船舶氣囊下水技術大步走向世界——氣囊國際標準ISO 14409：2011

孫菊香，李軍，趙華

（1.濟南昌林氣囊容器廠有限公司，濟南 250023；2. 中國船舶工業綜合技術經濟研究院，北京 100081）

1 概述

近日，經國際標準化組織（ISO）發布，由我國承擔的國際標準ISO 14409：2011《Ships and marine technology — Ship launching air bags(船舶與海洋技術 船舶下水用氣囊)》于2011年9月1日正式實施。國際標準ISO 14409：2011的實施，標志著以我國為主要生產基地的船舶下水用氣囊實現了新的跨越，正大步走向世界。

船舶氣囊下水技術是由我國首創、具有完全自主知識產權的一項創新技術。經過三十年的實踐，證明這項技術具有低成本、低消耗、無污染、高效率、高可靠性、節能減排、機動靈活的特點，船舶氣囊下水的優越性引起了國內外同行的廣泛認同，船舶氣囊下水技術已在全世界得到了的推廣。

長期以來，我國氣囊產品的生產和驗收一直執行船舶行業標準CB/T 3795-1996《船舶上排、下水用氣囊》。在該標準實施以來的十余年中，用氣囊下水的船舶噸位不斷提高，特別是濟南昌林氣囊容器廠有限公司（以下簡稱“公司”）研制成功的“高承載力多層揉壓氣囊”在二十一世紀初投放市場后，擴展了氣囊的應用范圍和安全保障性能，數以千計的萬噸級船舶采用高承載力氣囊安全下水，到2011年，實現了76,500載重噸級的船舶利用氣囊順利下水。這些年來，使用氣囊下水的船舶自重從幾百噸發展到一萬噸以上，對氣囊產品開發、更新改造、品質保證等方面提出了更高的要求。

隨著產品的不斷改進、發展，為了進一步推動我國船舶氣囊下水技術的發展，提高我國氣囊產品在國際市場上的競爭力，由濟南昌林氣囊容器廠有限公司和中國船舶綜合技術經濟研究院共同努力，完成了《船舶上排、下水用氣囊》標準新一輪的修訂工作，并爭取我國的船舶下水用氣囊標準在更高層面的平臺上發布實施。

2009年，在我國國家標準化管理委員會和船舶標準化技術委員會的支持下，公司向ISO 提交了《Ships and marine technology — Ship launching air bags(船舶與海洋技術 船舶下水用氣囊)》標準草案。ISO受理該草案并組成了工作組，經過WD(WORK DRAFT工作組草案)、DIS(DRAFT INTERNATIONAL STANDARD國際標準草案) 等工作階段和技術委員會成員國投票表決，形成 了 FDIS(FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD最終國際標準草案) 報ISO秘書處，完成了標準起草階段的規定程序，最終實現了國內標準向國際標準的轉化。

2 標準解析

標準共分十章，分別為：范圍，引用標準，術語，分類，材料和規格，試驗方法，型式試驗，出廠檢驗，標記，隨機文件、包裝、運輸及儲存。主要內容介紹如下：

1）標準的應用范圍：船舶下水用錦綸簾子布浸膠成型氣囊的設計、制造與驗收。

2）引用的國際標準：ISO 34-1硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定；ISO 37硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定；ISO 188硫化橡膠或熱塑性橡膠熱空氣加速老化和耐熱試驗；ISO 815-1硫化橡膠或熱塑性橡膠常溫、高溫和低溫下壓縮永久變形的測定；ISO 1431-1硫化橡膠或熱塑性橡膠耐臭氧龜裂靜態拉伸試驗；ISO 7619-1硫化橡膠或熱塑性橡膠 第1部分 邵氏硬度計法（邵爾硬度）。這些標準都是有關硫化橡膠性能和試驗方面的標準，均已經為我國采標使用，轉化為我國的國家標準。

3）為了便于不同直徑氣囊之間壓縮性能的比較，標準在“術語”這一章介紹了 “壓縮變形率”和“單位長度承載力”的概念。

（1）氣囊壓縮變形率指氣囊受壓后，其壓縮掉的部分與氣囊原直徑之比（圖1）。

圖1 氣囊壓縮變形率

式（1）中：R 為壓縮變形率；D 為氣囊直徑；H為氣囊壓扁后的高度。

（2）氣囊承載力指在無永久變形或損壞條件下，氣囊受壓時所承受的載荷。為了便于對不同長度的氣囊進行比較，采用每米長度氣囊承受的載荷來表示承載力指標，稱為單位長度承載力。

