提升软实力 走科技创新之路——济南昌林气囊容器厂有限公司成立三十周年回眸

济南昌林气囊容器厂有限公司董事长 孙菊香

济南昌林气囊容器厂有限公司的前身是济南昌林气囊容器厂，成立于1993年，现在已经走过了三十个春秋。从一个名不见经传的小微企业，发展成为我国船用气囊行业的龙头企业，历经艰险，走出了一条科技创新、提升软实力之路。

创新气囊下水技术

船舶下水用气囊（如图1所示）。看似简单，却是高科技产品。在表层橡胶的里面含有多层高强度锦纶纤维，它的布局牵动着气囊的力学性能，决非常人所想象的那么简单。

图1 船舶下水用气囊

这种用于船舶下水的气囊是中国人的一项发明。开始的时候，它的确比较简单，强度也不高，只能用于小型船舶下水。后来经过不断的技术改进，逐渐形成了今天的模样。当昌林气囊容器厂成立的时候，它已经是第四代产品了，但还是只能适用于不太大的船，如重量千吨级的中小型船舶。

济南昌林气囊容器厂成立之后，并不满足于现有产品的技术，而是以创新的思路开拓出全新一代的产品，包含了五大创新技术。

1.揉压气囊新概念

气囊在船底的工作情况非常恶劣，滚动、扭转、蠕动与压缩变形混合在一起，形成了复杂的“揉压”运动。我们提出了这个新概念，研讨了破损的机理，解决了“揉压”运动强度的关键问题——层间剪切强度。

2.帘子线的布局设计优化

帘子线即高强度锦纶纤维，它的布局很有讲究，是提高气囊强度的关键技术。最早的气囊是分段制作再二次拼接起来的，帘子线并不连续，强度很有限。后来发明了缠绕技术，整个气囊无缝制作，并研制成功气囊缠绕机器，使气囊生产走上了机械化的道路。

气囊缠绕机是一个企业的硬实力。按照一般认知，有了硬实力，就能制造出理想的气囊，但事实决非如此简单。譬如，帘子线缠绕的角度非常有讲究，公司经过力学分析，计算了各种缠绕角度的组合，才得出对于特定用途气囊的最佳缠绕角，使得每一根帘子线都发挥出最大的效率。

3.防爆气囊头结构

早期的气囊由于头部结构设计不合理，在充满气体时，出现过气囊头飞出伤人的现象。公司在研制新产品时，改进了头部结构的形式，大大提高了安全性。此后，公司生产的气囊从未出现过气囊头飞出伤人的现象。

4.低温长时间硫化工艺

橡胶制品的硫化工艺是一道关，关系到气囊的使用寿命。公司经过反复试验，得出了低温长时间硫化的温度控制曲线，保证了硫化质量的稳定。

5.分层压实工艺

为了提高层间剪切强度，公司设计了一套分层压实工艺，使多层增强纤维之间的胶布压制密实，没有空隙。良好的全过程工艺控制保证了产品的质量。

上述五大科技创新，使得新产品气囊强度提高了50%，其中有30%是科技创新贡献的。新品气囊经过鉴定，正式定名为“高承载力多层揉压气囊”，获得了山东省科委颁发的科技进步奖三等奖（见图2）。

图2 获奖证书

经过3年的不懈努力，我们终于研制成功用于大船下水的高承载力气囊。一只长18米、常用直径1.5米的七层气囊能够一举抬起540吨的重量，为万吨船下水创造了条件。图3显示了一艘8万吨船舶正在用昌林气囊下水时的情景。

图3 采用昌林气囊下水的8万吨船舶

硬件的开发离不开试验与研究。在我们之前，气囊试验仅局限于爆破试验一种方式。即使这种较为简易的爆破试验，也没几家厂做过。如果不做爆破试验，怎么知道自己生产的气囊达到何种标准呢？

我们在制定标准的时候，委托有资质的测试机构进行了爆破试验和压缩性能试验，而且不只一次，掌握了完整的试验数据链。图4是在800吨压力机上进行气囊压缩性能测试。

图4 气囊压缩性能试验

重视试验与研究是企业提升软实力的措施。为进行试验数据与实物的换算，首先要开展相似规律的研究，建立气囊强度计算的数学模型。通过试验与研究，我们验证了开发新一代气囊的研制成果，也为气囊下水的理论计算奠定了基础。

开发应用气囊下水

船舶气囊下水不断突破

我国发明气囊下水技术是在20世纪80年代初期，但在昌林气囊容器厂有限公司成立以前的十年中，进展十分缓慢。气囊下水船舶的重量始终在500吨左右徘徊。例如当时轰动内地的“巫山”号双体客船在四川省宜宾市采用气囊下水获得成功（图5），其重量也只有480吨。

图5 “巫山”号双体客船采用气囊下水（1988年）

1994年，第一艘千吨级的车客渡船在浙江省舟山市采用昌林牌气囊顺利下水（图6），《中国船舶报》以“我国船舶气囊下水有新突破”为题做了详细报道，被评为当年船舶行业十大科技成就之一。这是公司成立之后，采用创新技术制作气囊首战旗开得胜，把气囊下水船舶的重量一举提高到千吨级水平。

图6 千吨级的车客渡船在浙江舟山顺利下水（1994年）

2002年10月，第一艘万吨级油船采用气囊下水获得成功，标志着气囊下水技术进入了大船的领域。

气囊下水技术进入大船领域之后，问题来了，一艘几万吨的船舶造价少则上千万，多则上亿元。如果你拿不出有说服力的计算书，证明气囊下水是安全的，风险是可控的，谁会把船交给你采用气囊下水呢？

