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1954年3月至7月，苏联造船专家在船舶工业管理局人员的陪同下，对国内几家主要船厂进行了实地考察。中苏人员此行的目的，是根据“六四”协定及苏联向中国转让“03”型潜艇制造技术的协议，选择一家中国承建厂家。
1952年底，江南造船所改属国家第一机械工业部船舶工业管理局领导，并于次年2月20日改名“江南造船厂”。江南造船厂从1905年局坞分家起历时48年与海军的隶属关系，至此宣告结束。
潜艇出没于深海大洋，对船体强度结构十分严格，其加工制造的技术要求比水面舰船高得多，难度很大。承建潜艇的工厂必须具有较为完好的船台、起重吊运设施、加工和焊接设备、检测手段、技术水准较高的操作工人和设计技术人员，以及较为完善的生产管理水平。此外，工作环境还要满足相应的保密、保卫要求。
苏联专家考察了中国南北几大船厂后认为，江南造船厂的基础条件较好，利用现有设备能力，稍事调整补充和扩修船台、码头即能建造“03”型潜艇。考察团提出，从苏联引进技术的“03”型潜艇由江南造船厂建造。一机部很快批准由江南造船厂建造“03”型潜艇。
中国人很早就有建造潜艇的梦想。早在1880年，一个姓陈的“道员”首次提出建造潜艇。他先进行了图纸设计，并吁请清政府大员予以支持。据说，这艘“水下机船”1880年在天津机器局动工事，“式如橄榄，上有水标及吸水机，水标缩入船一尺，船即入水一落千丈尺。要于水底暗送水雷，置于敌船之下”。但是，试验是否成功，后事如何，却不得而知。
1913年，民国海军在《海军第一次制舰计划案》中，将潜艇描述为“尤为伏击之利器”。两年后，派出马德骥等20多名海军前往美国学习潜艇驾驶和制造技术。学习计划最终被动荡的国内局势所阻，只持续了一年，1916年赴美人员陆续回国。尽管国民党政府曾经多次想通过美、英进口潜艇，但直到国民党撤出大陆，海军也没能得到一艘潜艇。新中国潜艇部队建立之初，只有4艘从苏联购买的老式潜艇，即M级潜艇“新中国11”号和“新中国12”号以及C型潜艇“国防21”号和“国防22”号。
中国人自行建造潜艇的历史，是从新江南开始的。总工程师王荣瑸作为中方的技术负责人，担负了组织生产和技术领导的重要责任。接受任务时，他甚至兴奋得流下了眼泪。从少年报考马尾海军飞潜学校开始，王荣瑸就立志为祖国建造自己的潜艇。抗战初期，他奉命在德国监造潜艇。这期间，他冒着生命危险偷拍了德国潜艇的技术图纸。德国中止中国潜艇建造合同后，王荣瑸为了将图纸底片顺利带回国内，先是以一个旅游者的身份取道丹麦，几经辗转才回到祖国。这些珍贵的图纸虽然一直没有派上用场，却成为一代爱国知识分子不懈追求“潜艇梦”的真实印记。“03”潜艇的建造，终于给了王荣瑸实现梦想的机会。
在一机部下达任务到首艇开工，只有半年多的时间。这期间，江南造船厂开展了一系列的生产准备工作，主要表现在工厂技术改造、人员培训、生产管理3个方面。从1953年开始，江南造船厂改造、改建了3座旧船台，拆除了船台区老式把杆，配备了起重设备；新建了舾装试车码头；扩建了船体加工车间、舾装车间和钢板抛丸除锈间等。为了有利于潜艇的生产管理，在生产组织体制上进行了调整，各分厂改变成车间，车间里成立小组，成立了船体一车间、造船安装车间、新产品设计科、“03”产品监造师室、专家工作科等。过去老师傅们没有图纸的口头工艺现场管理方式，经过沈劦等新中国培养起来的第一代技术人才的努力，已经开始形成了文字规章制度，逐渐正规起来。此外，江南厂还决定派遣人员赴苏联学习潜艇建造技术，并从技校学生中挑选钳工、焊工、装配工等进行培训。船舶工业管理局下属设计处、海军系统等各方面都行动起来，互相配合，工作都在顺利地进行。
1954年和1955年，江南造船厂先后选派28名科技人员和技师赴苏学习。苏方十分友好，为实习人员编排实习计划，有工艺技术课、俄语课、下车间实习课以及参加试验。试航等教学实习活动。这些学习人员回国后大都成为我国潜艇建造方面的骨干力量。
