船舶落地電氣設備基座安裝圖優化設計

嚴 凡，張燕琴，田景奇

（滬東中華造船（集團）有限公司，上海 200129）

0 引 言

隨著船舶建造技術的發展，船舶設備安裝質量和安裝效率方面的要求越來越高[1-2]，為確保船舶設備的安裝質量符合要求，船廠持續對船舶建造過程中的相關技術進行優化和改進。然而，目前部分產品仍在落地電氣設備安裝施工方面存在問題，主要包括：落地電氣設備基座與底部甲板開孔的電纜貫通件碰撞；落地電氣設備背部拉撐支架與管系碰撞；落地電氣設備頂部拉撐支架與電纜導架碰撞等。這些問題導致船舶落地電氣設備產生安裝問題和施工廢返問題[3]。本文對這些問題進行原因分析，并通過優化落地電氣設備三維模型設計和采取三維模型干涉檢查，細化相關專業設計協作，使設備定位更精準，減少和避免碰撞事故發生，同時根據優化后的落地電氣設備三維模型生產CAD圖紙，簡化落地電氣設備基座安裝圖的設繪，提高落地電氣設備基座安裝圖的準確性。

1 落地電氣設備基座安裝困難原因分析

船舶電氣設備的安裝形式主要有壁掛式（壁式）、頂部安裝式（頂式）和落地安裝式（立式）等3種。壁式安裝和頂式安裝的電氣設備基座相對規則，在船舶三維設計軟件SPD中已有基座模板，通過電氣三維建模及原理定義，在生產設計階段進行三維模型布置之后，可通過SPD軟件的基座模板進行選配、定位、制造和安裝；落地電氣設備受設備底部安裝連接形式、底部開孔位置、底部減振器分布形式和安裝位置的甲板結構等眾多因素影響，其基座型式相對復雜多變，沒有相應的基座模板，無法自動生成基座，從而在生產設計階段進行設備模型布置之后，在SPD三維模型中僅有落地電氣設備的外形，無設備基座和背部或頂部拉撐支架信息。圖 1為某落地電氣設備在SPD三維模型中布置后的效果圖。

由圖 1可知，在三維模型中的落地電氣設備無背部拉撐支架和底部基座的具體信息。由于在模型中沒有基座信息，無法直觀確定設備基座是否與底部電纜貫通件碰撞；在背部或頂部空余空間有限的區域，由于模型中沒有拉撐支架模型，無法直觀確定背部拉撐支架是否與其他設備碰撞。可見，對落地電氣設備基座與電纜貫通件、電纜導架或其他設備的碰撞情況進行檢查是很難操作的，這樣建模定位后設繪出的基座圖和安裝圖會導致現場施工時出現底部基座與電纜貫通件碰撞、背部拉撐支架與電纜托架碰撞等問題，進而導致現場施工過程中出現安裝問題和施工廢返問題。

綜上所述，造成船舶落地電氣設備基座安裝困難的原因包括：

1) 三維模型中底部基座、背部拉撐支架和頂部拉撐支架的具體信息缺失，導致三維模型中干涉檢查無法操作；

2) 落地電氣設備小樣的建模、設備在三維模型中的布置和設備基座安裝圖設繪階段的不連續導致專業協調脫節，信息反饋不及時；

3) 專業協調不到位，生產設計和原理設計對落地電氣設備的布置位置、底部開孔和頂部或背部拉撐支架的協調不夠全面，尚待完善。

圖1 落地電氣設備在SPD三維模型中布置后的效果圖

2 落地電氣設備基座安裝圖設計優化方案及措施

1) 優化船舶落地電氣設備三維模型，在設備小樣建模階段，考慮落地電氣設備基座及拉撐支架形式，并在設備模型中引入設備基座及背部（或頂部）拉撐支架模型，便于在三維模型中進行干涉檢查和確定底部電纜貫通件的型式。圖2為落地電氣設備三維模型優化前后對比。

圖2 某落地電氣設備三維模型優化前后對比

2) 加強專業設計協作，在設備外形建模和原理設計結束之后，加大與生產設計協作的力度，根據電氣系統圖匯總各落地電氣設備底部進線電纜的型號、規格、最大外徑及數量，協作提交生產設計，便于生產設計選定貫通件規格，通過在三維模型中布置相應的電纜貫通件，檢查落地電氣設備底部基座與電纜貫通件的碰撞情況，及時調整貫通件的型式和開孔位置。

圖3為某落地電氣設備底部貫通件與底部碰撞檢查對比圖，對下層甲板作透明處理。圖3中最右側落地電氣設備為優化后的落地電氣設備三維模型，其相鄰的左側為普通的落地電氣設備三維模型。左側落地電氣設備模型無基座模型信息，無法直觀檢查開孔處貫通件與實際基座的碰撞情況；右側落地電氣設備通過增加基座模型進行設備模型優化，可直觀檢查該開孔位置貫通件與設備基座的碰撞情況。

