破灭的核航母梦——“乌里扬诺夫斯克”号重型核动力载机巡洋舰秘史
破灭的核航母梦——“乌里扬诺夫斯克”号重型核动力载机巡洋舰秘史作者:北方机械制造生产联合体(笔名:施展)本文原载于《舰船知识》20
破灭的核航母梦——“乌里扬诺夫斯克”号重型核动力载机巡洋舰秘史
作者:北方机械制造生产联合体(笔名:施展)
本文原载于《舰船知识》2020年第4期,有删改。文字和图片版权归杂志社所有,禁止商业转载和抄袭行为。
对于坎坷曲折的苏联航母发展之路而言,1984年或许是一个特殊的年份。首先是对海军航母建造工作颇多微词的奥加尔科夫元帅因为得不到高层的支持,而在9月初被迫辞去苏军总参谋长之职。而在捷克斯洛伐克参加“盾牌-84”华约武装力量联合军演以后,乌斯季诺夫元帅在国防部内部举行的军演总结分析会上毫无征兆地感到身体不适,他很快便被送往医院就诊,但再没能回到自己的办公室。短短两个多月之后,这位国防部长就因急性肺炎而离世。
随后在11月初,总参作战总局局长瓦连尼科夫大将作为国防部驻阿富汗前线的作战指挥组组长远调喀布尔,总政治部主任叶彼舍夫也因为身体欠佳而懒于军中事务——一时间,阻碍苏联海军总司令戈尔什科夫发展真正意义上的航空母舰的几座大山一下子就都荡然无存了。然而,戈尔什科夫的指挥生涯也已步入暮年。由于年事已高,他在1985年11月被免去所担任的全部职务,随后派往苏联国防部总督察组。
11437型重型核动力载机巡洋舰
虽然年迈的苏联海军元帅戈尔什科夫没能参加11435型重型载机巡洋舰首舰“列昂尼德·勃列日涅夫”号(建造编号№105,之后先后改名为“第比利斯”号和“苏联海军元帅库兹涅佐夫”号,后文中简称“库兹涅佐夫”号)在同一年12月4日举行的下水仪式,但由戈尔什科夫和造船工业部的诸位同僚们一共苦心经营多年的航母建造工作在没有了乌斯季诺夫等人的无端干扰后已逐步走上了正轨:“勃列日涅夫”号下水后仅2天后,其姊妹舰“里加”号(建造编号№106,后更名为“瓦良格”号)也在尼古拉耶夫黑海造船厂的0号船台上正式开工建造,采用核动力装置的下一艘重型载机巡洋舰也被列入当年12月26日通过的黑海造船厂1986~1995年度军舰建造规划与苏联第12个五年计划(1986~1990)之中。
在这份由苏联造船工业部部长别洛乌索夫与新任海军总司令切尔纳温海军元帅签署的1986~1995年度军舰建造规划草案问题的商谈纪要中,提出:“根据部长会议副主席马斯柳科夫的委托,针对11437型重型核动力载机巡洋舰研究了有关问题,认为有必要在第十二个五年计划(1986~1990)的计划草案中列入措施,以保证重型载机巡洋舰的建造连续性。”纪要中还规定:“允许造船工业部在第十二个五年计划期间开始建造11437型重型核动力载机巡洋舰。造船工业部和国防部在1986年第三季度内按规定程序为苏共中央和苏联部长会议起草关于该舰主要战术技术要素及其论证材料、建造程序和周期等内容的决议草稿。”
黑海造船厂的厂长尤里·伊万诺维奇·马卡罗夫在他的自传体回忆录《航空母舰》中提到,订货方(海军)曾经同船厂就在105号舰和106号舰上配备核动力装置的问题进行过讨论,但这个想法并不现实:首先,11435型重型载机巡洋舰工程本身的设计并不适用改用这种动力类型;其次,船厂对此也没有做好充分的准备,贸然改动的话甚至会引起体制、政治以及生物环境学上的问题,而这都会导致载机巡洋舰建造工作的长期中断。因此,在105号舰和106号舰上改用核动力的建议最终还是被否决了。
相比之下,打一开始就决定采用核动力装置的11437型重型载机巡洋舰就没有这么多顾虑了,时间上的裕度也允许船厂在这艘建造编号为№107的新舰开工前去解决所有的问题。11437型舰的后续设计和建造前的流程进行得十分顺利,1986年4月3日造船工业部科学技术委员会主席团发出关于审查11437型舰初步设计的决定,该决定中包括各部门进行舰的设计工作计划和黑海造船厂为建造该舰做好准备的事项。同年6月11日,海军造舰总局正式向船厂提出了11437型重型核动力载机巡洋舰(107号舰)的订货,次日其初步设计就得到了批准,技术设计方案则预定要在1987年第一季度获得批准。
