落日餘暉中的女王級(2)- 建造過程_風聞
温哥华的鱼-温哥华的鱼官方账号-军事杂谈2021-07-28 13:20
“伊麗莎白女王”級遠不是世界上最大的航母,但它的建造複雜程度絕對在航母史上排第一。

承包商體系
“女王”級的採購項目由英國國防部採購總監授權CVF集成項目團隊負責管理。2003年1月國防部宣佈BAE系統公司被指定為下一代航母的主承包商,泰利斯英國為關鍵供應商,兩者專門為航母項目組建了ACA航母聯盟(Aircraft Carrier Alliance)。2005年巴布科克海事公司和VT集團也加入了航母聯盟,不過之後VT集團把旗下的造船業務出售給了BAE系統公司,剩餘的支持與培訓單位則被巴布科克併購。
2005年2月,KBR英國公司被指定為項目集成商,負責開發最優化的建造戰略,但該公司將不參與航母聯盟建造階段的運營。
2007年7月,英國國防部正式宣佈批准航母建設計劃。2008年2月,巴布科克獲得價值3500萬英鎊的船廠改造合同,並於2009年向振華港機訂購了被稱為“歌利亞 - Goliath”的巨型龍門吊,耗資1220萬英鎊(約2千萬美元)。
> 2011年3月3日,運載“歌利亞”的“振華13號”龍門吊專用起重運輸船經歷1.4萬海里的航程抵達羅塞斯,此圖攝自福斯大鐵橋上
這是英國有史以來最大的起重機,為航母工程特別定製,製造工期長達2年,高度68米,寬120米,起吊能力1000噸,最大旋轉負載500噸,負載提升速度3米/分鐘,水平移動速度24米/分鐘。吊車的動力來自內置的美國卡特皮勒柴油發電機,電氣控制系統來自德國西門子和ABB。
運輸船入港的時間經過精確計算,以便趁低潮通過福斯大鐵橋,而且船上還超標加註了壓艙水加大吃水,才能確保頭頂2米的安全空間。這座於1890年3月通車的著名大橋在高潮位時淨空只有46米。
可笑也可嘆的是,當“威爾士親王”號在2017年底下水後,整個英國都不再有如此噸位的大船可造了,兩艘航母的建造工程中合計起吊140次的“歌利亞”就此失業下崗。而雄心勃勃的印度正準備自行建造更大噸位的國產航母,於是雙方多次談判購買吊車的事宜,不過2019年英國方面決定不再出售這部吊車。
2008年3月,蘇格蘭Brand-Rex有限公司被指定為BFOCP氣吹微型光纜設備技術供應商(以氣吹敷設微型光纜的新興技術);Fluid Transfer International公司贏得了價值400萬英鎊的合同,安裝航空燃料系統設備;Salt Separation Services公司將提供反滲透海水淡化設備,每天可製備500噸淡水。
BAE系統公司和VT集團成立了合資公司 - BVT水面艦隊,作為設計、建造、支持航母工程的主體,將承擔40%的工作量,從2008年7月1日開始運作。2天后國防部和BVT以及航母聯盟的其它成員簽署了2艘航母的建造合同:
主承包商:BAE系統公司
關鍵供應商:泰利斯海軍分部
C4IS指揮控制系統:BAE系統公司Insyte分部(前馬可尼系統公司)
艦艇結構:BMT防禦系統公司
系統集成、艦隊支持:EDS
項目及工程管理:洛馬集團
計算機建模、仿真、測試及評估:QinetiQ公司
推進系統:羅羅集團
廢物管理與彈藥處理:Strachan & Henshaw公司
結構、建造:VT集團
