建国60余年以来,新中国造船业,包括水面舰艇建造水平的进步,是有目共睹的。
从基础设施上来看,中国这10年的发展极为迅速。2003年中国造船厂约有34家,建造船坞或船台有103座左右。其中,拥有可建造像VLCC那样的20万吨级以上大型船只设备的工厂有5家,船坞有6座。2003年中国新船竣工量只有日本的30%。然而随着“三大基地”——上海长兴造船基地、青岛海西湾造修船基地、广州龙穴造修船基地的崛起,中国造船在迅速赶上甚至超过日韩。2007年新三大造船基地的30万吨级以上船坞数量就有8个,全国到2015年左右30万吨级干船坞可能会接近40个。同时,大型船坞和建造大吨位船舶,也刺激了大起重能力龙门吊的发展。国内30万吨级船坞龙门吊基本为600吨以上,大量保持在700吨左右,而且每个船坞都配备2台,就意味着起吊能力至少超过1200吨。中国熔盛重工甚至研发了单台起重能力达1600吨的龙门吊。2015年,江南造船厂就购入了上海振华重工的起重量达1600吨、横跨超过150米的大型龙门吊,交货地点在长兴岛造船厂。
在航母用结构和装甲防护材料上,除了部分防护材料处于减重的目的,来使用复合材料外,主要使用的是高强度合金钢。美军航母原来使用的是和其核潜艇相同的HY-80、HY-100系列高强度钢。在20世纪90年代后,美国开始使用HSLA-80、HSLA-100系列钢,其特点是在保持与HY-80、HY-100性能相当的基础上,可以在不预热和较低预热温度下进行焊接, 降低建造成本。在航母装甲防护上,美军使用的是10Ni钢。据美国海军统计,一艘排水量十万吨的核动力航空母舰,大概要消耗五至七万吨高合金钢,而一艘排水量接近4万吨的两栖攻击舰,则要消耗1.2万吨钢材。对于航母以及两栖攻击舰这类准航母来说,钢材除了要满足强度高、容易焊接等本身的特点之外,其巨大的飞行甲板以及大尺寸机库、升降机等特殊部位,都需要超宽超厚的钢板。
中国是一个具备核潜艇研制能力的国家,因此可以说在潜艇使用的高强度钢上,基本上能够赶上国外的水平。例如中国潜艇使用的921钢乃至更先进的980钢,其性能基本与HY-80、HY-100系列高强度钢相当。2001年,北京钢铁研究总院开发出中国“新一代易焊接高强度高韧性船体钢”,屈服强度超过600Mpa,已经十分接近美国HSLA-100 钢690 MPa的标准。2004年,北京钢铁研究总院联合鞍钢集团,研制了一种屈服强度590MPa 以上, 并具有优良低温韧性的80毫米特厚钢板。
早在上世纪90年代中后期,就已有专家建议为了发展远洋大型船舶用钢板,中国应该大力建设4800mm宽厚板轧机。而截至2010年底,国内已投产5000mm 及以上宽厚板生产线6条,产能1135万吨,规划及在建生产线8条,投产与规划建设的产能总计达2765万吨。可以说国内新建5 000mm 及以上宽厚板轧机在工艺装备上已经达到了世界最先进水平,所欠缺的就是发挥设备潜力,改进生产工艺,以生产高品质、高附加值的大型舰艇用钢。
中国船舶总体设计在上世纪八九十年代引进国外技术、开展国家科研项目攻关的基础上,在新世纪已经实现进入了自主创新期,开展国家高新船舶、海洋工程专项研制,如10000TEU集装箱船、超大型油船和矿砂船、深海钻井平台等,逐步形成设计技术体系和数字化设计技术体系,船舶产品的科技含量和技术水平进一步提高,在超大型运输船、工程船、海洋工程领域形成开发设计能力,完成了30万吨超大型油船、30万吨FPSO、超大型挖泥船设计,正在开发15万-20万立方大型LNG船、万箱级集装箱船、豪华邮轮、深海半潜式钻井平台等高技术船型,并跟上国际先进水平。具体在军用船舶领域,最典型的代表就是号称“三座大山”的071型综合登陆舰的出现,其中应用的综合优化设计方法,集成了数值分析、虚拟仿真试验验证、产品数据、管理、并行设计、与制造工程的并行协同等。
我国现代造船工艺源于上世纪50年代的前苏联造船技术的引进,60年代开始了自主工艺科研,70年代取得了一批有影响的成果。改革开放30年,我国造船工艺为我国造船工业的巨大发展起到了强劲助力的作用,尤其是21世纪以来,我国造船工艺技术获得了快速发展。
焊接领域:新世纪头五年,基本淘汰了耗能大、效率低的旋转式直流焊机,增长迅速的半自动二氧化碳气体保护焊机已成为船厂的主要焊接设备,其量大面广为推广高效焊接工艺奠定了装备条件。管子机器人自动焊接流水线等自动焊接新工艺新设备,使船厂在制造平面分段和平直立体分段的焊缝时均可以实现机械化和自动化焊接。
切割领域:数控火焰切割、数控等离子弧切割、数控激光切割、数控管子相贯线切割、机器人型材自动切割等先进自动化热切割技术先后在我国造船行业获得应用,从根本上解决了困扰船舶建造周期中的钢板下料切割的瓶颈。
板材成型:数控水火弯板机己投入使用,突破了复杂曲面外板水火加工成形技术。上海船舶工艺研究所也与外高桥造船公司合作研发数控板材线加热曲板成形自动化装备,其应用软件能根据计算机输出的目标形状,进行最佳加热路径规划,直接输出数控指令,以控制高频感应头的扫描速度、温度等参数,能够实现大型船用板材线加热自动化加工成形。
船舶舾装:2000年以来,特别是引入工法技术概念和先进的生产设计方法设计,一些先行舾装工艺不断推出,一些重大的工序前移对缩短周期、改善作业条件起到了重要支撑作用。舾装单元(模块)组装不断增加,一些先进企业将管子、设备单元的附件一并进行统筹设计,实现机舱底部全单元化设计,其中管子单元的组装量占到全船管子的35%以上。同时,管子制造不仅按照成组技术原理实现了管件族制造,而且实现了制造过程的自动化,并且部分自动化设备实现了国产化。如上海船舶工艺研究所研制开发了我国首套船舶管子数字化柔性生产线,实现船舶管子从落料到管子成品的全过程自动化流水生产。
在进入新世纪10年之后,无论是通过中国造船业、钢铁业等一系列技术进步的直接证明,还是通过大量新型舰艇的下水来“侧面证明”,都说明至少中国已经掌握了几乎绝大多数的军舰制造领域的相关技术,再加上中国企业的高生产率,造军舰像下饺子就顺理成章了。
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