1986年7月14日,别洛乌索夫下达了关于107号舰的相关命令,允许黑海造船厂在批准技术设计之前开始工作,以保证该舰能够于1988年上船台,并于提早一年(1987年)开始建造核蒸汽发生装置。1987年10月28日,苏共中央和苏联部长会议联合批准了第一艘核动力航母11437型舰的战术技术要素及其建造的保障措施,其建造合同是在当年12月30日由海军与黑海造船厂签订的。11437型计划建造2艘,其中首舰被命名为“乌里扬诺夫斯克”号,这里是伟大领袖弗拉基米尔·伊里奇·列宁(原名乌里扬诺夫)的故乡。
总体布置与设计
“乌里扬诺夫斯克”号重型核动力载机巡洋舰是在此前11435型重型载机巡洋舰的设计基础上进行放大改进而来的,该舰全长321.2米(其中水线长274米),全宽79.5米(其中水线宽40米),吃水10.6米。其标准排水量由11435型舰的46540吨大幅上涨到62580吨,满载排水量也增加到了73400吨。为了提高生命力,“乌里扬诺夫斯克”号水线以下的舰体部分被划分为20个水密隔舱,并采用了双层底和舷侧防水隔舱设计。
在总体布局风格上,11437型舰与11435型舰大致相同。岛式上层建筑位于飞行甲板右侧位置,是全舰甲板上唯一的大型建筑物。由于采用了核动力装置,“乌里扬诺夫斯克”号的舰岛长度相比于前型舰更短,给舰载机留出了更多的甲板停放空间。不过由于舰上仍安装了常规的燃油锅炉与作为应急供电手段的柴油发电机,因此在舰岛上仍设置了一座尺寸较小的烟囱用于排烟。另外在“乌里扬诺夫斯克”号的舰岛表面还涂覆有名为“清漆”的雷达吸波覆盖层,该涂层可将雷达反射截面缩小至少5~10倍。
“乌里扬诺夫斯克”号全舰定员人数多达3400人,其中2300人为操作舰上仪器设备保障作战的舰员,另外1100人为飞行员和空勤人员。在作为编队旗舰使用时,还会有舰队高级将领和参谋班子入驻(总人数为40人),因此舰上专门准备了高级人员住舱供他们居住。与其他苏联海军舰艇一样,“乌里扬诺夫斯克”号上的人员按具体职能被分成了7个战斗部门、4个勤务部门和3个指挥部门进行管理,包括第1战斗部门(航海战斗部门)、第2战斗部门(导弹-火炮部门)、第3战斗部门(水鱼雷战斗部门)、第4战斗部门(观通战斗部门)、第5战斗部门(机电战斗部门)、第6战斗部门(航空战斗部门)、第7战斗部门(无线电部门)、化学勤务部门、医疗勤务部门、供给勤务部门、指挥管理部门、警备部门以及水兵部门。
主动力装置
为了推动吨位庞大的舰体,11437型重型核动力载机巡洋舰计划配备由4套核蒸汽发生装置和4台齿轮传动式主涡轮机组所构成的的四轴主动力装置。在设计阶段,涅瓦设计局将基洛夫级重型核动力导弹巡洋舰上的КН-3型核蒸汽发生装置作为备选方案,该装置在基洛夫级上数年的使用经验表明它具有安全可靠和便于检修等优点。不过订货方建议设计局改用一种功率更强大的改进型核蒸汽发生装置,并在原设计基础上进一步提高安全性,为此采用了一系列最为现代化的技术解决方案。
用于载机舰的新型核蒸汽发生装置型号被确定为КН-3-43型,这项改进设计的任务交给了由Ю.К.帕诺夫任首席设计师的高尔基机器制造试验设计局,其技术设计工作是在А.В.阿格耶夫总设计师的主持下完成的,1987年后的施工设计则由И.С.沃京采夫领导。由于在反应堆堆芯中使用了富集度更高的浓缩铀燃料棒(基洛夫级核巡洋舰上的浓缩铀富集度为70%),КН-3-43型核蒸汽发生装置的单堆热功率从КН-3型的300兆瓦提高到了305兆瓦,同时活性区一次装料可持续工作寿命也延长到了12年。
按照设计,КН-3-43型核蒸汽发生装置是一种成套安装的自动化四回路热中子压水反应堆,其一回路的组成模块包括反应堆主体部分、4台主循环泵、采用套管结构的4个独立式蒸汽发生器、稳压器、带有冷凝器的离子交换过滤器及其他配套附件。反应堆的壳体由低合金耐热钢材料制成,在堆芯周围还有反射层材料。上述所有装置设备都垂直装配在铁-水生物屏蔽层中,以防止舰上人员受到辐射的伤害。