QinetiQ海上分部開發了一套先進的建模與仿真程序,供所有承包商的設計部門規劃定義艦體、飛行甲板、機庫和其它內部佈局。艦體設計壽命為50年,比所搭載F-35B型艦載機20年的壽命長很多。塔塔鋼鐵提供了8萬噸鋼材,佔建造用鋼總量的90%。航母在很多非關鍵部位將採用民用規範建造以降低成本。
Selex通信公司將負責敵我識別系統,巴布科克則贏得高度機械化的彈藥處理系統合同,L-3通信公司提供集成平台管理系統、Converteam高壓電力系統和推進系統變壓器,蘇格蘭MacTaggart Scott公司將生產飛機升降機,價值1300萬英鎊。
航母在很多非關鍵部位將採用民用規範建造以降低成本。按照2008年簽署的合同,兩艘航母的單價均為35億英鎊(55.2億美元),總造價70億美元。
在“女王”級之前,各國海軍的大中型航母都是在同一家船廠內完成從部件到分段到總段的完整生產過程,如美國建造“尼米茲”級和“福特”級的紐波特紐斯造船廠、俄羅斯建造“庫茲涅佐夫”級的黑海造船廠、法國建造“戴高樂”號的佈雷斯特海軍船廠、中國建造“山東”艦、003的大連造船廠和江南造船廠。
對英國造船業來説此前數十年間建造過的最大軍艦就是三艘2.2萬噸級的“無敵”級輕型航母,“女王”級的排水量是它的三倍以上,英國沒有任何一家造船廠能夠單獨完成建造任務。不單是單廠的造艦能力,整個英國造船業已經日薄西山,再也不復鼎盛時期10大造船廠狂造39艘主力艦的盛況。
所以“女王”級沒有采用航母常規的塔式建造法,而是拆分為多個巨型模塊,由4家公司的7個造船廠分別建造,完成後用駁船運往羅塞斯總裝,因為只有羅塞斯造船廠經過特別改造且加寬過塢門的1號幹船塢能夠容納“女王”級的艦體。
> 2014年7月5日,“卓越”號在羅塞斯2號塢短暫停留了一個星期後出塢返回樸次茅斯並結束其服役生涯,一天前旁邊的“伊麗莎白女王”號剛剛獲得正式命名,從上圖可以清楚看出兩者懸殊的體量差異以及船塢的逼仄程度
這種一塊蛋糕大家分的做法對每個超級總段製造以及合攏的工藝、精度都提出了極高的要求,但同時也給奄奄一息的英國國防造船業提供了寶貴的回血機會,共創造了8千個船廠職位以及3千個供應鏈工作機會。多進程同時展開可以極大地壓縮塢期,事實上兩艘航母的各個模塊幾乎是同期並行建造的。
全艦由6個超級總段(Super Block)拼接而成,超級總段的舾裝程度相當高,成型系統的設備已經通電調試完畢。每個超級總段又分為多個模塊(Block),UB代表上層模塊 - 就是兩個艦島,CB代表中層模塊 - 飛行甲板,LB代表下層模塊 - 底部艦體,SP代表外飄模塊(單數在右舷,雙數在左舷),全艦共有35個小模塊。
7家參與建造的船廠分別是:
BAE系統公司水面艦艇分部 - ① 戈文造船廠(LB03、LB04模塊)、② 斯科特斯頓造船廠(後艦島)、③ 樸次茅斯造船廠(LB02、LB05模塊和前艦島)
巴布科克 - ④ 羅塞斯造船廠(CB05、CB06模塊,SP模塊)、⑤阿普多爾造船廠(LB01模塊)
A&P集團 - ⑥ 赫本造船廠(CB03模塊)
卡梅爾·賴德 - ⑦ 伯肯黑德造船廠(CB02、CB04模塊)

模塊建造
2009年7月,“伊麗莎白女王”號在BVT戈文造船廠切割LB03的第一塊鋼板,標誌着航母工程正式開工。
