李鸿章接受李经述的建议，把琉球国改制成琉球郡，归属台湾管辖，从此，琉球就成了台湾的一个行政特区。李鸿章对“长崎事件”的处理结果也非常满意，拿出前些天的《申报》给李经述看，《申报》刊发报道，称这“长崎事件”是中日外交史上的一次重大胜利，大长中国人的志气。
李经述并没有骄傲自满，而是忧心忡忡对李鸿章说：“这次日本妥协，孩儿更加认识到了海防的重要性，唯有坚船利炮，才能让日本人低头。为此，我有一些具体的建议，完善中国的海陆防御体系，恐怕这要花费数百万两白银，还请家父奏请朝廷，务必大力支持。”
李鸿章点点头，说：“咸丰年间，英法联军从天津港长驱直入京师，醇亲王对此旧事心有余悸，现在他也很重视海防建设，你不妨先拟定整个海防的计划书，为父请示醇亲王，有了他的支持，很多事会好办得多。”
于是，李经述和琅威理、马吉芬、林泰曾、刘步蟾、邓世昌等人商议了三天三夜，理出了一整套构筑中国“海上长城”的计划，建议从德国购买二十门克虏伯重炮，安装在大沽和北塘的炮台，同时在天津修建船坞、军械库和炮厂，在入海口布设水雷，安排“蚊子船”巡航，同时，奏请朝廷复建旅顺海防，在旅顺修筑炮台十座，在山东半岛建设威海卫军港。这样，北洋水师构建起以巡洋舰、“蚊子船”、鱼雷艇、运输船和陆地炮台、威海卫军港为基础的立体海防网络，以大沽港、旅顺港、威海卫形成铁三角，构筑起一道拱卫京城的海上钢铁长城，醇亲王看了大喜，全部照准。
李经述还将北洋水师学堂的学制改为五年，主要学轮船驾驶和轮机管理、轮船维护等内容，以及枪炮操演、鱼雷、机械仪器使用等，给北洋水师培养备用的海军人才，招生规模海军军官每期扩大到一千人。
不久，李鸿章从英国订购的另外两艘铁甲舰也到了天津，李经述参考了英国海军少校琅威理提供的《英国海军章程》，结合北洋水师的巡航实际，颁布施行《北洋水师章程》，从船制、战船、守船、练船、运舱等制度建设入手，保证北洋水师的战斗力，还规定凡北洋军校的学生，在堂学习二年期满，必须上船实践学习三年，以强化学员的实践操作能力。
李鸿章对李经述的能力非常满意，还将天津机器制造局也交给李经述管理。李经述便把天津机器局的日常管理工作交给了谭嗣同。他那天到天津机器制造局清查家底，竟然发现中国在潜艇设计方面，很有基础，早在1880年就制造了中国近代史上第一艘潜水艇，并试航成功，开创了中国人制造潜艇的先河。
李经述到了天津机器制造局，也就是在天津城东贾家沽道，只见这里巨栋层楼，广场列厅，迤丽相属，参错相望。东则帆樯沓来，水栅启闭；西则轮车转运，铁辙纵横，城堞炮台之制，井渠屋舍之观，与天津郡城遥相对峙，隐然海疆的一重镇。
李经述了解到，天津机器制造局是洋务运动最早兴办的四大近代军工国企之一，从德国、英国引进机器设备，聘用外国技术人员，生产规模相当庞大，门类齐全，技术水平较高，在生产过程中培养和训练了一批本国技术员工。工厂需要大量的煤、铁等原材料，开始主要依赖进口，要花费很多白银，后来，李鸿章兴办了开平煤矿，解决了这一需求。
李鸿章上任直隶总督后，还新购进三套洋药碾，新建三所碾药厂，对原有淋硝、磨磺、烧炭等制造问也增添了设备，黑色火药日产提高到900余公斤。这一时期，还兴建了铸铁、熟铁、锯木等厂和新机器房。
1876年，天津机器制造局还设立了电气水雷局，制造海防需要的各种水雷，并培养使用水雷的技术人员。到1877年，产品有：黑色火药、饼药、铜帽、林明敦枪、枪弹、前膛炮弹、后膛镀铅来福炮弹、各式拉火、各式水雷。还生产锵水，轧制铜片和制造机器。1881年，天津机器局开始仿制棉药，经过两年时间，仿制成功。
李经述接管天津机器制造局后，还从英国葛来可力夫工厂购进铸钢机一套，并从格林活厂购进水压机、10吨起重机和车床等设备，筹建炼钢厂，将在美国的天龙武器公司的生产线搬到了天津。
李经述在天津机器制造局发现了中国的第一艘潜水艇后，心里大为高兴，有了建立中国人自己的潜艇部队的打算，这将作为北洋水师的一项重大海防战略。因为李经述明白潜艇将来会在现代海战中发挥重要作用，而且对付英国、法国那样的海军强国，潜艇可以起到四两拨千金的作用，出奇制胜。
李经述察看了这艘天津机器局制成的潜艇，式如橄榄，驶行水底，上有水标及吸气机，可于水底暗送水雷，从外观、构造，到件能、功能，无不反映出近代潜艇的特征和性质，而且这艘潜艇下水试行时“灵捷异常，颇为合用”，于是大喜，让席慕兰在美国重金招聘最优秀的潜艇设计师。
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