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落日余晖中的女王级(2)- 建造过程
送交者:  2021年07月28日15:32:12 于 [世界游戏论坛] 发送悄悄话


“伊丽莎白女王”级远不是世界上最大的航母,但它的建造复杂程度绝对在航母史上排第一。



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承包商体系

“女王”级的采购项目由英国国防部采购总监授权CVF集成项目团队负责管理。2003年1月国防部宣布BAE系统公司被指定为下一代航母的主承包商,泰利斯英国为关键供应商,两者专门为航母项目组建了ACA航母联盟(Aircraft Carrier Alliance)。2005年巴布科克海事公司和VT集团也加入了航母联盟,不过之后VT集团把旗下的造船业务出售给了BAE系统公司,剩余的支持与培训单位则被巴布科克并购。

2005年2月,KBR英国公司被指定为项目集成商,负责开发最优化的建造战略,但该公司将不参与航母联盟建造阶段的运营。

2007年7月,英国国防部正式宣布批准航母建设计划。2008年2月,巴布科克获得价值3500万英镑的船厂改造合同,并于2009年向振华港机订购了被称为“歌利亚 - Goliath”的巨型龙门吊,耗资1220万英镑(约2千万美元)。

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> 2011年3月3日,运载“歌利亚”的“振华13号”龙门吊专用起重运输船经历1.4万海里的航程抵达罗塞斯,此图摄自福斯大铁桥上

这是英国有史以来最大的起重机,为航母工程特别定制,制造工期长达2年,高度68米,宽120米,起吊能力1000吨,最大旋转负载500吨,负载提升速度3米/分钟,水平移动速度24米/分钟。吊车的动力来自内置的美国卡特皮勒柴油发电机,电气控制系统来自德国西门子和ABB。

运输船入港的时间经过精确计算,以便趁低潮通过福斯大铁桥,而且船上还超标加注了压舱水加大吃水,才能确保头顶2米的安全空间。这座于1890年3月通车的著名大桥在高潮位时净空只有46米。

可笑也可叹的是,当“威尔士亲王”号在2017年底下水后,整个英国都不再有如此吨位的大船可造了,两艘航母的建造工程中合计起吊140次的“歌利亚”就此失业下岗。而雄心勃勃的印度正准备自行建造更大吨位的国产航母,于是双方多次谈判购买吊车的事宜,不过2019年英国方面决定不再出售这部吊车。

2008年3月,苏格兰Brand-Rex有限公司被指定为BFOCP气吹微型光缆设备技术供应商(以气吹敷设微型光缆的新兴技术);Fluid Transfer International公司赢得了价值400万英镑的合同,安装航空燃料系统设备;Salt Separation Services公司将提供反渗透海水淡化设备,每天可制备500吨淡水。

BAE系统公司和VT集团成立了合资公司 - BVT水面舰队,作为设计、建造、支持航母工程的主体,将承担40%的工作量,从2008年7月1日开始运作。2天后国防部和BVT以及航母联盟的其它成员签署了2艘航母的建造合同:

主承包商:BAE系统公司

关键供应商:泰利斯海军分部

C4IS指挥控制系统:BAE系统公司Insyte分部(前马可尼系统公司)

舰艇结构:BMT防御系统公司

系统集成、舰队支持:EDS

项目及工程管理:洛马集团

计算机建模、仿真、测试及评估:QinetiQ公司

推进系统:罗罗集团

废物管理与弹药处理:Strachan & Henshaw公司

结构、建造:VT集团

QinetiQ海上分部开发了一套先进的建模与仿真程序,供所有承包商的设计部门规划定义舰体、飞行甲板、机库和其它内部布局。舰体设计寿命为50年,比所搭载F-35B型舰载机20年的寿命长很多。塔塔钢铁提供了8万吨钢材,占建造用钢总量的90%。航母在很多非关键部位将采用民用规范建造以降低成本。

Selex通信公司将负责敌我识别系统,巴布科克则赢得高度机械化的弹药处理系统合同,L-3通信公司提供集成平台管理系统、Converteam高压电力系统和推进系统变压器,苏格兰MacTaggart Scott公司将生产飞机升降机,价值1300万英镑。

航母在很多非关键部位将采用民用规范建造以降低成本。按照2008年签署的合同,两艘航母的单价均为35亿英镑(55.2亿美元),总造价70亿美元。

在“女王”级之前,各国海军的大中型航母都是在同一家船厂内完成从部件到分段到总段的完整生产过程,如美国建造“尼米兹”级和“福特”级的纽波特纽斯造船厂、俄罗斯建造“库兹涅佐夫”级的黑海造船厂、法国建造“戴高乐”号的布雷斯特海军船厂、中国建造“山东”舰、003的大连造船厂和江南造船厂。

