濟(jì)南昌林氣囊容器廠有限公司董事長 孫菊香

濟(jì)南昌林氣囊容器廠有限公司的前身是濟(jì)南昌林氣囊容器廠，成立于1993年，現(xiàn)在已經(jīng)走過了三十個春秋。從一個名不見經(jīng)傳的小微企業(yè)，發(fā)展成為我國船用氣囊行業(yè)的龍頭企業(yè)，歷經(jīng)艱險，走出了一條科技創(chuàng)新、提升軟實力之路。

創(chuàng)新氣囊下水技術(shù)

船舶下水用氣囊（如圖1所示）?？此坪唵?，卻是高科技產(chǎn)品。在表層橡膠的里面含有多層高強(qiáng)度錦綸纖維，它的布局牽動著氣囊的力學(xué)性能，決非常人所想象的那么簡單。

圖1 船舶下水用氣囊

這種用于船舶下水的氣囊是中國人的一項發(fā)明。開始的時候，它的確比較簡單，強(qiáng)度也不高，只能用于小型船舶下水。后來經(jīng)過不斷的技術(shù)改進(jìn)，逐漸形成了今天的模樣。當(dāng)昌林氣囊容器廠成立的時候，它已經(jīng)是第四代產(chǎn)品了，但還是只能適用于不太大的船，如重量千噸級的中小型船舶。

濟(jì)南昌林氣囊容器廠成立之后，并不滿足于現(xiàn)有產(chǎn)品的技術(shù)，而是以創(chuàng)新的思路開拓出全新一代的產(chǎn)品，包含了五大創(chuàng)新技術(shù)。

1.揉壓氣囊新概念

氣囊在船底的工作情況非常惡劣，滾動、扭轉(zhuǎn)、蠕動與壓縮變形混合在一起，形成了復(fù)雜的“揉壓”運(yùn)動。我們提出了這個新概念，研討了破損的機(jī)理，解決了“揉壓”運(yùn)動強(qiáng)度的關(guān)鍵問題——層間剪切強(qiáng)度。

2.簾子線的布局設(shè)計優(yōu)化

簾子線即高強(qiáng)度錦綸纖維，它的布局很有講究，是提高氣囊強(qiáng)度的關(guān)鍵技術(shù)。最早的氣囊是分段制作再二次拼接起來的，簾子線并不連續(xù)，強(qiáng)度很有限。后來發(fā)明了纏繞技術(shù)，整個氣囊無縫制作，并研制成功氣囊纏繞機(jī)器，使氣囊生產(chǎn)走上了機(jī)械化的道路。

氣囊纏繞機(jī)是一個企業(yè)的硬實力。按照一般認(rèn)知，有了硬實力，就能制造出理想的氣囊，但事實決非如此簡單。譬如，簾子線纏繞的角度非常有講究，公司經(jīng)過力學(xué)分析，計算了各種纏繞角度的組合，才得出對于特定用途氣囊的最佳纏繞角，使得每一根簾子線都發(fā)揮出最大的效率。

3.防爆氣囊頭結(jié)構(gòu)

早期的氣囊由于頭部結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，在充滿氣體時，出現(xiàn)過氣囊頭飛出傷人的現(xiàn)象。公司在研制新產(chǎn)品時，改進(jìn)了頭部結(jié)構(gòu)的形式，大大提高了安全性。此后，公司生產(chǎn)的氣囊從未出現(xiàn)過氣囊頭飛出傷人的現(xiàn)象。

4.低溫長時間硫化工藝

橡膠制品的硫化工藝是一道關(guān)，關(guān)系到氣囊的使用壽命。公司經(jīng)過反復(fù)試驗，得出了低溫長時間硫化的溫度控制曲線，保證了硫化質(zhì)量的穩(wěn)定。

5.分層壓實工藝

為了提高層間剪切強(qiáng)度，公司設(shè)計了一套分層壓實工藝，使多層增強(qiáng)纖維之間的膠布壓制密實，沒有空隙。良好的全過程工藝控制保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

上述五大科技創(chuàng)新，使得新產(chǎn)品氣囊強(qiáng)度提高了50%，其中有30%是科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)的。新品氣囊經(jīng)過鑒定，正式定名為“高承載力多層揉壓氣囊”，獲得了山東省科委頒發(fā)的科技進(jìn)步獎三等獎（見圖2）。

圖2 獲獎證書

經(jīng)過3年的不懈努力，我們終于研制成功用于大船下水的高承載力氣囊。一只長18米、常用直徑1.5米的七層氣囊能夠一舉抬起540噸的重量，為萬噸船下水創(chuàng)造了條件。圖3顯示了一艘8萬噸船舶正在用昌林氣囊下水時的情景。

圖3 采用昌林氣囊下水的8萬噸船舶

硬件的開發(fā)離不開試驗與研究。在我們之前，氣囊試驗僅局限于爆破試驗一種方式。即使這種較為簡易的爆破試驗，也沒幾家廠做過。如果不做爆破試驗，怎么知道自己生產(chǎn)的氣囊達(dá)到何種標(biāo)準(zhǔn)呢？

