根据德国伏尔铿船厂提交的资料来分析，这型军舰实际是当时德国刚刚开始建造的“恺撒”（Kaiser）级前无畏舰的缩小版。“恺撒”级因该级军舰的舰名均为德国历史上的帝王，均含有Kaiser一字而得名，首舰“腓德烈第三”（Kaiser Friedrich III）于1895年开工，是德国第一艘真正的前无畏舰，排水量11599吨，水线长120.9米，宽20.4米，吃水8.25米，主要武器包括240毫米口径主炮4门，150毫米口径速射副炮18门，450毫米口径鱼雷发射管6具，军舰航速17.5节，水线带装甲12英寸。
给中国提交的军舰方案水线长112.7米，宽18.6米，军舰的吃水经许景澄交涉，德国工程师努力满足中国的要求，从最初设计的6.7米减少到了6.6米。当时汲取了甲午海战实战中积累的经验教训，许景澄对新军舰的火力和防护提出了更高的要求，以至于军舰的排水量从最初设计的7050吨增长为7600吨，但在增加军舰排水量的情况下，吃水居然能够减少，德国工程师的技艺令人称奇。。
按照伏尔铿船厂的原始设计，这型军舰的主炮选用2门240毫米口径克虏伯炮，分别布置在军舰首尾。对比“恺撒”级两座双240毫米口径主炮的布置，火力弱化了一半，许景澄对此不满意，经过协商，在不增加主炮数量，以节省吨位的前提下，将火炮的型号调整成当时德国海军主力舰也极少装备的280毫米40倍径克虏伯炮，这种火炮威力惊人，而且火炮下方有先进的弹药提升机械，能够实现较高的射速。
中国前无畏舰上的中口径副炮全部实现速射化，包括10门150毫米口径克虏伯速射炮、6门105毫米口径克虏伯炮，长度均为40倍径。其中150毫米炮布置在首尾主炮附近的舰体炮房，以及主甲板两船舷，105毫米炮布置在甲板室顶部甲板两侧，和主甲板上的150炮炮位交错，16门中口径火炮形成了极为密集的舷侧火力。
除了主炮、副炮，再次一级的辅助火力包括有10门57毫米口径格鲁森机关炮，分布在甲板室顶部甲板。4门哈乞开司37毫米口径5管机关炮，分别安装在前后的飞桥甲板上。4门马克沁机枪，分别安装在前后桅杆的桅盘内。另外，舰上还设计配备1门供海军陆战队使用的60毫米口径舢板炮。舰上的鱼雷兵器包括4具鱼雷发射管，其中舰首水线下1具，两舷各1具，舰尾1具，防护设计方面，这艘舰体全为钢制的军舰敷设围绕全舰一圈的水线带装甲，原计划最厚处（军舰舷侧中部）200毫米，经许景澄要求，加厚至250毫米。为节省重量，水线带装甲总体呈现自上至下随着防护重要性的降低，逐渐减薄的情况，而军舰首尾和中部的厚度又不一样。军舰首尾的厚度上部200毫米至水线下为140毫米，军舰中部水线处250毫米，水线下减薄至140毫米。许景澄在给总理衙门的报告中，还特别举出甲午海战中的例子，说明围绕全舰的水线带甲，比以往“定远”采用的旧式铁甲堡的先进之处。“查‘定远’、‘镇远’两舰系用铁甲堡式，周护船之中腰，而于船前后但以平甲覆护下舱……现考知海战时敌船必先用五六寸径快炮丛击，如船前后水线处一受炸弹，舱内即被裂毁弹孔，并有水灌，虽下舱无恙，船已受损，不便迎敌。不如用甲通护前后水线之完密。”
不仅防护的形式与“定远”舰的时代已经有了很大的改变，而且防护装甲的材料本身也完全不同。此前的铁甲舰装甲普遍采用钢铁复合装甲，伏尔铿这次提出的设计方案里，装甲材料改成了当时被许景澄称为尼格耳装甲的镍质钢甲（Nickel－Steel Armor）。所谓的镍质钢甲，就是在钢中加入一定比例的镍，经过反复锤锻，提高装甲的韧性和硬度，较普通的钢面铁甲防护力能得到大幅的提升，而且为达到一定的防护力所需要的厚度比普通装甲减少，减轻的装甲重量可以为军舰增加更多的有效吨载。按照当时的推算，伏尔铿为中国前无畏舰选配的250毫米厚的镍钢装甲，防护力相当于330毫米的普通钢面铁甲。
新军舰的装甲防护还包括200毫米厚的主炮塔装甲，160毫米厚的主炮弹药提升井围壁装甲，65毫米厚的副炮炮盾，150毫米厚的前部司令塔装甲，120毫米厚的后部司令塔装甲等。防护能力与“恺撒”相比，并不逊色。
外观上，中国前无畏舰的特点是双桅双烟囱，前后桅杆上各装备探照灯一具，同时汲取甲午威海之战中国军舰遭受鱼雷偷袭的教训，舷侧还设计安装防鱼雷网。新军舰的动力系统设计为2座4缸三胀蒸汽机，配套使用24台锅炉，设计航速18.5节，10节航速下的续航力4000海里。
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