航母飛行甲板的安裝精度要求非常高,因此包含飛行甲板的5個CB模塊都是運輸到羅塞斯後再安裝上艦和對應的底部LB模塊對接。只有艦艏部分的LB01模塊是個特例,它由巴布科克的阿普多爾造船廠承建,從底部的球鼻艏一直向上延伸到飛行甲板。
LB01由6個子模塊構成(VB001-006),其中VB001是球鼻艏部分,長30.3米,寬10.8米,高9.6米,重293噸。上方的VB002包括了機庫甲板以下的第5 - 第7甲板,長21.6米,寬17.4米,高6.2米,重112噸。這兩個模塊在2010年4月初完工,隨即被運往羅塞斯在船塢中焊接為一體。其餘的4個子模塊於2011年初完工啓運,因此LB01是唯一一個成散件運往羅塞斯組裝的LB模塊。
> 2010年4月8日,VB001/002子模塊被駁船運抵羅塞斯
構成艦體基礎部分的LB模塊體積和重量都非常大,LB02重6千噸,長70米,高18米;LB03重8千噸,長60米,高20米;最大的LB04重達11300噸,長86米,高23米,包含兩個主機艙、醫療區和住宿區,佔航母結構重量的20%。
> 2011年8月22日,LB03由半潛駁船運抵羅塞斯,從格拉斯哥繞過蘇格蘭北部的航程是970公里
LB04由兩個子模塊拼接而成,較小的一部分重4000噸,完成建造後送往旁邊的廠房和7300噸重的另一個模塊對接。整個模塊轉移過程耗時2小時,用132部遙控液壓運輸小車在經過特別加固的水泥地面上平移了一百米。
> 2012年4月9日的BVT戈文造船廠,左側是正移出廠房的4000噸子模塊,右側是廠房內的7300噸子模塊
> 平移完畢準備對接的兩個子模塊
船廠工人花了整整一個星期時間精確對準整個艦殼,合攏最後5釐米的間隙,然後展開焊接。在預舾裝過程中,LB04模塊內部將安裝1.2萬根管道和10萬公里長的各類纜線。同期戈文造船廠還在建造“威爾士親王”號LB03模塊的80個子單元。
> 2012年5月21日駛離樸次茅斯的LB02,航程885公里
> 2012年5月25日,在普利茅斯造船廠完成結構建造的前艦島
2012年7月3日,戈文造船廠27歲的第3年學徒工林塞·格林按下等離子切割機按鈕,開始切割“威爾士親王”號LB04的第一塊鋼板,比首艦正好晚了3年,兩艘“女王”級進入平行建造狀態。
10月14日,“伊麗莎白女王”號完工的LB04整體移出廠房,船廠動用了40人的團隊和450輛遙控液壓運輸小車,耗時3小時才完成出庫,廠房前的空地已經被完全佔滿。
第二天LB04被水平轉運上全球最大的兩艘遠洋半潛駁船之一,於11月4日啓運。為了躲避深秋北海海域惡劣的天氣,船隊臨時改道捨近求遠向南繞過整個大不列顛島,航程1930公里,7天后抵達羅塞斯。為了拆除駁船上的固定裝置,羅塞斯造船廠出動了一千多人。
> 11月4日離開格拉斯哥的LB04
此時“伊麗莎白女王”號大約完成了一半的工程量,所有的艦體模塊都已建成,但還沒有全部運抵羅塞斯,因為船廠空間不足以容納全部模塊。
2013年2月7日,前艦島離開樸次茅斯,680噸重的艦島已經刷上了最終塗裝的外漆,所有的舷窗和麪板都安裝完畢,內部鋪設了43公里長的電纜和3101根管線,伊麗莎白女王艦徽也懸掛在艦島左側。船廠工人花了4天時間才完成艦島的固定及防護工作。