1955年1月，距潜艇开工还有3个月，苏联专家委员会主席祖鲍夫率领第一批专家到江南造船厂帮助落实和检查生产准备工作。此后，苏联先后派遣36名建造师、工程师、工段长和技师来江南造船厂工作。由普•斯•席姆初日尼柯夫任“6603”组主任。这些专家在江南造船厂进行讲课、示范、教授技术工艺、管理经验，到现场指导生产、参加调试、系泊试验和出海试航等工作。
1955年4月14日，中国第一艘潜艇在江南造船厂正式开工建造。
在“03”型潜艇的建造过程中，始终强调生产工作一定要按照苏联专家的意见执行。建造潜艇需要有一套完整的生产组织体系和科学管理的办法。为了帮助江南造船厂健全必要的生产管理制度，苏联专家讲授生产组织、作业计划编制。为了使教学更形象化，当时在小礼堂内苏联专家请一些青年技术人员在胸前挂一块牌子代表某科室、车间，编练作业计划的运行程序，这样的演示使听课的干部和计划人员容易记住，提高了学习效果。
为了顺利地实施“03”型潜艇的建造，苏联专家根据江南造船厂的实际情况，把全艇工程划分为若干个工艺阶段和若干个工艺大段落，规定了每个工艺阶段的工程内容，包括工艺项目数和所占的技术完成量的比值，总进度网络以及每个阶段所需的工作日数。在具体工艺上，它从内场零件加工、分段装配小合拢、中合拢到总段装配焊接、上船装、耐压壳体试水、下水等各个工序都规定了详细的工艺步骤和技术要求，应该先做什么，后做什么，怎样做等等都有规定，也很详细。有了这一套完整的工艺阶段生产技术文件，使科室编制生产计划，和各车间生产施工有了依据，减少了矛盾，理顺了生产程序。
在苏联专家的指导下，工厂建立了一套行之有效的生产管理制度、健全的生产组织体系和科学的管理方法，其中包括至今仍沿用的驻厂军事代表制度
1955年9月，国庆节六周年前夕，首制艇完成了大合拢工程，进入耐压壳体试水工艺阶段。这标志着第一个大工艺段落工程的结束。当耐压壳体的泵水试验结束，检验方宣布艇体达到建造要求时，在现场通宵达旦工作的人们无不满心欢喜，互相庆贺。
内压壳体试压结束后，第二个大的工艺段落随之开始。渐渐地，一艘外形酷似鲸鱼的优美潜艇呈现在人们眼前。
1956年1月10日下午，毛泽东主席在上海市市长陈毅等的陪同下，来到“03”潜艇工地，视察了正在建造的中国第一艘潜艇。他面带微笑，围着船台上的潜艇整整转了一圈，一边仔细察看潜艇，一边听取技术人员汇报潜艇建造情况，并不时地插话提出一些问题。正在劳作的工人、干部事先都不知道，一看到毛主席到来，都情不自禁地热烈鼓掌、欢呼。随后，毛主席又驱车到江南厂的船坞和码头视察。
这是毛泽东主席第一次视察潜艇，也是他一生中唯—一次视察潜艇。他以实际行动表明了自己对建设一支强大的海军的关切，极大地鼓舞了江南人为人民海军建造一流舰艇的热情。
1956年3月26日，潜艇顺利下水。
水下试航的日子来临，这是重要的关键的考验。潜艇驶向试验海区后，艇长下令进入下潜准备，各就各位。指挥舱出入口盖首先关闭，接着各舱室的水密门也随之关闭并向指挥舱报告。下潜开始了，水手长随着艇长的命令操纵着压载水舱的注水阀，10米、20米、30米……逐渐地慢慢地下潜。此时舱内静静的，即使说话也是轻轻的，可以听见由于潜艇在水中的航速较高，艇体水流磨擦引起的海流声。潜艇在深水中潜航得十分平稳，从横倾仪的读数来看，一直指在正中。
11次的出海试航计划完成，1957年3月，工厂航行试验工作胜利结束。
接着进行国家航行试验。先后共出海7次，历时40天，试验工作都较为顺利。原想交船指日可待，不料试验后经进坞整修检查时发现艉轴套磨损严重，间隙过大，只得返回上海修理，因而耽误了两个半月时间。
1957 年10 月27 日，上海举行庆祝十月革命40周年大会。同一天，中国第一艘潜艇举行了隆重而盛大的交船仪式。经国家验收后，该艇正式入列服役，被命名为“新中国15号”。1969年的1月10日，为庆祝毛主席视察“115”号潜艇13周年，海军特授予该艇56—110荣誉舷号。这是海军迄今为止唯一授予荣誉舷号的潜艇，也使该艇成为中国唯一一艘舷号为5位数的海军舰艇。
到1987年，以“03”系列为代表的产品，江南共建造60余艘潜艇，实现了从引进制造到自主研制的跨越，为新中国潜艇部队由小到大、由弱到强立下了头功。
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