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。
没想到，世界上最优秀的潜艇总设计师、“现代潜艇之父”约翰·霍兰竟然来天龙武器公司应聘了！当时，各国政府对科学家还没有今天这么重视，科学家或其他人才的国际流动很大，服务哪个政府也很自由，这些科学奇才都最为看重的是谁有钱资助他们把想法变成现实，信奉为雇主服务，谁资助他们，他们就为谁工作。
霍兰原本是爱尔兰人，1841年出生在利斯凯纳小镇，父亲曾是英国海岸警卫队的一名雇员，所以霍兰从小就对战舰充满好奇。但中学尚未毕业时，他的父亲不幸病故，年轻的霍兰被迫结束学业，到一所学校担任理科教员，他一边工作，一边设计潜艇。1873年，三十二岁的霍兰辞去教员工作，带着他的潜艇设计图纸到美国寻找机会。1875年，霍兰将建造新型潜艇的计划送交美国海军部。但美国海军对支付5万美金建造的一艘名为“智慧之鲸”的小型手操潜艇的沉没仍然心有余悸。断然拒绝霍兰的计划。
遭到拒绝的霍兰得到流亡美国的由爱尔兰一些革命者组成的“芬尼亚社”的资助。在“芬尼亚社”的支持下，经过3年时间的努力，霍兰在1878年将自己设计的第一艘潜艇送下水，该潜艇被命名为“霍兰－1”号，是一艘单人驾驶潜艇。艇长5米，装有1台汽油内燃机，能以每小时3。5海里的速度航行，但悲剧的是，这艘潜艇一潜入水下，内燃机的空气用完了，发动机停止了工作。
白烧了一大笔钱，潜艇却没了，芬尼亚社开始对霍兰大为不满，对他的潜艇研制提出具体要求：所建造的潜艇，大到足以能有效地进行作战，小到使其能够塞进特制的商船船舱。这种商船要求可以装成民船的模样横渡大西洋。
1881年，霍兰建造成功他的第二艘潜艇，命名为“霍兰－2”号，该艇长约10米，排水量19吨，装有一台11千瓦的内燃机。这艘潜艇安装了升降舵，解决了纵向稳定性问题。同时，他还在艇上安装一门加农炮，使得潜艇既能在水下发射鱼雷，又能在水面进行炮战。
但这艘潜水艇排水量太少，火力也不行，“芬尼亚社”的一些成员对霍兰的试验丧失信心，并在一天黑夜将“霍兰－2”号以及建造中的第三艘潜艇偷偷地运走了。霍兰痛心疾首，与“芬尼亚社”分道扬镳，暂时停下潜艇的研究而到一家汽枪公司担任描图员。不过霍兰没有放弃他设计潜艇的梦想，不久，在朋友们的大力支持下，他兴办了“肛鱼潜艇公司”，与炮兵上尉扎林斯基合作，建造了他的第四艘潜艇“扎林斯基”号。但很遗憾，失败的厄运还没有放过努力的霍兰。1886年，“扎林斯基”号建成下水，滑道倒塌，全艇被毁，沉入了茫茫的大海。霍兰的公司破产，朋友们也离他而去，他陷入了绝望。
这时，席幕兰在美国《纽约时报》刊登了招聘信息，年薪五万美元找潜艇设计师，霍兰从绝望中抓住了这救命的稻草，连忙带着自己的潜艇图纸去应聘，带着妻子和女儿漂洋过海来到了天津，为北洋水师设计潜艇。
李经述见了霍兰，也大为高兴，要钱给钱，要人给人，专门给霍兰成立了潜艇设计团队，一起解决那些潜艇史上阻碍潜艇发展的问题，反复研究并数易方案。
更让霍兰感动的是，李经述十分体谅霍兰以前的失败，亲口对霍兰说：“我们中国要研发世界一流的潜艇。你尽管试验，一切失败的责任都由我们来承担。”
在研发团队的努力下，霍兰终于建成“潜龙号”一代潜艇，该潜艇长15米，装有45马力的发动机，海面航速可达每小时7海里，续航力为600海里。在水下潜航时，航速可达每小时5海里，续航力50海里，共可乘5名艇员。武器为一具艇首鱼雷发射管，可发射3枚鱼雷，前后各一门火炮，火炮瞄准靠操纵潜艇艇体对准目标。
李经述还在北洋水师学堂里面增开了潜艇专业，让霍兰授课，培养中国的潜艇人才，中国的海防力量更加强大了！！