对英国造船业来说此前数十年间建造过的最大军舰就是三艘2.2万吨级的“无敌”级轻型航母,“女王”级的排水量是它的三倍以上,英国没有任何一家造船厂能够单独完成建造任务。不单是单厂的造舰能力,整个英国造船业已经日薄西山,再也不复鼎盛时期10大造船厂狂造39艘主力舰的盛况。

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所以“女王”级没有采用航母常规的塔式建造法,而是拆分为多个巨型模块,由4家公司的7个造船厂分别建造,完成后用驳船运往罗塞斯总装,因为只有罗塞斯造船厂经过特别改造且加宽过坞门的1号干船坞能够容纳“女王”级的舰体。

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> 2014年7月5日,“卓越”号在罗塞斯2号坞短暂停留了一个星期后出坞返回朴次茅斯并结束其服役生涯,一天前旁边的“伊丽莎白女王”号刚刚获得正式命名,从上图可以清楚看出两者悬殊的体量差异以及船坞的逼仄程度

这种一块蛋糕大家分的做法对每个超级总段制造以及合拢的工艺、精度都提出了极高的要求,但同时也给奄奄一息的英国国防造船业提供了宝贵的回血机会,共创造了8千个船厂职位以及3千个供应链工作机会。多进程同时展开可以极大地压缩坞期,事实上两艘航母的各个模块几乎是同期并行建造的。

全舰由6个超级总段(Super Block)拼接而成,超级总段的舾装程度相当高,成型系统的设备已经通电调试完毕。每个超级总段又分为多个模块(Block),UB代表上层模块 - 就是两个舰岛,CB代表中层模块 - 飞行甲板,LB代表下层模块 - 底部舰体,SP代表外飘模块(单数在右舷,双数在左舷),全舰共有35个小模块。

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7家参与建造的船厂分别是:

BAE系统公司水面舰艇分部 - ① 戈文造船厂(LB03、LB04模块)、② 斯科特斯顿造船厂(后舰岛)、③ 朴次茅斯造船厂(LB02、LB05模块和前舰岛)

巴布科克 - ④ 罗塞斯造船厂(CB05、CB06模块,SP模块)、⑤阿普多尔造船厂(LB01模块)

A&P集团 - ⑥ 赫本造船厂(CB03模块)

卡梅尔·赖德 - ⑦ 伯肯黑德造船厂(CB02、CB04模块)

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模块建造

2009年7月,“伊丽莎白女王”号在BVT戈文造船厂切割LB03的第一块钢板,标志着航母工程正式开工。

航母飞行甲板的安装精度要求非常高,因此包含飞行甲板的5个CB模块都是运输到罗塞斯后再安装上舰和对应的底部LB模块对接。只有舰艏部分的LB01模块是个特例,它由巴布科克的阿普多尔造船厂承建,从底部的球鼻艏一直向上延伸到飞行甲板。

LB01由6个子模块构成(VB001-006),其中VB001是球鼻艏部分,长30.3米,宽10.8米,高9.6米,重293吨。上方的VB002包括了机库甲板以下的第5 - 第7甲板,长21.6米,宽17.4米,高6.2米,重112吨。这两个模块在2010年4月初完工,随即被运往罗塞斯在船坞中焊接为一体。其余的4个子模块于2011年初完工启运,因此LB01是唯一一个成散件运往罗塞斯组装的LB模块。

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> 2010年4月8日,VB001/002子模块被驳船运抵罗塞斯

构成舰体基础部分的LB模块体积和重量都非常大,LB02重6千吨,长70米,高18米;LB03重8千吨,长60米,高20米;最大的LB04重达11300吨,长86米,高23米,包含两个主机舱、医疗区和住宿区,占航母结构重量的20%。


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> 2011年8月22日,LB03由半潜驳船运抵罗塞斯,从格拉斯哥绕过苏格兰北部的航程是970公里

LB04由两个子模块拼接而成,较小的一部分重4000吨,完成建造后送往旁边的厂房和7300吨重的另一个模块对接。整个模块转移过程耗时2小时,用132部遥控液压运输小车在经过特别加固的水泥地面上平移了一百米。

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> 2012年4月9日的BVT戈文造船厂,左侧是正移出厂房的4000吨子模块,右侧是厂房内的7300吨子模块

