攻克难题

2016-03-25 17:26
兵器 2016年2期
关键词:舰体造船厂驱逐舰

建造前的准备

在20世纪50年代中期,在苏联对中国进行大规模的工业项目援建时,国家将渤海造船厂、为快艇和潜艇提供主机的柴油机厂、大口径火炮的建造厂列入了苏联援建的156项重点工程中。除此之外,中国还自筹资金和人才,对民国遗留下来的江南造船厂等原有造船企业进行了技术升级和改造,使其具备了建造现代化舰船的条件。这些具有前瞻性的项目规划,为60年代后期051型驱逐舰的建造打下了物质基础。

051型驱逐舰首舰在大连造船厂建造。大连造船厂不仅负责总装,还承担了30余项设备的研制,如辅锅炉、舵机、锚机、绞盘、消磁设备等。此外火炮的输弹机和导弹的旋转发射装置,大连造船厂也承担了一部分研制生产任务。此外,大连造船厂还担负着总结建造经验、编写施工技术标准的任务,为后续上海、广州的造船厂建造051型驱逐舰提供技术指导。

051型驱逐舰上需要新研制的设备包括动力、材料、观通、导航、雷达、指挥仪、火炮、导弹发射装置等等多达110余项。其中主动力装置由于海军的提早规划,在开工建造前已由相关科研院所和生产厂家开展了仿制和制造。建造主船体所用的903钢材也已试制成功。但其它的许多系统设备,在051型驱逐舰开工之时,仍是空缺。尤其是雷达、电子和武器,当时大部分没有研制定型,甚至有很多设备尚未落实研制单位。这造成051型驱逐舰的舰体建造与舰载设备的研制几乎是同时并进,甚至有的设备研制、制造进度远远落后于舰体的建造进度。造船厂要在有限的时间内完成051型驱逐首舰的建造,难度可想而知。

由于051型驱逐舰是“边建造边研制”的,大连造船厂临时调整科室职能,选派技术骨干与资深车间工艺员,成立了“船研所”。船研所一成立,成员即被派到全国各地的分系统设备的设计、生产单位,去查资料、看图纸,全面了解051型驱逐舰的设计方案情况和分系统设备的生产情况。

在进行了全国范围的调研后,在厂总工程师办公室的组织下,船研所研究了建造的全部技术细节和工程规划,决定在大连造船厂的1号船台建造第一艘051型驱逐舰。

在首舰上船台之前,有一个问题必须解决:舰艇以何种方式下水。这涉及到是否要对船台进行必要的技术改造。051型驱逐舰虽然满载排水量3000多吨,但全长达到130米,长度与万吨级货轮相当。此外,051型驱逐舰艏部有一个凸出于舰体轮廓之外的球鼻艏,这又给船台施工和下水提出了一个难题。采用船坞建造方式可以解决球鼻艏下水时的安全问题,但此时大连造船厂还没有大型建造坞,因此只能采取船台建造、滑动下水方式。如果要让051型驱逐舰在安装球鼻艏的情况下下水,就要加高船台的施工底座,这项改建工程需要耗费几个月时间。为缩减工期,大连造船厂决定选择不安装球鼻艏的下水方案,即舰体在完工之后,对舰首水下部分做必要的密封后下水,球鼻艏声纳在舾装的时候再行安装。

为了保证新材料903型钢材能正常加工、焊接、安装,大连造船厂焊接实验室进行了一系列试验,包括自动焊、十字接头、异钢特种焊等。在单个加工工艺的实验完成后,船厂又在车间内用903型钢材,在一艘0111型火炮护卫艇上做了分段焊接实验。为摸清加工工艺性能,还做了冷热加工性能试验。技术摸底工作完成后,供应部门按技术设计订货单,抓紧开展材料设备的订货。船体线型及结构图纸下放大连造船厂后,为解决设备、管路、电缆间的相互摩擦问题,船厂还在车间开始对管路进行预制,并在国内首次实现了综合放样工艺。在前期的准备工作就绪后,1968年12月,中国设计建造的第一艘051型驱逐舰在大连造船厂开工建造。