圖3 落地電氣設備底部貫通件與底部基座碰撞檢查對比圖

此外，對于無法直觀判斷是否碰撞的情況，可利用SPD三維模型中的“干涉檢查”功能對落地電氣設備基座與貫通件的碰撞情況進行干涉檢查。可見，通過在SPD模型中進行干涉檢查，加強前期協調，盡早干預，可盡早更改基座或貫通件的型式，在三維模型中避免碰撞，有效避免落地電氣設備安裝施工方面易出現的問題和施工廢返。

3) 根據落地電氣設備在三維模型中的布置、背部或頂部拉撐支架和底部開孔協調后的最終情況，確定船舶落地電氣設備基座最終的型式并設繪落地電氣設備基座安裝圖。

3 船舶落地電氣設備三維建模優化和基座安裝圖設繪方法應用實例

3.1 利用船舶三維設計軟件SPD建立落地設備模型和基座模型

根據某落地電氣設備的外形圖，在SPD軟件的“部件數據”窗口中填入相應的數據，并增加需要的實體數據和電纜連接點數據，建立落地電氣設備三維模型。在SPD軟件的“設備部件定義”窗口設置落地電氣設備代號與三維模型的對應關系，即完成落地電氣設備部件定義。在SPD軟件的“電氣原理處理”窗口設置設備代號與船體艙室及設備在船體中的三維坐標的對應關系，完成落地電氣設備的電氣原理定義。

3.2 落地電氣設備模型在SPD模型中的布置、干涉檢查和協調

電氣安裝件包括電纜支撐件、電纜貫通件和設備支撐件等[4]。落地電氣設備原理定義結束之后，生產設計人員可在相應區域的模型中將落地電氣設備模型布置到船體三維模型的相應艙室中[5]，根據進入該落地電氣設備的電纜規格、電纜數量和電纜最大外徑估算貫通件的通徑，并根據布置位置處的船體結構和電纜走向等綜合考慮和確定進入該落地電氣設備的電纜通道走向、貫通件型式，確定貫通件開孔位置并在三維模型中布置貫通件。完成貫通件布置之后，可通過SPD軟件的干涉檢查對底部貫通件與落地電氣設備的碰撞情況進行干涉檢查，簡潔方便地完成原理設計基座與貫通件開孔的協調，有效避免基座與貫通件碰撞的情況發生；同時，根據實際布置位置的情況確定落地電氣設備背部或頂部拉撐支架形式，協調結束并完成落地電氣設備在三維模型中的定位工作，便于有效確定落地電氣設備的安裝位置和具體安裝尺寸信息。

3.3 落地電氣設備基座圖設繪

落地電氣設備在三維模型中的協調和定位工作完成之后，可在船舶三維設計軟件 SPD中打開產品工程，點擊右邊菜單“數據管理”，在彈出的下級工具條中選擇“部件數據管理”和“部件小樣管理”，并調出需設繪基座圖的某落地電氣設備小樣；隨后退出“部件數據”窗口，單擊左上角“文件”，將圖紙另存為drawing1.dwg。

找到drawing1.dwg之后雙擊打開該圖，在該圖中刪除設備外形信息，留下基座信息，按照電氣設備基座圖設繪要求，將部分線段改為虛線、標注基座尺寸和零件代號，添加圖框、附注和明細欄，完成基座圖紙設繪工作。

3.4 落地電氣設備安裝圖設繪

在SPD軟件中布置落地電氣設備，經過專業協調，確定落地電氣設備安裝位置、貫通件型式和開孔位置；在SPD三維模型中選擇適當的剖面，測量落地電氣設備基座的安裝尺寸，并從SPD三維模型中轉出所需視圖，完成安裝圖的設繪。圖4為某落地電氣設備安裝尺寸標注示例，其中的尺寸為該落地電氣設備基座中心與船體中線和艙壁間的距離尺寸。

圖4 落地電氣設備基座定位尺寸標注示例（單位：mm）

4 結 語

通過在落地電氣設備模型中增加底部基座和背部拉撐支架模型，對落地電氣設備模型進行優化，便于在SPD軟件中對落地電氣設備模型與其他設備之間的碰撞情況進行直觀檢查，提高SPD軟件干涉檢查的可操作性和準確性。在對落地電氣設備原理進行定義之后，及時與生產設計部門溝通，完成落地電氣設備的安裝定位及底部電纜貫通件的選型和定位，并在SPD軟件中進行干涉檢查，可有效解決落地電氣設備安裝常見的施工難題。

此外，經過干涉檢查并及時加強專業間協調，可盡早調整貫通件、落地電氣設備底部基座和背部拉撐支架的型式，提高落地電氣設備定位的準確性。在此基礎上，利用SPD軟件輸出落地電氣設備模型和落地電氣設備定位后的 CAD圖紙，可使落地電氣設備基座圖和安裝圖的繪制更簡潔，安裝尺寸更精確。實船應用結果表明，利用該方法設繪的落地電氣設備基座安裝圖準確性更高。