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> 平移完毕准备对接的两个子模块

船厂工人花了整整一个星期时间精确对准整个舰壳,合拢最后5厘米的间隙,然后展开焊接。在预舾装过程中,LB04模块内部将安装1.2万根管道和10万公里长的各类缆线。同期戈文造船厂还在建造“威尔士亲王”号LB03模块的80个子单元。

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> 2012年5月21日驶离朴次茅斯的LB02,航程885公里

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> 2012年5月25日,在普利茅斯造船厂完成结构建造的前舰岛

2012年7月3日,戈文造船厂27岁的第3年学徒工林塞·格林按下等离子切割机按钮,开始切割“威尔士亲王”号LB04的第一块钢板,比首舰正好晚了3年,两艘“女王”级进入平行建造状态。

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10月14日,“伊丽莎白女王”号完工的LB04整体移出厂房,船厂动用了40人的团队和450辆遥控液压运输小车,耗时3小时才完成出库,厂房前的空地已经被完全占满。

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第二天LB04被水平转运上全球最大的两艘远洋半潜驳船之一,于11月4日启运。为了躲避深秋北海海域恶劣的天气,船队临时改道舍近求远向南绕过整个大不列颠岛,航程1930公里,7天后抵达罗塞斯。为了拆除驳船上的固定装置,罗塞斯造船厂出动了一千多人。

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> 11月4日离开格拉斯哥的LB04

此时“伊丽莎白女王”号大约完成了一半的工程量,所有的舰体模块都已建成,但还没有全部运抵罗塞斯,因为船厂空间不足以容纳全部模块。


2013年2月7日,前舰岛离开朴次茅斯,680吨重的舰岛已经刷上了最终涂装的外漆,所有的舷窗和面板都安装完毕,内部铺设了43公里长的电缆和3101根管线,伊丽莎白女王舰徽也悬挂在舰岛左侧。船厂工人花了4天时间才完成舰岛的固定及防护工作。

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9月5日,S1850M远程警戒雷达和它的基座被内河驳船从泰利斯荷兰分公司送往鹿特丹再转运罗塞斯。这个基座是航母联盟在布里斯托和朴次茅斯的团队设计的,由罗塞斯造船厂制造完毕后运往荷兰进行雷达系统集成和测试。

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总装

在罗赛斯,总装分为ABC三个周期,分别完成中、前、后三部分舰体的组装。

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罗塞斯的1号干船坞可以用挡水板隔开分段抽干,在整个总装过程中1号坞进行过多次注/排水,供不同分段进出、移动、组合,过程非常繁琐,必须对每个完工的分段下半部进行水密处理。

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> 可拆卸式挡水板

这是受船坞尺寸限制而不得已的办法,1号坞长322米,宽42米,只比“女王”级的水线宽度宽3米。像咱们江南长兴4号坞,长565米,宽82米,面积几乎是罗塞斯1号坞的4倍,能同时纵向摆下1艘003和1艘055,旁边还有大把空间,就不会有这样的烦恼了。

以下3D示意图是航母联盟官方制作的流程视频,但有些时间和顺序与实际建造过程不符(这个情况在纽波特纽斯制作的“福特”号视频中也发生过),不准确的步骤我用航母联盟官方Flickr账号上的实景照片替代,并核对了大量当时的新闻报道和各供应商官网资料,尽量保证时序的准确性。

总装周期A2011年9月9日开始,当天自主漂浮在港池中的LB03被绞盘和辅助对准系统牵引进入注水的1号坞中段,坐底后坞门关闭排水。

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9月23日,来自赫本造船厂的CB03各子模块从驳船转移到岸上,重850吨、长26米、宽40米、高7米的CB03a首先被吊装到LB03顶部。

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10月7日和14日,分别吊装600吨重的CB03b和CB03c。

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10月28日,安装第一个外飘模块:右舷前升降机前方的SP03。

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11月11日,吊装左舷相对的SP04。

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11月25日,吊装CB03d。

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2012年1月13日、27日和2月10日,分别吊装SP05、SP06f、SP06a(共同组成SP06)。

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SB03超级总段完成结构安装后开始预舾装,铺设电缆,安装管道、机械设备和内装,总装周期A于5月底结束。

6月8日,总装周期B开始。在经过严格的称重后船坞注水,SB03上浮被移出船坞。

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月初从朴次茅斯抵达的LB02从半潜驳船上卸下后漂浮在港池内,SB03出坞正是为了腾出空间让它先进去。

