它將在以後演化為真正意義上的現代炮塔。增加這層防盾的原因是其主炮的操作人員大多暴露在外，且人數較多，必須為他們提供良好保護。炮盾的正面與側面均厚6英寸，而後部是敞開的。
【圖中可見右側百夫長級的後部敞開式炮盾。它與左側君權級的露炮臺不同，後者操作時幾乎所有人員都隱藏在炮座內，只有一名瞄準手位於兩門主炮之間，暴露在外。】
露天甲板上的6門4.7英寸火炮只有1英寸厚的輕型防盾保護。中日甲午戰爭的經驗表明，薄護盾基本沒有價值，還會引爆炮彈，若無護盾的話炮彈可以直接飛過去，不會造成損害，這是1901年將副炮全部至於裝甲炮廓保護之下的一個重要原因。位於主甲板的4門4.7英寸火炮如前所述由炮廓保護，炮廓正面裝甲厚4英寸，側面厚2英寸。
【裝甲炮廓示意圖】
【配備防盾的4.7英寸速射炮】
百夫長級的動力裝置與君權級戰列艦基本相同。自然通風功率9000馬力，強壓通風功率13000馬力。推動這艘小了4000噸的戰艦，自然能獲得高得多的航速：其設計自然通風航速17節，強壓通風航速18.5節，而實際試航結果如下：
巴弗勒爾號：9934馬力17.1節（8小時自然通風）
百夫長號：9703馬力17,05節（8小時自然通風）
巴弗勒爾號：13163馬力18.54節（4小時強壓通風）
百夫長號：13214馬力18.51節（4小時強壓通風）
持續外海航速：15.1節
百夫長級的蒸汽機為兩臺立式三脹蒸汽機，驅動兩部螺旋槳，8座圓柱形火管鍋爐為前者提供蒸汽。與君權級一樣，其鍋爐分為左右兩組，分別連接一座煙囪，煙囪也是左右並列。鍋爐的工作壓力為155psi，與以往的戰列艦相比大幅度提高，也賦予其良好的燃料經濟性：在輸出功率8200馬力的情況下，其燃煤消耗率為每小時每馬力1.84磅，一個前所未有的低數字。當然了這是比較理想運作條件下的數字。
【百夫長級的側視線圖與剖面圖，可以看到與單側煙囪與四座鍋爐相連接】
在一般的運作條件下，百夫長級自然通風全功率（9000馬力）時，每小時消耗10.5噸燃煤；其煤艙正常載煤量750噸，最大載煤量1440噸，相當於它在17節航速下擁有2331海裡的續航力。10節航速下則是5230海裡。這一數據不算出彩，但由於一開始就未做高要求，基本上也是合格的。
為了在維護條件較差的海外長時間服役，特別是其預計服役的水域較為溫暖，容易滋生各種海生物，百夫長級在水下包裹了銅皮。銅離子催化的類芬頓反應產生具有強氧化性的自由基，能夠有效殺死如藤壺、船蛆之類的水生寄生生物。然而，鋼鐵艦體如果直接與銅接觸會生成原電池，使艦體快速腐蝕。因此在包銅之前，必須還要在艦體上先包裹一層木殼，以隔絕二者。此外，水線以下所有暴露在外的金屬部件也必須是青銅製成，如艦艏的撞角、尾舵及其鉸鏈，等等。這毫無疑問提高了造價，但對於海外服役而言也是必需的。
【一艘長時間停泊的小船船底生長的藤壺。這會在航行時造成極大的阻力，中低速時甚至會需要翻倍的輸出功率。一般而言在北海這樣的寒冷水域需要一年清理一次船底，地中海就縮短到六個月，靠近赤道的溫暖水域更是縮短到三個月。海外往往沒有這樣的條件，因此船底一定要包裹銅皮】
在百夫長級服役時，她們不僅僅是皇家海軍最快的戰列艦，在全世界範圍內也罕有敵手。僅有「義大利」級（Italia-class）能與其匹敵。在海外服役時，她們能非常輕鬆地維持17節持續航速，而且常常能夠更快，這使得她們非常受歡迎，而「二等戰列艦」的名頭卻總是使人們忽略了這個特點。
百夫長級的平均造價為62萬英鎊，相比君權級的92.3萬英鎊，降低30%造價的目標可以說完成的很好。而就替換專橫級的任務而言，其大幅度降低的吃水、快了2節的航速和更強大的火力、更優秀的防護都堪稱完美。著名戰艦設計師、海軍史學者大衛·K·布朗評論稱，這種二等主力艦的任務如果能交給即將過時淘汰的一等主力艦來完成是最好的，百夫長級並不划算。這一評論儘管原則上沒有錯誤，皇家海軍在之前和之後也都是這樣做的，但還是要看到這個時期的特殊性：此時的舊式一等主力艦的吃水基本滿足不了需求，而且其低幹舷設計也不適合在海外服役。
不妨將百夫長級與其預期的對手、俄國納西莫夫海軍上將級甲帶巡洋艦做一下對比，下圖是納西莫夫號的情況：
【納西莫夫海軍上將號】
這是一艘17節的巡洋艦，擁有四座雙聯裝8英寸炮、10座單管6英寸炮。防護在圖中已有展示，其裝甲完全不足以抵擋百夫長的10英寸主炮，8英寸主炮難以擊破百夫長的防護，副炮投射量也無法與百夫長的速射炮相提並論，航速又不足以使其逃脫百夫長級的追殺。如果百夫長級的敵人只是這樣的戰艦，那麼她絕對是完美的，毋庸置疑。
但這種幻覺很快就破滅了。1890年，俄國開工了一艘大型巡洋艦「留裡克」號，它擁有近19節的最高航速和2000噸的載煤量。其他方面的性能則無需贅述，僅此一項就讓百夫長級難以應對。這裡我們也能看出這種線性對抗思維的壞處：如果各方面僅僅比對方強一點，看似均衡，實則難以應對飛速進化的威脅。針對留裡克號，皇家海軍被迫專門打造強大的一等巡洋艦加以應對，百夫長級就此幾乎失去了作用。
【留裡克號巡洋艦，她在遠東向皇家海軍發出了全新類型的挑戰】
不過，皇家海軍二等戰列艦的發展並未就此結束，很快還會有新的威脅交給她們來應對。這，就是下一個故事了……
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