4）在氣囊的分類中，標準規定，按每米長度氣囊的承載力，氣囊分為下列兩類：普通氣囊，以QP表示；高承載力氣囊，以QG表示。氣囊的型式和型號如表1所示。

表1 氣囊的型式和型號

5）氣囊囊壁由橡膠及簾子布掛膠成型組成，其力學特性取決于聚合物基復合材料的粘彈性及各組份材料分子松弛過程，不僅受復合材料的基體硫化橡膠的影響，還受到復合材料的增強體、作為骨架的簾子布纖維的分布和取向等因素的影響。硫化橡膠具有非線性性能，而簾子布纖維的性能、與基體界面結合強度等因素直接決定了氣囊的工作質量。因此，標準對橡膠及簾子線的性能都提出了嚴格的要求。氣囊擁有我國自主知識產權，原材料可以全部在國內采購、加工，有非常優越的成本和價格優勢。組成氣囊囊壁的橡膠膠料性能應符合表2的要求。

表2 橡膠膠料性能要求

其中，簾子布層作為骨架材料，其密度（根/寬）為 (90±5)根/10cm，斷裂強力不小于205.8N/根。

6）氣囊外形應光順，無裂紋和氣泡、重皮、雜質以及明顯的污垢。

7）氣囊壓縮性能參數見表3。

8）標準規定了氣囊的試驗條件以及氣密性試驗、壓縮試驗、單位長度承載力試驗、爆破試驗、壓縮回復試驗等試驗方法。

標準提出，試驗氣囊的直徑應采用實尺度，如氣囊過大，難以安裝在試驗機上，可采用縮小的氣囊進行，但其縮尺比應保證試驗具有代表性，試驗氣囊的直徑應不小于實際氣囊直徑的1/2，試驗氣囊的長度應不小于試驗氣囊直徑的3倍。

氣囊的檢驗分為型式試驗和出廠檢驗。有下列情形之一時，應進行型式試驗：（1）產品首次投產或定型；（2）產品原材料有改變時；（3）產品結構型式有改變時；（4）影響產品性能的工藝方法有重大改變時；（5）停產一年以上重新進行生產時；（6）主管檢驗部門提出要求時。

型式試驗的項目有：氣囊氣密性試驗、壓縮試驗、單位長度承載力試驗、爆破試驗、壓縮回復試驗。判定規則為：全部檢驗項目都符合要求，則判定氣囊型式檢驗合格。若有不符合要求的項目，允許加倍取樣，對不符合要求的項目進行復驗，若復驗符合要求，則判定氣囊型式檢驗合格。若復驗仍有不符合要求的項目，則判定氣囊型式檢驗不合格。

出廠驗收包括氣囊外觀檢驗、尺寸檢驗和氣囊氣密性檢驗。檢驗項目如有不符合要求的，允許返修后進行復驗，若復驗符合要求，則判定該批氣囊出廠檢驗合格。若仍不符合要求，則判該氣囊出廠檢驗不合格。

9）標準還規定了標志、包裝、運輸及貯存方法。

10）標準文本的最后以附錄的形式提供了典型的氣囊壓縮性能曲線和氣囊單位長度承載力曲線圖。QG6型直徑為1,200mm氣囊壓縮性能曲線和單位長度承載力曲線圖如圖2和圖3所示。

3 要點

3.1 國際標準與我國原有行業標準的比較

從主要技術內容看，國際標準ISO 14409：2011《Ships and marine technology — Ship launching air bags》與我國1996年實施的船舶行業標準CB/T3795-1996《船舶上排、下水用氣囊》相比，有了較大的改變。這些改變主要有以下幾點：

1）國際標準刪除了氣囊按照高壓、中壓、低壓區分的分類表述，采用氣囊按照承載力分類的條款。

這種改變是出于以下考慮：一方面，由于氣囊品質的提高，氣囊按照高壓、中壓、低壓區分的分類表述已經不能完全反映氣囊的使用特點；另一方面，隨著使用氣囊下水的船舶噸位的提高，氣囊承載力是船舶利用氣囊下水最主要的安全保障，用戶對氣囊的承載能力越來越關心。