建造中消除技术缺陷

051型首舰的建造过程并不是一帆风顺的。该舰的设计采用纵骨架式结构,主体由903型钢材构成,尾部推进轴的支架为高强度铸钢制成,与船体铆接在一起。全舰有多达9个的总段、59个分段,船台工作量很大。该舰甲板与舷侧用角钢铆接,舰首有球鼻艏结构,中部安装减摇鳍并在舰体内设置有减摇鳍控制箱,这些都是以往建造的快艇、火炮护卫舰上没有的新设备。

在051型驱逐舰的设计图纸上,该舰应采用总段合拢方式建造,但大连造船厂在考察该舰的总体构造后,结合大连造船厂的实际情况,决定采用以第5底部分段为基准,向两端延伸的塔式建造法。该舰的龙骨、骨架伸出方向随之也作了修改,使之有利于吊车装配。球鼻艏由于考虑到船台尺度的限制,大连造船厂决定在船台施工时先不安装,等到下水舾装阶段再装。

1969年6月,已经开工6个月的首舰工程在大连造船厂1号船台铺设龙骨,开始了船台施工。就在船台全面开展分段建造后,发现了某种型号船板的原设计采用的是回火工艺,其屈服强度低于设计要求。按903钢材的技术规范,该船板应当采用正火工艺。而在发现这一技术缺陷时,这些船板已有相当一部分安装在了各个分段上。六机部立即召开紧急会议,商讨解决方案。在明确实验数据无误后,会议决定,对已安装在舰上的回火板可做保留,但必须对已安装回火板的机舱、两侧甲板等部位,采用再加厚的办法予以解决。后续建造过程中,新下料的钢板一律采用正火工艺。好在这种型号的船板原设计厚度不大,已安装的数量也不多,对薄弱部位的加厚没有造成太严重的舰体增重。

1969年12月,首舰主船体及上层建筑合拢完毕,进入确定轴线、安装轴系及主机座阶段。这要利用许多可拆板开口,按照一定的工艺程序进行舱内安装。如主机舱内必须先安装锅炉和除氧器,然后再安装主机。辅机也需要按照一定的安装程序安装。电站及其他专业舱室也是如此,电站内要先安装汽轮发电机、配电盘、露水蒸发装置,然后再安装柴油发电机。副锅炉舱设备必须在前电站柴油发电机安装前有可拆板吊入。

这就使得各个分系统的开始安装时间、安装完成时间、可拆板封闭时间都必须非常精确。这对当时的大连造船厂是前所未有的复杂工程。051型驱逐舰全舰共有1240项设备,管路总长度达25千米,电缆总长度达160千米。为进一步提高建造效率,大连造船厂将主干电缆改为舷侧敷设方式。虽然首舰建造在国内首次采用了综合放样工艺,采用预制管路、船体建造时就确定了管线走向,但在实际安装中仍非常费时费力。

与“拖延症”作斗争

至1969年底,在船台施工6个月后,051型驱逐舰首舰的舰体已接近完成。但此时多项配套设备出现了交付延误,不能适应舰体的进度要求。这势必影响到051型首舰的下水日期——按照建造计划,大连建造的首舰应于1970年8月1日下水。1970年1月23日,造船工业领导小组在大连召开会议。核心议程是抓配套设备的交付进度,为此提出的口号是“以船体促设备”。会议统计051型驱逐舰配套设备的交付情况,得出的结果是配套设备已完成了50%,67项主要设备中有55项可以满足首舰按期下水的要求。但在会上,配套设备的研制单位上报的情况却又令人感到忧虑。这些未交付的设备中的大部分,研制单位表示虽然可以赶在8月1日前交付,但具体的交付日期却都集中在1970年5、6、7三个月,这对于船厂的总装工作来说,时间太紧了。

会议以公文的形式要求各设备研制单位加快研制进度,及早将设备制造出来、发到船厂。实际上,不仅全国各地的协作单位在设备交付方面有所拖延,大连造船厂自己承担制造的30多项设备,其中一部分由于技术难度大,在制造和实验时也遇到各种问题和困难。如副锅炉遇到原材料问题,造水装置在试验时达不到指标。液压锚机、舵机及减摇设备,在试制成功后,由于液压元件不过关而频繁发生故障,不得不重新进行调试以解决问题。大连造船厂承担制造的130毫米主炮输弹机,其液压缸及零部件由于加工要求高,设计上存在不合理之处,造成工艺难度很大,反复试制之后仍然不能完全满足技战术要求。为了保证总进度,大连造船厂组成了一个技术学习团,赴上海有关单位学习交流,并请上海方面协助安装主动力装置的实验设备,以及其他动力机械的陆上试验。

