【動態】美海軍批准首個金屬3D列印零部件安裝於「杜魯門」號航母

原標題：【動態】美海軍批准首個金屬3D列印零部件安裝於「杜魯門」號航母

美海軍批准首個金屬3D列印零部件安裝於「杜魯門」號航母

10月11日，美海軍海上系統司令部（NAVSEA）宣布已批准首個增材製造（3D列印）金屬部件上艦使用。負責「杜魯門」號（CVN75）建造的紐波特紐斯船廠提出在該航母上安裝此樣品以進行測試評估。該部件為一個排水過濾孔（DSO）原型件，將於2019年安裝於「杜魯門」號航母，並進行為期一年的測試和鑒定。此排水過濾孔屬於蒸汽系統零部件，主要用途是通過蒸汽管道進行排水，在從管道中去除冷凝水時通過防止蒸汽逸出的方式保持蒸汽壓力。

圖1 紐波特紐斯造船廠用3D打印機製造的排水過濾孔部件

NAVSEA總工程師及艦船設計、集成及建造副指揮官洛林·塞爾比少將稱：「此次安裝標誌著海軍零部件生產能力的重要提升，同時將經濟可承受性的理念與按時交付的戰略目標相結合。通過在『杜魯門』號上的應用，我們可以更快地獲得測試結果，如果成功的話，我們可以確定增材製造技術具有更多用途。」

紐波特紐斯造船廠工程與設計副總裁查爾斯·撒索爾表示：「這是我們數字化轉型過程中的一個分水嶺，也是海軍和海洋工程領域的重大進步。我們致力於與海軍合作，共同確保抓住每一次機會，以改善和優化我們的設計和建造工藝，為海軍提供優質艦艇。如果3D列印部件可以達到NAVSEA的標準，應用增材製造的過程可縮短完成訂單的時間並降低生產成本。」

亨廷頓·英戈爾斯工業公司將NAVSEA批准的3D列印流程描述為「一個高度數字化的工藝過程，它使金屬粉末逐層沉積，製造出三維的船用合金零件，這種零件可能會取代鑄件或其他種類的零件，比如閥門、外殼和支架。」

圖2 亨廷頓·英戈爾斯在紐波特紐斯造船廠的增材製造機器

此試驗樣品已經通過了功能和環境測試，包括材料、焊接、振動、衝擊、靜壓排氣和運轉排氣，安裝期間它將在低溫低壓飽和蒸汽系統中繼續進行評估。在此之後，此部件將被移除以進行分析檢測。儘管這次進行測試的零部件只有手掌大小，但其對未來造船業的意義卻是巨大的。製造這一部件的過程被工程師們視為一次飛躍，正如20世紀30、40年代現代焊接工藝取代船體連接鋼板上的鉚釘一樣。

美海軍近年來一直使用增材製造技術，此次在艦船系統中使用金屬部件是一次新嘗試，此次零部件的設計、生產、使用傳統機械測試法的檢驗進一步明確了要求和驗收標準，最終的要求和標準仍在審查中。

有海軍官員認為，美海軍應在服役期過半的美國「華盛頓」號（CVN 73）航母上建立一個3D列印實驗室，該艦目前正在進行換堆大修。海軍水面作戰中心卡德洛克分部已經開始探索如何在不斷晃動的船上使用3D印表機。同時，「斯坦尼斯」號（CVN 74）上的首席工程師肯尼斯·霍蘭德已經在試驗如何利用3D列印技術縮短船舶工業維護的供應鏈，他在2018年8月為「阿利·伯克」級導彈驅逐艦「鈡雲」號（DDG 93）製造了機庫艙門滾輪組件中的一個螺栓，他的團隊還在「斯坦尼斯」號上為通信設備製造了替換旋鈕和其他一些小型零件。

目前，3D列印在海上最有可能勝任的是小型的加工任務。美海軍還需繼續了解不同類型零件所需的標準以及3D列印的局限性。海軍官員表示，船上實驗室可能永遠不會被批准製造涉及到關鍵系統的零件，比如蒸汽推進系統零件等，因為船上設施無法像船廠設施一樣對零件進行測試和認證。

俄羅斯20386型輕護艦首艦將於2020年裝備俄制燃氣輪機

俄羅斯北方造船廠稱，俄海軍20386型輕護艦首艦將於2020年二季度裝備國產燃氣輪機。

圖3 20386輕護艦想像圖

20386型輕護艦採用燃電混合動力推進，它包括了由「土星」公司生產的兩台M90FR燃氣輪機（單機功率2.75萬馬力）和兩台電動機（單機功率2200馬力）。「土星」公司被俄官方定為生產燃氣輪機動力裝置M90FR的廠家，該公司的一位消息人士告訴記者，該公司已經開始為20386型輕護艦及22350型護衛艦小批量生產M90FR發動機。

為護衛艦提供發動機是該公司的優先事項，根據計劃至少採購10艘20386型護衛艦，訂單總價超過了200億盧布，其中首艦「大膽」號（DerzkIy）將於2021年交付俄海軍，該艦已於2016年10月28日鋪設龍骨。22350項目的第三艘「戈洛夫科海軍上將」號和第四艘「伊薩科夫海軍上將」號分別於2021年和2022年移交艦隊。

圖4 M90FR燃氣輪機

20386型輕護艦是俄羅斯海軍的一個全新設計概念，艦長109米，寬13米，滿載排水量3400噸，航速30節，續航力5000海里/15節，艦員80人。它的特點是武器的組成比較均衡，採用了綜合信息管理系統、開放式架構以及新的雷達、機器人系統，配備的艦員人數更少。與美海軍近海戰鬥艦類似，該型護衛艦基於模塊化原則，在直升機平台下有一個完全模塊化的任務艙，艦上搭載的設備取決於執行的任務。該艦的感測器套件包括了新型MFRFCs「屏障」多功能雷達系統和基於CIM335 EM-03的MinotaurISPN-M拖曳陣列聲吶系統。計劃的武器系統包括1套A-190型76毫米通用艦炮 ，2套6管30毫米AK-630型速射炮 ，2套8聯裝SAM型「堡壘」導彈垂直發射裝置，2套4聯裝「天王星」RCC 導彈發射裝置「Kalibr-NK」 及2套4聯裝魚雷發射裝置Packet-NK。

圖5 20386型輕護艦艦尾的模塊化任務艙

此外，6RP機組的齒輪變速箱由聖彼得堡的「紅星」集團公司製造，該公司還設計了20386型輕護艦的燃氣輪機動力裝置齒輪減速箱的工程技術方案。但「紅星」集團公司生產的減速齒輪箱的交付情況目前尚不清楚。

來源：《艦船動態周報》2018年第40期 | 國防科技信息網等

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