在國際標準文本4.1的分類中，將氣囊按每米長度的承載力分為高承載力氣囊和普通氣囊兩種類型。這樣的分類，綜合考慮了當前市場上使用的氣囊結構和使用性能，也為船舶氣囊下水工程隊在船舶氣囊下水前進行下水工藝的設計計算提供了方便。

表3 氣囊壓縮性能參數

2）國際標準增加了壓縮試驗、單位長度承載力等試驗的試驗方法。

氣囊的壓縮性能和單位長度承載力是氣囊的重要性能參數，也是船舶下水時進行計算和選擇氣囊的依據。在制定國際標準時，總結歸納了我國（實際上，世界氣囊生產企業集中在我國）氣囊生產企業及檢測試驗單位對氣囊進行有關試驗實際操作時應用的試驗規程，作為試驗方法增加到標準中。

圖2 QG6型Φ1200氣囊壓縮性能曲線圖

3.2 主要技術指標

國際標準ISO 14409：2011中主要技術指標的確定，是三十年來我國船舶氣囊下水技術在發展過程中的實踐總結，這些指標經過了反復的驗證和實際使用的考核。

圖3 QG6型Φ1200氣囊單位長度承載力曲線圖

1）額定工作壓力

上世紀九十年代，在起草船舶行業標準CB/T3795-1996《船舶上排、下水用氣囊》時，起草單位對氣囊進行了爆破試驗，測定了試驗氣囊的爆破壓力，并按照氣囊安全工作的原則確定氣囊工作時的安全系數，并以此進一步確定氣囊的工作壓力。

在制定國際標準過程中，公司與山東大學力學測試中心合作，對氣囊做了一系列的壓縮試驗，進一步進行了驗證，最后在標準中確定了不同型號、不同直徑氣囊的額定工作壓力。

2）單位長度承載力

承載力是氣囊最重要的工作指標，也是船舶下水選擇氣囊的主要依據。由于氣囊的工作長度可根據用戶的不同需要隨意訂購，為便于對比，標準中提出以單位長度承載力作為氣囊的性能參數。在本次標準制定過程中，公司委托山東大學力學測試中心對直徑為1,200mm以及600mm的兩種氣囊專門進行了氣囊承載力試驗，試驗結果與理論計算值進行了對比，十分吻合。

3）最小爆破壓力

CB/T3795-1996《船舶上排、下水用氣囊》頒布實施后，我國的很多氣囊生產企業都進行了船舶下水用氣囊的爆破試驗，在國際標準制定過程中，標準起草單位收集了這些企業的試驗結果，進行了對比，同時考慮到目前我國的氣囊生產還是以手工操作為主，不同企業的管理狀況也不盡一致，結合氣囊在實際使用中的安全因素，取額定工作壓力的3倍作為最小爆破壓力的標準值。根據這些年來船舶氣囊下水的實踐經驗，確定的最小爆破壓力標準值，是保證氣囊工作安全的最低值。也符合生產企業的實際情況，對于一些質量管理比較好的氣囊生產企業，這個標準值是很容易達到的，對于一般氣囊生產企業，只要做好質量管理工作，也是可以達到的。

4 結語

我國是船舶氣囊下水技術的發源地和船用氣囊的生產基地。此次由我國主導制定“船舶下水用氣囊”國際標準，雖然只是將一種產品標準推向國際，但其意義十分重大。這不僅可以更好地把我國制造的船舶氣囊推向國際市場，使氣囊下水以及相應的平地造船技術在國際上得到更廣泛的認可，而且也體現了我國積極參與國際標準化活動的重大進步。我國在注重采用國際標準和國外先進標準的同時，積極參加國際標準化活動，實質參與國際標準制定，使我國的技術發展在國際標準中得到反映，把更多的中國的標準介紹給世界，轉化為國際標準，將進一步提高我國在國際標準化領域的影響力。

標準是企業核心競爭力的來源，標準包含知識產權。產品標準是一個行業發展的基礎，對內可以促進產業和貿易的發展，對外意味著技術壁壘。在國際市場上，標準不僅是一種產業和經濟的秩序，而且也是產業存在的技術方案。我們相信，ISO 14409：2011《Ships and marine technology — Ship launching air bags(船舶與海洋技術 船舶下水用氣囊)》國際標準的頒布實施，對發展我國船用氣囊的生產和提高產品質量、以求更好地走向世界有切實的指導意義。

[1] ISO.ISO 14409：2011《Ships and marine technology — Ship launching air bags[S].2011.