除主动寻求帮助外,大连造船厂还尽量协助其他配套设备的研究制造单位,以保证配套设备按期交付。如051型驱逐舰的尾轴、中间轴和推进器的制造厂由于遇到了技术难题,造成设备迟迟未能制造成功。为避免这些设备的交付日期延误,大连造船厂派出工人前往工厂协助改进加工工艺、控制加工质量,促成上述设备在最后期限之前交付给大连造船厂。当然,更常见的保进度办法是“催”,大连造船厂与各驻厂军代表室联络,让军代表加紧催促各厂抓紧进度,以保证051型驱逐舰首舰的建造。

首舰下水与舾装

在克服种种困难后,051型驱逐舰首舰的配套设备终于如期运抵大连造船厂,部分设备在船厂和上级部门的严令要求下,交付日期还稍有提前,这给大连造船厂完成最后的设备安装、舰体可拆板封闭工作提供了便利条件。

为了确保下水安全,大连造船厂总结过去的舰船下水流程并加以改进。此前的大型船舶下水时,采用的是机械止滑器,可让大型船舶在下水后停止滑行。考虑到051型驱逐舰的尺度与以往的船舶有很大不同,而1号船台所正对的港湾宽度并不大,必须让下水的船舶在很短的距离内停下来,才不至于冲到港湾的对岸搁浅。为此,新研制了为051型驱逐舰定制的机械止滑器。在下水前,大连造船厂对机械止滑器进行了操作实验,证明该设备完全可以满足2000吨左右、130米长的船体下水止滑要求。

首舰还在下水前支架加挂了031型常规潜艇下水用的铰链,以进一步减缓驱逐舰舰体下水时的最大滑行速度。为此大连造船厂特地进行了水池试验,以大略估计铰链的减速效果。在下水前,还要在下水滑道上涂抹油脂,以减小摩擦阻力使舰体顺利向水中移动。油脂到底涂多少,这也是一个需要解决的新问题。油脂太多、摩擦阻力太小,舰体的滑行速度就会太快,油脂涂抹太少,又有可能造成舰体无法正常滑动。这最后也是通过实验室模拟得到解决。

在一切工作准备就绪后,1970年7月30日,051型驱逐舰首舰(由于当时“文革”的大背景,051型驱逐舰首舰没有正式命名,只确定了舷号为223)顺利下水。这是新中国自行建造的第一艘导弹驱逐舰,也是中国有史以来建造的最大的水面战斗舰艇。在051型驱逐舰之前,中国建造的最大舰艇是清末建造的“平远”号装甲巡洋舰和民国时期建造的“宁海”号轻巡洋舰,排水量都不超过3000吨。

首舰下水后,随即被拖船转移到船坞中,切除下水支架,开始舰体水线以下设备的后续安装。首先是球鼻艏及其中的声纳换能器,然后是尾轴、推进器和舵。这三项正是此前制造工作遭遇挫折、不得不让大连造船厂派出技术组前往支援才如期交付的设备。与此同时,下水后空出的1号船台又开始了新一艘051型驱逐舰的建造工作。

水线以下的设备安装完成后,首舰转移出坞,靠泊在舾装码头开始后续的建造工作。但此时,051型驱逐舰预定安装的130毫米主炮、57毫米高炮和雷达、电子系统,都远远未达到可装舰的程度。既然这些设备的到位、安装还需要等很久,大连造船厂就提前开始了首舰的系泊试验。从8月份开始,首舰进行了柴油发电机动车供电、主/副锅炉点火、洗炉工作。在上述试验获得成功后,又进行汽轮发电机组动车试验、供电。在舰上的动力系统、电力系统试验成功后,舰上已安装的机电设备也逐一进行试验。