我們在制定標(biāo)準(zhǔn)的時候，委托有資質(zhì)的測試機(jī)構(gòu)進(jìn)行了爆破試驗和壓縮性能試驗，而且不只一次，掌握了完整的試驗數(shù)據(jù)鏈。圖4是在800噸壓力機(jī)上進(jìn)行氣囊壓縮性能測試。

圖4 氣囊壓縮性能試驗

重視試驗與研究是企業(yè)提升軟實力的措施。為進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)與實物的換算，首先要開展相似規(guī)律的研究，建立氣囊強(qiáng)度計算的數(shù)學(xué)模型。通過試驗與研究，我們驗證了開發(fā)新一代氣囊的研制成果，也為氣囊下水的理論計算奠定了基礎(chǔ)。

開發(fā)應(yīng)用氣囊下水

船舶氣囊下水不斷突破

我國發(fā)明氣囊下水技術(shù)是在20世紀(jì)80年代初期，但在昌林氣囊容器廠有限公司成立以前的十年中，進(jìn)展十分緩慢。氣囊下水船舶的重量始終在500噸左右徘徊。例如當(dāng)時轟動內(nèi)地的“巫山”號雙體客船在四川省宜賓市采用氣囊下水獲得成功（圖5），其重量也只有480噸。

圖5 “巫山”號雙體客船采用氣囊下水（1988年）

1994年，第一艘千噸級的車客渡船在浙江省舟山市采用昌林牌氣囊順利下水（圖6），《中國船舶報》以“我國船舶氣囊下水有新突破”為題做了詳細(xì)報道，被評為當(dāng)年船舶行業(yè)十大科技成就之一。這是公司成立之后，采用創(chuàng)新技術(shù)制作氣囊首戰(zhàn)旗開得勝，把氣囊下水船舶的重量一舉提高到千噸級水平。

圖6 千噸級的車客渡船在浙江舟山順利下水（1994年）

2002年10月，第一艘萬噸級油船采用氣囊下水獲得成功，標(biāo)志著氣囊下水技術(shù)進(jìn)入了大船的領(lǐng)域。

氣囊下水技術(shù)進(jìn)入大船領(lǐng)域之后，問題來了，一艘?guī)兹f噸的船舶造價少則上千萬，多則上億元。如果你拿不出有說服力的計算書，證明氣囊下水是安全的，風(fēng)險是可控的，誰會把船交給你采用氣囊下水呢？

針對上面問題，公司花費(fèi)3年的時間來探索氣囊下水的機(jī)理。首先提出了創(chuàng)新的“柔性下水理論”，把根深蒂固的滑道下水理論拋在了后面?！叭嵝韵滤碚摗卑巡贾迷诖椎臍饽铱闯梢粋€個會柔性變形的彈性元，建立起一整套數(shù)學(xué)計算模型，開發(fā)出計算機(jī)計算程序。同時開發(fā)出簡易實用的手工計算方法，使氣囊下水全過程的風(fēng)險可以預(yù)測。

計算機(jī)程序的模塊有十多個，功能十分完善，包括所需氣囊的數(shù)量、布置方式、充氣壓力的配置、下水過程中氣囊壓力的變化曲線、船舶行程曲線、最大彎矩曲線等。最終，公司開發(fā)的“船舶氣囊下水計算程序V3.0”經(jīng)中國版權(quán)保護(hù)中心審核，取得了軟件著作權(quán)。圖7為中國國家版權(quán)局頒發(fā)的計算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書。

圖7 軟件著作權(quán)登記證書（2014年）

豐富的實踐經(jīng)驗是寶貴的財富，是軟實力的重要組成部分。每一種新船型下水都包含著創(chuàng)新的思路，從平底船到坡底船，從縱向下水到橫向下水，從單體船到雙體船，從常規(guī)船型到復(fù)雜的海洋工程平臺，我們一步一個腳印地前進(jìn)，敢于開拓，勇于實踐，走科技創(chuàng)新之路。

我們的軟實力得到了用戶的認(rèn)可。研究成果被用于多艘5萬—10萬噸級的大船上。其中最為典型的是7萬噸級貨船“新東莞1”號，該船于2010年12月在浙江正和公司船臺上建成，總長222米，寬32.26米，深18米，下水重量達(dá)到13000噸。該船的建造方?jīng)Q定委托本公司承擔(dān)整個下水工程。在這艘船上，公司提出了新的氣囊不等間距布置形式，還做了結(jié)構(gòu)應(yīng)力測量。應(yīng)力測量的結(jié)果用于驗證計算機(jī)程序中結(jié)構(gòu)力學(xué)計算模塊的可靠程度。實測結(jié)果與計算結(jié)果的對比表明，兩者吻合度相當(dāng)不錯。