9月5日,S1850M遠程警戒雷達和它的基座被內河駁船從泰利斯荷蘭分公司送往鹿特丹再轉運羅塞斯。這個基座是航母聯盟在布里斯托和樸次茅斯的團隊設計的,由羅塞斯造船廠製造完畢後運往荷蘭進行雷達系統集成和測試。

總裝
在羅賽斯,總裝分為ABC三個週期,分別完成中、前、後三部分艦體的組裝。
羅塞斯的1號幹船塢可以用擋水板隔開分段抽乾,在整個總裝過程中1號塢進行過多次注/排水,供不同分段進出、移動、組合,過程非常繁瑣,必須對每個完工的分段下半部進行水密處理。
> 可拆卸式擋水板
這是受船塢尺寸限制而不得已的辦法,1號塢長322米,寬42米,只比“女王”級的水線寬度寬3米。像咱們江南長興4號塢,長565米,寬82米,面積幾乎是羅塞斯1號塢的4倍,能同時縱向擺下1艘003和1艘055,旁邊還有大把空間,就不會有這樣的煩惱了。
以下3D示意圖是航母聯盟官方製作的流程視頻,但有些時間和順序與實際建造過程不符(這個情況在紐波特紐斯製作的“福特”號視頻中也發生過),不準確的步驟我用航母聯盟官方Flickr賬號上的實景照片替代,並核對了大量當時的新聞報道和各供應商官網資料,儘量保證時序的準確性。
總裝週期A從2011年9月9日開始,當天自主漂浮在港池中的LB03被絞盤和輔助對準系統牽引進入注水的1號塢中段,坐底後塢門關閉排水。
9月23日,來自赫本造船廠的CB03各子模塊從駁船轉移到岸上,重850噸、長26米、寬40米、高7米的CB03a首先被吊裝到LB03頂部。
10月7日和14日,分別吊裝600噸重的CB03b和CB03c。
10月28日,安裝第一個外飄模塊:右舷前升降機前方的SP03。
11月11日,吊裝左舷相對的SP04。
11月25日,吊裝CB03d。
2012年1月13日、27日和2月10日,分別吊裝SP05、SP06f、SP06a(共同組成SP06)。
SB03超級總段完成結構安裝後開始預舾裝,鋪設電纜,安裝管道、機械設備和內裝,總裝週期A於5月底結束。
6月8日,總裝週期B開始。在經過嚴格的稱重後船塢注水,SB03上浮被移出船塢。
月初從樸次茅斯抵達的LB02從半潛駁船上卸下後漂浮在港池內,SB03出塢正是為了騰出空間讓它先進去。
6月9日,LB02頭朝內被推入船塢,安放在船塢前部指定位置。隨後SB03再次入塢,停靠在船塢後部,兩個模塊間隔90米,船塢排水後繼續施工。
6月16日,繪有“伊麗莎白女王”標誌的球鼻艏VB001模塊吊裝,船塢內的艦體重量達到2萬噸。
6月24日,600噸重的CB02e模塊被安裝到LB02的後部,令兩個超級總段連接處的飛行甲板齊平。
6月30日,1.3萬噸重的SB03向前滑動90米和LB02模塊對接。在船塢底部安裝有一套精密複雜的液壓移動系統,巨型總段的移動速度是每小時17米。
7月16日,吊裝880噸重的CB02d飛行甲板模塊。
8月15日,吊裝右舷外飄部分最前端的SP01,這一模塊此時並不完整,前部敞開處為前燃氣輪機基座。
8月17日和26日,分別吊裝CB02b和CB02a,可以看到內部舾裝程度非常高,管線、設備、傢俱、娛樂區甚至洗衣房設備都已就位。
艦員住宿單元由一個個集裝箱式模塊構成,集裝箱內已經預裝好全部、牀鋪、傢俱、電器設備,插入艦體模塊預留的滑槽中連接各種管線就可投入使用。