反应堆使用经过两次蒸馏的轻水作为冷却剂和中子慢化剂,当反应堆处于高功率状态时,高纯度冷却水在主循环泵的作用下在一回路中循环,从反应堆活性区加热流出的一回路水经蒸汽发生器将热量传递给二回路。КН-3-43型核蒸汽发生装置的蒸汽发生率高达900吨/小时(蒸汽参数为475℃),经过蒸汽发生器的二回路过热蒸汽被供入齿轮传动式主涡轮机组和汽轮发电机做功。释放出热势能的蒸汽经冷凝器冷却后,再经过离子交换净化系统返回二回路蒸汽发生器。
反应堆提供的澎湃动力绝大部分被转化为机械能来带动螺旋桨推进舰前进,舰上安装有4台由列宁格勒基洛夫工厂设计制造的ГТЗА-653型自动化多级高转速齿轮传动式主涡轮机组。该型机组于1974年定型并投入批量生产,至今仍是苏/俄轴功率最大的船用涡轮机。4台ГТЗА-653型主机的总功率达到了惊人的28万马力,与美国尼米兹级核动力航空母舰的输出功率相当,最高航速约为29.5节。
跟基洛夫级一样,在11437型重型核动力载机巡洋舰上计划安装2台燃油锅炉,只不过具体型号上更换为11435型重型载机巡洋舰上所用的КВГ-4型自动化紧凑型立式高压差水管锅炉。该锅炉装置的蒸汽发生率为115吨/小时(蒸汽参数470℃,66千克/平方厘米),除用于在反应堆发生故障的情况下继续为主涡轮机组供给运转所需的蒸汽外,还一并作为舰上蒸汽弹射器的主要蒸汽来源,这也意味着这2台锅炉在主动力装置正常工作时仍要消耗重油燃料。不过由于“乌里扬诺夫斯克”号不必像常规动力的航母那样要携带大量燃油,腾出的空间就能够大大增加舰上航空燃油和航空弹药库的贮备量。
生产准备与建造工作
黑海造船厂虽然有着丰富的载机舰(航母)建造经验和成熟的施工装配工艺,但核动力水面舰船对他们而言却是一个全新的领域。在进行核动力航母所用的核蒸汽发生装置的生产准备前,黑海造船厂突破常规采取了全新的工艺流程。要完成核蒸汽发生装置的装配并将其吊入舰内,就必须专门建造一座新的生产建筑。根据此前船厂建造8号和11号车间的经验,要用约10年的时间才能建成一座生产车间。这不仅将严重影响107号舰的成形,还将占用船台旁的平台空间。被此事折腾了半年多也没找到解决办法的马卡罗夫厂长受邀到保加利亚参加该国渔业部25周年庆祝活动,晚宴中他突然看到头顶上已不是天花板而是繁星,原来上面是可移动的屋顶。
受此设计启发,马卡罗夫决定将核蒸汽发生装置车间也做成可移动式的,这样就可以把车间做成浮动的,也就不需要占用船台旁平台了,还能够快速地建成并投入使用。未来在建造柴油机动力的民船时,也可以在这座浮动车间里装配任何型号尺寸的柴油机并在完整状态吊运到船上,可谓是一举多得。实际上,黑海造船厂后来确实是这么做的,他们曾在这个车间里组装了布良斯克机械制造厂生产的柴油机,并安装到希腊订造的17012型油船上。
“乌里扬诺夫斯克”号的生产准备工作被马卡罗夫厂长全权交由船厂总工程师基哈年科主持,同步展开的还有浮动车间设计建造工作(在8号车间工段长雷若夫领导下进行)、对现有船台的改造、一个深14米的新舾装码头的建设以及新工段和生产部门的组建。黑海造船厂在为核蒸汽发生装置而设计制造和采用的独特的专用工艺装备方面所花费的费用,据说相当于建造一艘中型商船的价钱。
就在106号舰“里加”号于1988年11月25日从0号船台下水的当天,黑海造船厂就举行了107号舰“乌里扬诺夫斯克”号的开工仪式。在该舰建造的整个过程中,其工艺技术标准都由船厂技术检查处和海军派驻的军事代表进行严格的检验,船体的分段件和部件的接合部位的每一毫米都要使用经纬仪进行仔细校准。到1991年底,“乌里扬诺夫斯克”号的船体技术准备程度已达70%,该舰总的完工率大约为18%。
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