船舶電氣設計中電纜設計的研究

［摘 要］電纜設計在船舶電氣設計領域起著至關重要的作用，其像船體的神經網絡，貫穿整個系統，確保各個部件的順暢運作。文章著眼于電纜設計過程中的核心問題—— 如何在不斷變化的設計環境中保持設計的準確性和效率，采用了一種新穎的方法，融合了AutoCAD 的詳細設計圖紙屬性化處理和三維建模軟件AM12的高級功能，從而在復雜的船舶電氣設計中實現了電纜設計的高效和準確。研究表明，電纜冊的構成復雜多變，受到多種因素的影響，如設備移位、節點變動等。面對這些挑戰，提出了一套綜合解決方案，包括對電纜路徑和長度的動態調整及自動化錯誤檢測。通過實際案例驗證，該方法顯著提高了設計的質量和效率，縮短了設計周期。這項研究不僅提高了船舶電氣設計中電纜設計的準確性和效率，也為類似復雜工程設計領域提供了新的思路。

［關鍵詞］電纜設計；船舶電氣；三維建模；AutoCAD ；過程控制

［中圖分類號］U665 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）02–0014–03

在現代船舶工程中，電纜設計不僅關乎船舶的安全運行，更是電氣系統設計的核心。電纜連接著各電氣設備，其設計準確性直接影響船舶系統的穩定性和效能。隨著船舶工業技術的快速發展，電氣系統愈加復雜，電纜設計面臨前所未有的挑戰，設計的復雜性不斷增加，從簡單的電氣連接到復雜網絡布局，對設計師的專業技能和設計工具提出更高要求。

傳統電纜設計方法（如手工繪圖和二維平面設計）在準確性和效率上有明顯局限。因此，如何在三維空間中進行精準的電纜路徑規劃和設計，成為行業研究熱點。本研究通過集成AutoCAD 和三維建模技術，優化電纜設計流程，提高設計精確性和效率。同時，關注設計中可能出現的錯誤和問題，如設備移位、節點變化等，及其對電纜路徑和長度的影響，以確保設計的高質量和實用性。

1 電纜冊的主要構成

和指導電纜安裝的關鍵作用。其不僅詳細列出了電纜的規格、起始和終止設備的描述、具體路徑及總長度，而且還確保了從設計到施工階段的數據一致性和準確性，這對于維護電纜系統的可靠性和效率至關重要。

在電纜設計過程中，電纜冊的編制利用了如AutoCAD 等工具的屬性化處理功能，這一步驟是為了確保所有電纜信息的完整性和準確性，從而避免施工過程中的錯誤和延誤。通過這種方法，可以及時發現并糾正潛在的設計錯誤，從而提高電纜設計的整體質量和施工的順利進行。電纜冊的精確編制直接影響著電纜設計的實施效果，是連接設計和實際施工的橋梁，確保了電纜安裝的順利完成和系統的高效運行。表1 為一個典型的Excel 表格形式的電纜冊示例，從中可知電纜冊的具體內容。

表1 中，電纜代號和型號規格為電纜的基本識別信息。起始和終止設備描述與區域提供了電纜連接的具體位置，這對于電纜的敷設至關重要。電纜路徑列出了電纜從起點到終點的具體路線，包括經過的各個節點，而總長則是進行電纜采購和敷設的重要依據。

在電纜路徑和總長的核查方面，可能需要采用特定的方法和技術，如基于三維模型的分析，以確保電纜設計的準確性和實用性。通過這種方法，可以有效避免在電纜敷設和運行過程中出現的問題，確保整個船舶電氣系統的可靠性和安全性。

2 電纜路徑的構成

在船舶電氣系統中，電纜路徑設計不僅是一道技術難題，更是一種藝術。其要求設計師不僅具備精湛的技術能力，還需擁有前瞻性的視角和創新思維。電纜從源頭到終端的每一寸走向、每一處彎曲、每一段距離，都需精心規劃，以確保其既能有效傳輸能量和信號，又能在船舶運行中保持穩定和安全。

（1）電纜路徑設計的核心在于理解和滿足船舶電氣系統的功能需求。設計師需深入分析系統中每個電氣組件的位置、功能及互聯方式。這不僅涉及電纜的物理布局，還包括對電氣負載、信號傳輸速率及系統的冗余需求等多方面的考量。在這個過程中，設計師需考慮船舶的結構特點，如艙室的布局、甲板的結構，以及可能影響電纜敷設的其他因素，如溫度、濕度及振動等。