1970年12月25日,首舰进行了第一次试航。在开出海之后,舰上的锅炉、蒸汽涡轮、电力系统工作正常。但推进系统却出了故障,轴瓦被烧坏,不得不提前结束试航返回。在入坞检修后发现,是由于该舰的轴系存在倾斜度,因而在轴系工作、推动舰艇前进时,推进轴周边的受力不均匀,这导致刮油润滑系统失效,轴瓦在摩擦中产生高温被烧坏。为了彻底清除隐患,入坞后造船厂将尾轴管中的橡皮轴承更换成铁梨木轴承,才避免了摩擦过热烧坏的问题。

铁梨木轴承是用产于南美的铁梨木亚种——愈疮木制成。愈疮木极其坚硬耐磨,且抗腐蚀、抗虫蛀,是优良的轴承密封材料,现在南美出产的愈疮木80%被用作造船。但在上世纪60年代,中国的海上贸易通道并不通畅,无法直接从南美进口愈疮木。正因为如此,051型驱逐舰在设计时,决定采用橡皮轴承+润滑系统的设计。但经过试航,证明橡皮轴承用在小型快艇上勉强合格。用在驱逐舰上时,由于驱逐舰主轴直径大、震动大,橡皮轴承不能正常使用,必须采用进口铁梨木制作轴承。

当时,中国大陆通过香港中转获得了一批愈疮木,后来又开始在南方选择与南美气候相似的区域,试图自行种植愈疮木。

试验与交船

在轴瓦过热的问题解决后,首舰的后续测试与试航工作再次启动。1971年1月下旬,开始051首舰的发电机交装试验。2月起,进行辅锅炉、安全阀、汽轮机辅机及电动辅机、蒸馏水制造装置等设备的试验。3月,进行发电机并车试验及船舶装置、甲板机、输弹机、船舶各种系统、无线电观通导航设备的系泊试验。8月,完成了锚机、舵机、减摇鳍、主动力装置、主/辅机等设备的系泊试验交验。

1971年9月,在所有设备通过验证后,首舰的试航工作再次开始。先后进行了测速、惯性、操纵性等试验。该舰的主动力装置、各种辅机、蒸馏水制造装置都接受了考验。

在试航中,难度最大的项目是该舰的最高航速测试。按一般的试航原则,驱逐舰的最高航速测试应在水深较大的远海进行。但问题在于,当时中国海军并无测量船、空中测速飞机等远海精确测量舰艇航速的设备,只有依靠岸基雷达站和光学测量装置进行测速。因此,051型驱逐舰的最高航速测试只能在近海进行。在测试过程中,由于近海水浅,高速航行的首舰产生了兴波效应,一度出现剧烈的颠簸。为了保证最高航速测试的准确度,舰上的指战员精心操控战舰,尽最大可能降低颠簸,最终获得了一段稳定的直线航行状态,从而较为精确地测出了该舰在主机最大功率下的实际航速。

在高速测试中,051型首舰的主机最高转速达到了294转/分,与原苏联的设计指标301转/分有一定的差距。舰上的导航、通信、雷达、声纳设备及指挥仪也都通过了测试。但试航中也发现,该舰在高速航行时舰尾的震动较大,超出了原设计的震动幅度。为此,在试航结束后,造船厂又对轴架上部结构进行了加强,顺利解决了这一问题。

此外,在试验中还发现右舵外侧舵板撕裂脱落,上方腐蚀严重。在进入船厂进行补焊的同时,造船厂也对这一现象进行了研究,最后发现这是螺旋桨根部出现空泡导致的剥蚀现象,决定将螺旋桨根部磨光、开减压孔,最后解决了这一问题,并在一定程度上降低了该舰螺旋桨转动时的噪声数值。在苏联解体后,中国从俄罗斯获得了一批旧档案和技术资料,这才发现051型驱逐舰的苏联原型——56型驱逐舰,直到退役都没有完全解决这一问题,只能靠局部加固,以及勤更换损坏撕裂的舵板来进行解决。

经过一年多的系泊试验和试航,1971年12月31日,051型驱逐舰首舰正式向海军交船。至此,051型驱逐舰首舰终于走出了大连造船厂,加入了人民海军的舰艇序列。

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