此后，裕禄下令召开军议，一连数天，终于定下固守待援、里应外合这种毫无新意的方略。
9月20日下午，按照10节航速编队航行的舰队，已经抵达距离海州港430海里的大沽口外海20余海里处。
在大明舰队出现在海平面上时，最前端的“威”字号炮台上了望兵丁第一时间发现大明战舰踪迹，很快摇起了警报。
凄厉的警报声中，五座大炮台和二十多座小炮台的兵丁们，在军官的催促下很快动起来，顶部的305毫米克虏伯重炮随着观瞄手的口令，在炮弹上膛后飞快的调整起俯仰角度。
对照手中锦衣外卫通报的资料和图册，在军官们的望远镜中，可以清晰的看到岸上炮台群的结构，前部三座大炮台都是面朝大海，略成长条形，后面两座炮台则略呈喇叭状面向白河入海口，围绕各个大炮台，周边密布数十层木质尖桩。
下午三时二十三分，在六艘驱逐舰介护下的三艘福州级战列舰驶抵18千米的最大射程，在林泽德二级上将亲自下达开火命令后，三艘战列舰的前主炮开火了，在震耳欲聋的炮口轰鸣声中，远处高大的北虏炮台上也腾起阵阵白烟，双方不约而同的开火。
数十秒后，福州舰的战术舰桥上，军官们的望远镜视野中看到了弹着点，意料之中的偏差很大，三艘战舰六门350毫米主炮均是瞄准最突出的“威”字号炮台开火，弹着点最近的偏差都有近百米，同样，巨大的战舰周边也升腾起十数根水柱，北虏炮弹的弹着点更是离谱，基本都在两百米开外，对己方毫无威胁。
在第一舰队王墨甫中将指挥下，6艘驱逐舰作为先导，介护三艘战列舰不断机动，并且继续靠近大沽口炮台群，双方基本都按照三分钟一发的频率进行开火，交战了近四十分钟，距离拉近到9千米左右，也就是福州级战列舰最靠谱的有效射程。
在机动过程中，北虏的其余大口径火炮次第开火，并且接近9千米时，为数众多的中口径速射炮也接连开火，在海面上形成大小不一的水柱，按照各舰观测手的报告，分别判断出是254毫米、203毫米、152毫米火炮在开火，王墨甫中将下令，战列舰编队右转，改为舰体侧面对敌射击，这样整个战舰前后主炮塔均获得了射界，射击频率不断提高，同样对手的炮击密度也开始加大。
战至下午五时十五分左右，广州舰后炮塔的一发炮弹打中“威”字号炮台正面的墙体上，各舰观测手都爆发出欢呼声，可惜爆炸腾起的烟雾散去后，墙体上冒出一株细细的黑烟，不到五分钟时间，这根细小的烟柱在海风吹拂下很快消失不见。
紧接着对手还以颜色，一枚判断是254毫米口径的炮弹在贵州舰不到十米的海面上形成近失弹，巨大的水柱升腾起来，然后又随着海风飘飘扬扬的洒落下来，将贵州舰舯部淋的透湿，舷侧战位上的海兵还没进入情况就已经被苦咸的海水浇的一激灵，尽管没有造成任何损失，中央舰队林泽德总指挥长亲自下令战列舰编队返航。
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