图解航母建造(1)：航母的设计与建造准备

一艘航母的建造是怎样完成的？如果中国建造航母，其建造流程会是怎样？本系列文章结合航母的建造原则，简要介绍一艘航母从设计到交付的流程。

 

概述

 

航母的建造是一项庞大的系统工程。在航母上船台之前，研制机构和船厂要做的工作包括：设计准备、计划准备、技术准备、工艺准备、人员材料和设备准备、工厂场地和设施准备等。

 

各阶段的图纸准备计划

 

设计准备（主要是指生产设计准备）和计划准备的主要工作是完成审核设计图纸，按照合同要求的工期制定出详细的建造周期计划，人员、材料、设备、安全文明施工等专项计划。船体、涂装、内装、机、管、电等各专业的设计交底，读图讲图等。

技术准备主要有船舶建造技术、船舶舾装技术、船舶涂装技术、船舶焊接技术、船舶建造精度管理技术等等。

 

供应材料的厂家也是很重要的

 

工艺准备。其中最重要的是新技术新材料的应用，有的船厂为了新产品的制造，特意建造模拟分段和模拟舱，以熟悉工艺。

材料和设备准备。由于航母建造对比民船需要的材料种类十分复杂，而且数量庞大，所以设备厂商应根据原材料（钢板）大型铸锻件和主要机电设备纳期表，对到厂的材料和设备按照技术要求和造船规范进行验收和入库保管。

工厂场地和设施准备。根据承建船舶的需要，对专用工装和工夹模具提前进行设计、制造和订货。对船厂原有的场地设施，如平台、船台、滑道、船坞、码头、起吊设施、下水设施和各种设备进行动力供应等，应根据承建船舶的要求特点进行必要的准备，甚至改造。此外还对涉及军工产品区域的安全保卫工作做好准备。

 

钢材预处理流水线、船体放样与号料

 

钢材备料是一个造船业的专有名词，指的是将造船所用的钢材送入预处理线，进行矫平、喷砂除锈、底漆等处理工作。

航母船体结构使用的板材和型材常因轧制时压延不均，轧制后冷却收缩不匀或运输、堆放过程中其他因素的影响而存在各种变形和锈蚀。为保证质量，航母使用的板材和型材从钢料堆场取出后，先分别用多辊钢板矫平机和型钢矫直机矫正，以保证号料、边缘和成型加工的正常进行。在切割前需要进行除锈，喷涂车间底漆和矫正，这个过程叫做钢材预处理。

 

船厂干净整洁的车间场地

 

目前，常用的除锈和涂漆是由钢材预处理流水线完成的。钢材预处理流水线是由钢材的除锈、喷漆、烘干等工序形成的自动作业流水线。利用传送滚道与钢料堆场的钢料吊运、号料、边缘加工等后续工序的运输线相衔接，以实现船体零件备料和加工的综合机械化及自动化。

钢材预处理流水线详解：首先是下料车间。船舶制造的第一阶段工序，按照工程师放样（图纸上的位置设计放到实地位置）结果，确定制造船舶所需钢材的形状、数量和质量，接下来再进行钢板的加工操作。钢板到厂后，首先要进行校平，成为平整的钢板才能使用。先用电磁吊将钢材吊放到输送辊道上。辊道以3-4米/分的速度送入加热炉，使钢材温度达40～60℃，目的是去除钢板表面的水分，使氧化皮、锈斑疏松，便于除去，同时可增加漆膜的附着性。

 

航母建造流程表（推测）

 

接着去除锈，常用的除锈方法有抛丸除锈（使用离心式抛丸机的旋转叶轮将铁丸或其他的磨料高速喷射到钢板的表面，使氧化皮和锈斑剥离）和化学除锈（使用某些酸液将氧化皮和锈斑反应掉）。航母一般使用的是抛丸除锈，钢板进入机器后，抛丸装置自动地向钢板两面抛射丸粒（丸粒可回收再使用），并用热风除去钢板表面的灰尘。

一般要求除锈等级要达到Sa2.5级，即钢板表面应不可见油腻、污垢、氧化皮、锈皮、油漆、氧化物、腐蚀物和其它外来物质（不包括疵点），但疵点限定为不超过每平方米表面的5%，可包括：轻微暗影，少量因疵点、锈蚀引起的轻微脱色，氧化皮及油漆疵点。

在钢材除锈并清洁后，进入喷涂室喷涂车间底漆（一般为无机硅酸锌底漆、环氧富锌底漆、环氧铁红底漆）。车间底漆的漆膜厚度通常为10-15um，并具有良好的机械性能，耐磨、抗冲击，保养期可达10个月到一年，干燥要快，不影响切割焊接质量，无毒，能耐强溶剂，与船用漆有良好的配套性，对化学保护无影响。喷涂作业是在半封闭的喷涂室内进行的。为了适应不同宽度的钢板，喷枪往返的行程可以调节。为了使涂层连续并保证一定的漆膜厚度，辊道的输送速度应与喷枪喷涂速度相配合，这可通过电气控制进行调整。

 

船厂的下料车间、钢板校平机，到厂的钢板首先在这里校平。（注：配图为大型民船建造现场及所用材料）

 

钢板离开喷涂室后，进入干燥室进行烘干。使漆膜烘干的方法有红外线、远红外和电加热等。无论用哪种方法，一定要有通风装置，以利于喷漆溶剂的挥发，加快干燥过程。钢板烘干后从干燥室出来，经质量检验合格（检查钢板表面有无麻点缺陷等）并进行标记。这样经过预处理的航母钢板才能送入加工车间进行切割。

号料就是将航母设计的型线图、结构图按比例进行放样展开，以得到船体构件的真实形状和实际尺寸，然后再将这些已经展开的零件，通过构件样板、图纸、数控等不同的号料方法，在平直的钢板或型材（球扁钢、角钢）上划（割）出构件的切割线及加工线等。同时还要在材料上合理的排列各构件图样，以求省料省工，这一工作称为套料。一艘航母需要放样的图纸是一个天文数字，可以用“汗牛充栋”来形容——当然现在没有牛车了，装航母图纸得用卡车。

航母的船体放样和号料均由计算机完成（样板制作依然需手工完成，不过依据的图纸也是由计算机完成的）制作，主要是利用相关生产设计或专门放样的软件进行展开，给出零件套料图（一般以分段为单位，方便后续零件的堆放和转运）、数控切割程序（切割机下料使用）以及零件加工数据。一般分为结构线生成、零件生成和套料。