師的巡航實際，頒佈施行《北洋水師章程》，從船制、戰船、守船、練船、運艙等制度建設入手，保證北洋水師的戰鬥力，還規定凡北洋軍校的學生，在堂學習二年期滿，必須上船實踐學習三年，以強化學員的實踐操作能力。
李鴻章對李經述的能力非常滿意，還將天津機器製造局也交給李經述管理。李經述便把天津機器局的日常管理工作交給了譚嗣同。他那天到天津機器製造局清查家底，竟然發現中國在潛艇設計方面，很有基礎，早在1880年就製造了中國近代史上第一艘潛水艇，並試航成功，開創了中國人制造潛艇的先河。
李經述到了天津機器製造局，也就是在天津城東賈家沽道，只見這裡巨棟層樓，廣場列廳，迤麗相屬，參錯相望。東則帆檣沓來，水柵啟閉；西則輪車轉運，鐵轍縱橫，城堞炮臺之制，井渠屋舍之觀，與天津郡城遙相對峙，隱然海疆的一重鎮。
李經述瞭解到，天津機器製造局是洋務運動最早興辦的四大近代軍工國企之一，從德國、英國引進機器裝置，聘用外國技術人員，生產規模相當龐大，門類齊全，技術水平較高，在生產過程中培養和訓練了一批本國技術員工。工廠需要大量的煤、鐵等原材料，開始主要依賴進口，要花費很多白銀，後來，李鴻章興辦了開平煤礦，解決了這一需求。
李鴻章上任直隸總督後，還新購進三套洋藥碾，新建三所碾藥廠，對原有淋硝、磨磺、燒炭等製造問也增添了裝置，黑色火藥日產提高到900餘公斤。這一時期，還興建了鑄鐵、熟鐵、鋸木等廠和新機器房。
1876年，天津機器製造局還設立了電氣水雷局，製造海防需要的各種水雷，並培養使用水雷的技術人員。到1877年，產品有：黑色火藥、餅藥、銅帽、林明敦槍、槍彈、前膛炮彈、後膛鍍鉛來福炮彈、各式拉火、各式水雷。還生產鏘水，軋製銅片和製造機器。1881年，天津機器局開始仿製棉藥，經過兩年時間，仿製成功。
李經述接管天津機器製造局後，還從英國葛來可力夫工廠購進鑄鋼機一套，並從格林活廠購進水壓機、10噸起重機和車床等裝置，籌建鍊鋼廠，將在美國的天龍武器公司的生產線搬到了天津。
李經述在天津機器製造局發現了中國的第一艘潛水艇後，心裡大為高興，有了建立中國人自己的潛艇部隊的打算，這將作為北洋水師的一項重大海防戰略。因為李經述明白潛艇將來會在現代海戰中發揮重要作用，而且對付英國、法國那樣的海軍強國，潛艇可以起到四兩撥千金的作用，出奇制勝。
李經述察看了這艘天津機器局製成的潛艇，式如橄欖，駛行水底，上有水標及吸氣機，可於水底暗送水雷，從外觀、構造，到件能、功能，無不反映出近代潛艇的特徵和性質，而且這艘潛艇下水試行時“靈捷異常，頗為合用”，於是大喜，讓席慕蘭在美國重金招聘最優秀的潛艇設計師。
沒想到，世界上最優秀的潛艇總設計師、“現代潛艇之父”約翰·霍蘭竟然來天龍武器公司應聘了！當時，各國政府對科學家還沒有今天這麼重視，科學家或其他人才的國際流動很大，服務哪個政府也很自由，這些科學奇才都最為看重的是誰有錢資助他們把想法變成現實，信奉為僱主服務，誰資助他們，他們就為誰工作。
霍蘭原本是愛爾蘭人，1841年出生在利斯凱納小鎮，父親曾是英國海岸警衛隊的一名僱員，所以霍蘭從小就對戰艦充滿好奇。但中學尚未畢業時，他的父親不幸病故，年輕的霍蘭被迫結束學業，到一所學校擔任理科教員，他一邊工作，一邊設計潛艇。1873年，三十二歲的霍蘭辭去教員工作，帶著他的潛艇設計圖紙到美國尋找機會。1875年，霍蘭將建造新型潛艇的計劃送交美國海軍部。但美國海軍對支付5萬美金建造的一艘名為“智慧之鯨”的小型手操潛艇的沉沒仍然心有餘悸。斷然拒絕霍蘭的計劃。
遭到拒絕的霍蘭得到流亡美國的由愛爾蘭一些革命者組成的“芬尼亞社”的資助。在“芬尼亞社”的支援下，經過3年時間的努力，霍蘭在1878年將自己設計的第一艘潛艇送下水，該潛艇被命名為“霍蘭－1”號，是一艘單人駕駛潛艇。艇長5米，裝有1臺汽油內燃機，能以每小時3。5海里的速度航行，但悲劇的是，這艘潛艇一潛入水下，內燃機的空氣用完了，發動機停止了工作。
白燒了一大筆錢，潛艇卻沒了，芬尼亞社開始對霍蘭大為不滿，對他的潛艇研製提出具體要求：所建造的潛艇，大到足以能有效地進行作戰，小到使其能夠塞進特製的商船船艙。這種商船要求可以