21世紀(jì)初，隨著平地造船方式的興起，國際上正在掀起新一輪造船模式的轉(zhuǎn)型。氣囊下水技術(shù)與平地造船方式相結(jié)合，使得創(chuàng)新之花大放異彩。2021年7月14—17日，由煙臺打撈局建造的1000噸淺水坐底打撈工程船“德浮1200”號在平地上造好后，采用氣囊將船舶滾裝至半潛船甲板上，然后由半潛船將船舶載運(yùn)至煙臺芝罘島深水海域，通過半潛船下沉使“德浮1200”號漂浮起來，再用拖船拖離半潛船，這種下水方式稱為“滾裝—漂浮”下水?！暗赂?200”號下水全過程中關(guān)鍵的氣囊滾裝遷移部分由昌林科技團(tuán)隊完成。

首創(chuàng)海洋平臺氣囊下水

2011年11月20日，我國自主研制的CP-300自升式海上石油鉆井平臺由公司工程隊采用氣囊下水獲得成功，開創(chuàng)了海洋工程平臺下水的新模式。該技術(shù)屬國際首創(chuàng)，具有深遠(yuǎn)的劃時代里程碑意義。

21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)。為了開發(fā)海洋資源，各種各樣海洋平臺應(yīng)運(yùn)而生。有石油鉆井平臺、石油開采平臺、風(fēng)電機(jī)安裝平臺等。它們形狀怪異，體型龐大，造價高企……給安全下水作業(yè)帶來了種種不便，風(fēng)險巨大，所以一直以來是一個難題。

為了克服這類龐然大物帶來的下水難題，公司技術(shù)團(tuán)隊從接到任務(wù)到完成使命，足足進(jìn)行了一年多的技術(shù)研究，從理論計算到工裝設(shè)計，都做了詳細(xì)的預(yù)案，得到了業(yè)主、船廠、船檢三方的認(rèn)可。最終，CP—300自升式海上石油鉆井平臺在我公司工程隊的主導(dǎo)下，僅用了30只高承載力揉壓氣囊載運(yùn)，就把它穩(wěn)穩(wěn)地送入水面。

“創(chuàng)意無極限”，這是我們的口號和理念。CP—300海洋平臺的安然下水只是一個開端，緊接著，我們在遼寧和天津又下水了幾座平臺。其中2014年下水的DSJ300型平臺長65米、寬60.2米，下水重量首次突破萬噸大關(guān)，如圖8所示。

圖8 海上石油鉆井平臺氣囊下水首獲成功

打造氣囊下水軟實力

標(biāo)準(zhǔn)制定

擁有標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)是企業(yè)軟實力的標(biāo)志。公司從成立之初就非常重視標(biāo)準(zhǔn)化工作，用制定標(biāo)準(zhǔn)來提升企業(yè)的軟實力。

1996年，由我公司起草提出、中國船舶工業(yè)總公司發(fā)布的船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB/T 3795《船舶上排、下水用氣囊》開啟了公司制定標(biāo)準(zhǔn)之旅。在這之后的二十多年中，我公司總共起草提出了九項標(biāo)準(zhǔn)。其中國內(nèi)地方標(biāo)準(zhǔn)一項、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三項、國家標(biāo)準(zhǔn)三項、國際標(biāo)準(zhǔn)二項。圖9為我公司制定的二項國際標(biāo)準(zhǔn)。

圖9 昌林氣囊公司制定的國際標(biāo)準(zhǔn)

出版專著

2021年8月，由我公司技術(shù)團(tuán)隊出版的專著《船舶氣囊下水理論與應(yīng)用技術(shù)》正式發(fā)行。這是國內(nèi)第一本對船舶氣囊下水技術(shù)應(yīng)用成果進(jìn)行全面梳理的專著。它總結(jié)了公司成立30年來的理論研究和實踐經(jīng)驗，反映了當(dāng)代氣囊下水領(lǐng)域的最新進(jìn)展。

本書介紹了船舶采用氣囊下水的發(fā)展歷程；船舶下水氣囊的構(gòu)造和力學(xué)性能；船舶氣囊下水牽引力的計算和牽引裝置；船舶氣囊下水專用坡道的設(shè)計和安全操作規(guī)程；船舶采用氣囊下水的計算方法和程序設(shè)計。附錄部分給出了采用氣囊下水的十大經(jīng)典船型，選用氣囊和鋼絲繩的參考資料和2個國際標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。

首屆中國船舶設(shè)計大師、江南造船集團(tuán)科技委主任胡可一先生為本書作序。本書的作者由公司的核心技術(shù)團(tuán)隊組成，一直奮斗在氣囊下水技術(shù)的前沿，為公司發(fā)展，為氣囊下水技術(shù)開拓，為理論創(chuàng)新作出了貢獻(xiàn)。

回顧濟(jì)南昌林氣囊容器廠有限公司成立30年來走過的歷程，那就是不斷提升軟實力，走科技創(chuàng)新之路。