在岸上完成內裝的低級軍官住艙示範單元內部,6人間最多可睡8人,每張牀鋪都備有充電插口和儲物空間,攝於2010年3月。
9月19日拍攝的麪點廚房內部,在艦體結構只完成一半的時候,已安裝超級總段內部的裝修已經基本完成,各種炊事設備到位,只差麪點師就可以開火烤麪包了。
9月26日,菲利普親王視察羅塞斯造船廠,興致勃勃地坐在咱們振華龍門吊的司機席上。
9月28日,吊裝SP02後段。
“威爾士親王”號的各分段也在同期建造中,10月1日拍攝的LB03內部:
“伊麗莎白女王”號的總裝週期B於10月份結束,下圖是10月2日航母的狀態。
緊接着開始總裝週期C,完成剩餘的艦體結構安裝。11月17日,由擋水板分隔的船塢後半段注水,6天前到達的巨無霸分段LB04被小心翼翼地推進船塢。
11月21日,SP02前段安裝完畢,左側的凹陷平台是左舷“密集陣”的安裝基座。
12月13日,吊裝艦艏LB01模塊的VB003/004子模塊。
12月16日和18日,吊裝飛行甲板中段CB04a/b。
12月28日,包含3個超級總段的整個艦體前部向後移動17米和LB04合攏,移動重量達到3萬噸。
2013年1月22日,前燃氣輪機組被吊裝上艦。
2月2日,SP01的上半部分就位,封閉了整個模塊。
2月8日,吊裝VB005/006,LB01模塊完工,艦艏封閉,不過LB01是不包括滑躍跳板的,那是一個單獨的部件最後安裝。
2月21日,吊裝倒數第二個艦體模塊 - LB05前半段,主軸支架已經安放就位,中間的是導流尾鰭。
3月14日,3天前剛剛運到的前艦島吊裝到位,時任國防部長菲利普·哈蒙德出席儀式。和美國航母的空殼艦島直接吊掛不同,英國航母已經完成預舾裝的艦島坐在一個加強框裏,吊鈎掛在加強框上而不直接接觸艦島。這個加強框在出廠的時候就已經安裝在艦島底部,吊裝、海運的全程保護艦島結構不變形。
3月18日,兩副船舵就位。
3月20日,全艦最重的一個吊裝模塊 - 超過900噸的LB05後半段吊裝完畢,幾乎達到“歌利亞”的起重極限。整個安裝過程耗時4個半小時,航母全艦體成型,可以看到艦艉底部有壓浪板結構。
3月29日和4月1日,吊裝CB04c、CB04d。
4月19日,後燃汽輪機組吊裝上艦。
4月26日,370噸的SP07上半部分吊裝,封閉了後燃氣輪機艙。從下圖也可以看出“女王”級的主機並不是埋藏在艦體的最深處,而是緊貼在外飄部分的舷側,前後煙囱的正下方,實際上是懸在艦體主幹部分以外的。
4月27日,左舷相對應位置的SP08吊裝。
5月19日和24日,吊裝艦艉CB05a/b和CB06。
6月11日,安裝SP09,右舷外飄部分的倒數第二塊。
6月27日,6天前運到的後艦島安裝到位,從這個角度可以清楚地看到加強框和艦島的關係。
7月16日,船廠工人用液壓千斤頂將船舵安裝到位。
9月24日,重490噸的左舷最後一個外飄模塊SP12吊裝。
9月26日,重450噸的SP11吊裝完畢,這標誌着飛行甲板全部完工。
10月3日,吊裝滑躍甲板基座。
11月10日,滑躍跳板端部作為最後一個艦體模塊吊裝上艦。
11月22日,前艦島安裝S1850M雷達。
2014年1月27,安裝左舷主軸。
2月20日,鋪設滑躍跑道甲板。
6月2日,完成全艦噴漆的“女王”號。