针对上面问题，公司花费3年的时间来探索气囊下水的机理。首先提出了创新的“柔性下水理论”，把根深蒂固的滑道下水理论抛在了后面。“柔性下水理论”把布置在船底的气囊看成一个个会柔性变形的弹性元，建立起一整套数学计算模型，开发出计算机计算程序。同时开发出简易实用的手工计算方法，使气囊下水全过程的风险可以预测。

计算机程序的模块有十多个，功能十分完善，包括所需气囊的数量、布置方式、充气压力的配置、下水过程中气囊压力的变化曲线、船舶行程曲线、最大弯矩曲线等。最终，公司开发的“船舶气囊下水计算程序V3.0”经中国版权保护中心审核，取得了软件著作权。图7为中国国家版权局颁发的计算机软件著作权登记证书。

图7 软件著作权登记证书（2014年）

丰富的实践经验是宝贵的财富，是软实力的重要组成部分。每一种新船型下水都包含着创新的思路，从平底船到坡底船，从纵向下水到横向下水，从单体船到双体船，从常规船型到复杂的海洋工程平台，我们一步一个脚印地前进，敢于开拓，勇于实践，走科技创新之路。

我们的软实力得到了用户的认可。研究成果被用于多艘5万—10万吨级的大船上。其中最为典型的是7万吨级货船“新东莞1”号，该船于2010年12月在浙江正和公司船台上建成，总长222米，宽32.26米，深18米，下水重量达到13000吨。该船的建造方决定委托本公司承担整个下水工程。在这艘船上，公司提出了新的气囊不等间距布置形式，还做了结构应力测量。应力测量的结果用于验证计算机程序中结构力学计算模块的可靠程度。实测结果与计算结果的对比表明，两者吻合度相当不错。

21世纪初，随着平地造船方式的兴起，国际上正在掀起新一轮造船模式的转型。气囊下水技术与平地造船方式相结合，使得创新之花大放异彩。2021年7月14—17日，由烟台打捞局建造的1000吨浅水坐底打捞工程船“德浮1200”号在平地上造好后，采用气囊将船舶滚装至半潜船甲板上，然后由半潜船将船舶载运至烟台芝罘岛深水海域，通过半潜船下沉使“德浮1200”号漂浮起来，再用拖船拖离半潜船，这种下水方式称为“滚装—漂浮”下水。“德浮1200”号下水全过程中关键的气囊滚装迁移部分由昌林科技团队完成。

首创海洋平台气囊下水

2011年11月20日，我国自主研制的CP-300自升式海上石油钻井平台由公司工程队采用气囊下水获得成功，开创了海洋工程平台下水的新模式。该技术属国际首创，具有深远的划时代里程碑意义。

21世纪是海洋的世纪。为了开发海洋资源，各种各样海洋平台应运而生。有石油钻井平台、石油开采平台、风电机安装平台等。它们形状怪异，体型庞大，造价高企……给安全下水作业带来了种种不便，风险巨大，所以一直以来是一个难题。

为了克服这类庞然大物带来的下水难题，公司技术团队从接到任务到完成使命，足足进行了一年多的技术研究，从理论计算到工装设计，都做了详细的预案，得到了业主、船厂、船检三方的认可。最终，CP—300自升式海上石油钻井平台在我公司工程队的主导下，仅用了30只高承载力揉压气囊载运，就把它稳稳地送入水面。

“创意无极限”，这是我们的口号和理念。CP—300海洋平台的安然下水只是一个开端，紧接着，我们在辽宁和天津又下水了几座平台。其中2014年下水的DSJ300型平台长65米、宽60.2米，下水重量首次突破万吨大关，如图8所示。

图8 海上石油钻井平台气囊下水首获成功

打造气囊下水软实力

标准制定

拥有标准制定权是企业软实力的标志。公司从成立之初就非常重视标准化工作，用制定标准来提升企业的软实力。

1996年，由我公司起草提出、中国船舶工业总公司发布的船舶行业标准CB/T 3795《船舶上排、下水用气囊》开启了公司制定标准之旅。在这之后的二十多年中，我公司总共起草提出了九项标准。其中国内地方标准一项、行业标准三项、国家标准三项、国际标准二项。图9为我公司制定的二项国际标准。

图9 昌林气囊公司制定的国际标准

出版专著

2021年8月，由我公司技术团队出版的专著《船舶气囊下水理论与应用技术》正式发行。这是国内第一本对船舶气囊下水技术应用成果进行全面梳理的专著。它总结了公司成立30年来的理论研究和实践经验，反映了当代气囊下水领域的最新进展。

本书介绍了船舶采用气囊下水的发展历程；船舶下水气囊的构造和力学性能；船舶气囊下水牵引力的计算和牵引装置；船舶气囊下水专用坡道的设计和安全操作规程；船舶采用气囊下水的计算方法和程序设计。附录部分给出了采用气囊下水的十大经典船型，选用气囊和钢丝绳的参考资料和2个国际标准的内容。

首届中国船舶设计大师、江南造船集团科技委主任胡可一先生为本书作序。本书的作者由公司的核心技术团队组成，一直奋斗在气囊下水技术的前沿，为公司发展，为气囊下水技术开拓，为理论创新作出了贡献。

回顾济南昌林气囊容器厂有限公司成立30年来走过的历程，那就是不断提升软实力，走科技创新之路。