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6月9日,LB02头朝内被推入船坞,安放在船坞前部指定位置。随后SB03再次入坞,停靠在船坞后部,两个模块间隔90米,船坞排水后继续施工。

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6月16日,绘有“伊丽莎白女王”标志的球鼻艏VB001模块吊装,船坞内的舰体重量达到2万吨。

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6月24日,600吨重的CB02e模块被安装到LB02的后部,令两个超级总段连接处的飞行甲板齐平。

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6月30日,1.3万吨重的SB03向前滑动90米和LB02模块对接。在船坞底部安装有一套精密复杂的液压移动系统,巨型总段的移动速度是每小时17米。

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7月16日,吊装880吨重的CB02d飞行甲板模块。

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8月15日,吊装右舷外飘部分最前端的SP01,这一模块此时并不完整,前部敞开处为前燃气轮机基座。

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8月17日和26日,分别吊装CB02b和CB02a,可以看到内部舾装程度非常高,管线、设备、家具、娱乐区甚至洗衣房设备都已就位。

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舰员住宿单元由一个个集装箱式模块构成,集装箱内已经预装好全部、床铺、家具、电器设备,插入舰体模块预留的滑槽中连接各种管线就可投入使用。

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在岸上完成内装的低级军官住舱示范单元内部,6人间最多可睡8人,每张床铺都备有充电插口和储物空间,摄于2010年3月。

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9月19日拍摄的面点厨房内部,在舰体结构只完成一半的时候,已安装超级总段内部的装修已经基本完成,各种炊事设备到位,只差面点师就可以开火烤面包了。

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9月26日,菲利普亲王视察罗塞斯造船厂,兴致勃勃地坐在咱们振华龙门吊的司机席上。

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9月28日,吊装SP02后段。

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“威尔士亲王”号的各分段也在同期建造中,10月1日拍摄的LB03内部:

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“伊丽莎白女王”号的总装周期B于10月份结束,下图是10月2日航母的状态。

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紧接着开始总装周期C,完成剩余的舰体结构安装。11月17日,由挡水板分隔的船坞后半段注水,6天前到达的巨无霸分段LB04被小心翼翼地推进船坞。

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11月21日,SP02前段安装完毕,左侧的凹陷平台是左舷“密集阵”的安装基座。

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12月13日,吊装舰艏LB01模块的VB003/004子模块。

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12月16日和18日,吊装飞行甲板中段CB04a/b。

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12月28日,包含3个超级总段的整个舰体前部向后移动17米和LB04合拢,移动重量达到3万吨。

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2013年1月22日,前燃气轮机组被吊装上舰。

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2月2日,SP01的上半部分就位,封闭了整个模块。

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2月8日,吊装VB005/006,LB01模块完工,舰艏封闭,不过LB01是不包括滑跃跳板的,那是一个单独的部件最后安装。

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2月21日,吊装倒数第二个舰体模块 - LB05前半段,主轴支架已经安放就位,中间的是导流尾鳍。

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3月14日,3天前刚刚运到的前舰岛吊装到位,时任国防部长菲利普·哈蒙德出席仪式。和美国航母的空壳舰岛直接吊挂不同,英国航母已经完成预舾装的舰岛坐在一个加强框里,吊钩挂在加强框上而不直接接触舰岛。这个加强框在出厂的时候就已经安装在舰岛底部,吊装、海运的全程保护舰岛结构不变形。

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3月18日,两副船舵就位。

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3月20日,全舰最重的一个吊装模块 - 超过900吨的LB05后半段吊装完毕,几乎达到“歌利亚”的起重极限。整个安装过程耗时4个半小时,航母全舰体成型,可以看到舰艉底部有压浪板结构。

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3月29日和4月1日,吊装CB04c、CB04d。

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4月19日,后燃汽轮机组吊装上舰。

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4月26日,370吨的SP07上半部分吊装,封闭了后燃气轮机舱。从下图也可以看出“女王”级的主机并不是埋藏在舰体的最深处,而是紧贴在外飘部分的舷侧,前后烟囱的正下方,实际上是悬在舰体主干部分以外的。

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4月27日,左舷相对应位置的SP08吊装。

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5月19日和24日,吊装舰艉CB05a/b和CB06。

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6月11日,安装SP09,右舷外飘部分的倒数第二块。

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6月27日,6天前运到的后舰岛安装到位,从这个角度可以清楚地看到加强框和舰岛的关系。

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7月16日,船厂工人用液压千斤顶将船舵安装到位。

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9月24日,重490吨的左舷最后一个外飘模块SP12吊装。