7月4日,英國女王伊麗莎白二世親自出席盛大的新航母命名儀式,開啓一瓶威士忌將首艦正式命名為“伊麗莎白女王”號。這是皇家海軍歷史上第二艘以伊麗莎白一世命名的軍艦,第一艘是1913年下水的“伊麗莎白女王”號戰列艦。皇家空軍“紅箭”表演隊拉煙從航母頭頂飛過以示慶祝。
7月17日,“女王”號在悄無聲息中出塢下水。
“威爾士親王”號的各個模塊開始陸續運到。9月9日開啓第二個航母建造循環,但兩艦的建造順序有相當大的不同,因為程序上的優化,“威爾士親王”號LB02和LB03模塊是同時入塢的,省去了一次注水、出塢、再入塢、排水的繁冗過程。

海試與服役
“女王”號於2015年底完成舾裝,2016年5月艦員上艦。原計劃從2017年3月開始海試,但因為各種技術原因推遲到6月底。在出海前,英國陸軍第42皇家工程兵團對整個福斯河口地區展開了廣泛的地理測量,包括潮汐、河牀深度、3座大橋的淨空等。因為該地區最新的地理水文資料都是60年前的古董了,二戰後再沒有如此噸位的艦船進出。
6月26日,“女王”號駛出羅塞斯造船廠的港池,等到夜間低潮時放倒主桅,在11艘拖船的簇擁下通過福斯大橋駛入北海。
海試隨行的只有2艘23型護衞艦“桑德蘭”號和“鐵公爵”號,頗為寂寥。
而整整一百年前的1916年,日德蘭大海戰前夕,在同一座福斯大鐵橋下曾雲集着皇家海軍大艦隊的上百艘戰艦。當時的“鐵公爵”號戰列艦正是傑里科上將的旗艦,麾下戰列艦多如過江之鯽,足足32艘。兩相對比何等唏噓!
7月3日,一架皇家海軍820中隊的“灰背隼”HM.2直升機首次降落在“女王”號的飛行甲板上。
8月8日,“女王”號暫時中斷“薩克森戰士”演習中的海試任務,和“布什”號航母打擊羣進行了一次擺拍。
按原計劃第一階段海試後“女王”號將返回羅塞斯進行檢修,在交付皇家海軍前還需出海進行第二階段的任務系統測試,但後來該計劃被放棄,“女王”號直接駛向了自己的母港樸次茅斯。
8月16日,“女王”號抵達目的地,樸次茅斯市萬人空巷,無數私人小艇跟隨在航母身後入港,岸邊的歡迎羣眾打出了“歡迎回家”的標語,時任英國首相特雷莎·梅登艦發表講話。
為了兩艘新航母的進駐,樸次茅斯基地專門疏浚、加深了航道,擴建了航母專用碼頭,並由皇家長公主安妮公主親自命名為“長公主碼頭”。
10月30日,“女王”號在“龍”號驅逐艦的伴隨下出海進行第二次海試,11月21日返回樸次茅斯。
2017年12月7日,伊麗莎白女王作為“女王”號的保薦人(Lady Sponsor)親自出席服役儀式,在航母機庫內宣讀了服役證詞,宣佈這艘皇家海軍歷史上噸位最大的旗艦正式加入皇家海軍。“威爾士親王”號則在2年後的2019年12月10日服役,把兩艦開工3年的時間差追回了1一年,皇家海軍終於擁有了雙航母編隊。
總體而言兩艘“女王”級的建造過程相當順利,按照預定的節點和進度從動工到下水僅用了5年時間,到服役也只有8年,對如今的英國造船工業而言實屬不易。如此龐大複雜的建造流程顯示出航母聯盟各參與方優秀的項目規劃、協調和管理能力,“女王”級的模塊化建造思路、高預舾裝程度、巨型總段移動對接技術都還是很值得學習借鑑的。和之前寫過的“福特”號建造過程進行對比,一個正統一個創新,可以看出基建、工藝、實力等方面很多有趣的差異。
PS:預告一下喲~~第三篇會講述“女王”級的設計特定和作戰能力分析
欲先了解更多,可移步公號:温哥華的魚(ID:van--yu)