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9月26日,重450吨的SP11吊装完毕,这标志着飞行甲板全部完工。

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10月3日,吊装滑跃甲板基座。

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11月10日,滑跃跳板端部作为最后一个舰体模块吊装上舰。

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11月22日,前舰岛安装S1850M雷达。

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2014年1月27,安装左舷主轴。

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2月20日,铺设滑跃跑道甲板。

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6月2日,完成全舰喷漆的“女王”号。

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7月4日,英国女王伊丽莎白二世亲自出席盛大的新航母命名仪式,开启一瓶威士忌将首舰正式命名为“伊丽莎白女王”号。这是皇家海军历史上第二艘以伊丽莎白一世命名的军舰,第一艘是1913年下水的“伊丽莎白女王”号战列舰。皇家空军“红箭”表演队拉烟从航母头顶飞过以示庆祝。

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7月17日,“女王”号在悄无声息中出坞下水。

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“威尔士亲王”号的各个模块开始陆续运到。9月9日开启第二个航母建造循环,但两舰的建造顺序有相当大的不同,因为程序上的优化,“威尔士亲王”号LB02和LB03模块是同时入坞的,省去了一次注水、出坞、再入坞、排水的繁冗过程。

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海试与服役

“女王”号于2015年底完成舾装,2016年5月舰员上舰。原计划从2017年3月开始海试,但因为各种技术原因推迟到6月底。在出海前,英国陆军第42皇家工程兵团对整个福斯河口地区展开了广泛的地理测量,包括潮汐、河床深度、3座大桥的净空等。因为该地区最新的地理水文资料都是60年前的古董了,二战后再没有如此吨位的舰船进出。

6月26日,“女王”号驶出罗塞斯造船厂的港池,等到夜间低潮时放倒主桅,在11艘拖船的簇拥下通过福斯大桥驶入北海。

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海试随行的只有2艘23型护卫舰“桑德兰”号和“铁公爵”号,颇为寂寥。

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而整整一百年前的1916年,日德兰大海战前夕,在同一座福斯大铁桥下曾云集着皇家海军大舰队的上百艘战舰。当时的“铁公爵”号战列舰正是杰里科上将的旗舰,麾下战列舰多如过江之鲫,足足32艘。两相对比何等唏嘘!

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7月3日,一架皇家海军820中队的“灰背隼”HM.2直升机首次降落在“女王”号的飞行甲板上。

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8月8日,“女王”号暂时中断“萨克森战士”演习中的海试任务,和“布什”号航母打击群进行了一次摆拍。

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按原计划第一阶段海试后“女王”号将返回罗塞斯进行检修,在交付皇家海军前还需出海进行第二阶段的任务系统测试,但后来该计划被放弃,“女王”号直接驶向了自己的母港朴次茅斯。

8月16日,“女王”号抵达目的地,朴次茅斯市万人空巷,无数私人小艇跟随在航母身后入港,岸边的欢迎群众打出了“欢迎回家”的标语,时任英国首相特雷莎·梅登舰发表讲话。

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为了两艘新航母的进驻,朴次茅斯基地专门疏浚、加深了航道,扩建了航母专用码头,并由皇家长公主安妮公主亲自命名为“长公主码头”。

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10月30日,“女王”号在“龙”号驱逐舰的伴随下出海进行第二次海试,11月21日返回朴次茅斯。

2017年12月7日,伊丽莎白女王作为“女王”号的保荐人(Lady Sponsor)亲自出席服役仪式,在航母机库内宣读了服役证词,宣布这艘皇家海军历史上吨位最大的旗舰正式加入皇家海军。“威尔士亲王”号则在2年后的2019年12月10日服役,把两舰开工3年的时间差追回了1一年,皇家海军终于拥有了双航母编队。

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总体而言两艘“女王”级的建造过程相当顺利,按照预定的节点和进度从动工到下水仅用了5年时间,到服役也只有8年,对如今的英国造船工业而言实属不易。如此庞大复杂的建造流程显示出航母联盟各参与方优秀的项目规划、协调和管理能力,“女王”级的模块化建造思路、高预舾装程度、巨型总段移动对接技术都还是很值得学习借鉴的。和之前写过的“福特”号建造过程进行对比,一个正统一个创新,可以看出基建、工艺、实力等方面很多有趣的差异。

PS:预告一下哟~~第三篇会讲述“女王”级的设计特定和作战能力分析

欲先了解更多,可移步公号:温哥华的鱼(ID:van--yu)


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