（2）電纜路徑的規劃還需充分考慮到安裝和維護的便利性。設計時應預留足夠的空間以便于未來的檢修和更換工作，同時還需考慮到電纜路徑可能對船舶的其他作業產生的影響，避免出現干擾或沖突。電纜路徑的設計還需考慮到安全因素。這包括防火、防水及抗電磁干擾等方面。例如，設計師需確保電纜路徑遠離可能的火源，同時采取適當的防護措施以防水氣侵蝕。

（3）在高強度電磁場區域，還需考慮采取屏蔽措施以保護電纜不受干擾。在實際的設計過程中，設計師通常會使用專業的設計軟件來模擬電纜路徑。通過這些軟件，可以清晰地展示電纜在三維空間中的布局，幫助設計師準確評估電纜長度，預測可能的沖突點，以及制訂相應的解決方案。同時，這些軟件還能幫助設計師進行電纜路徑的優化，確保設計既高效又經濟。

3 影響電纜路徑和長度的因素

在船舶電氣設計中，電纜路徑和長度的確定是一項復雜而關鍵的任務，受到多種因素的影響。這些因素不僅涉及船舶的物理結構和電氣系統的具體要求，還包括設計過程中的調整和現場安裝的實際情況。

（1）船舶的物理結構是影響電纜路徑和長度的一個主要因素。船舶的大小、形狀及內部空間的布局直接決定了電纜敷設的可能性和復雜性。例如，船舶的長度和寬度會影響電纜從電源到設備之間的直線距離，而船舶內部隔間和設備的布置則影響電纜需要繞行的路徑。

（2）電纜的類型和功能也是重要因素。不同類型的電纜（如控制電纜、通信電纜及動力電纜）具有不同的物理特性和安裝要求。這些特性（如電纜的直徑、彎曲半徑及重量）都會影響電纜路徑的設計。

（3）電纜的功能特性（如抗干擾或耐高溫）直接影響其布局和長度。在船舶制造過程中，設計變更也是關鍵因素。由于客戶需求變化或設計優化，電氣系統設計的調整可能導致電纜路徑和長度的變化。例如，設備位置的改變可能需要重新規劃電纜路徑。同時，安裝環境條件（如溫度、濕度及振動）也會影響電纜的敷設方式和路徑，尤其是在考慮絕緣和保護措施時。

（4）安全標準和法規同樣關鍵，其決定了電纜路徑和長度。船舶電氣系統必須遵守國際和國內安全標準，涉及電纜敷設方式、安全距離及緊急情況下的可訪問性等。

總之，電纜路徑和長度的確定是一個綜合多種因素的過程，要求設計師具備專業知識和靈活應對能力。通過精確規劃和周密設計，可以確保電纜系統滿足功能需求并符合安全標準，保障船舶電氣系統的安全可靠運行。

4 解決方法

針對電纜設計中的路徑和長度問題，需要一個系統的解決方案，以保證設計的準確性和效率。這個方案包括使用專業的三維建模軟件進行數據提取，以及運用自動化工具對電纜路徑進行核對和優化。

（1）利用三維建模軟件（如AM12）能夠為電纜設計提供一個準確的三維空間參考。在AM12軟件中，設計人員可以建立一個詳細的船舶模型，包括所有的設備和節點。模型中的每個組件都與一個具體的節點相關聯，這些節點之間的關系和距離信息都存儲在AM12的數據庫中。通過提取這些數據，可以獲得關于電纜路徑的詳細信息，包括設備到節點的連接關系、節點間的連接關系及長度等。

（2）將數據整合到Excel 電纜冊中，通過拆解和分析電纜路徑，可檢測并調整電纜長度。例如，若發現電纜路徑與實際模型節點不匹配，可立即更正。利用VBA 代碼自動化分析過程，計算電纜從起始至終止設備的總長度，并自動提示任何不一致或錯誤，以便設計人員及時更正。典型流程如下：從AM12提取設備至節點間的連接關系和長度信息→導入數據到Excel 電纜冊→使用VBA 代碼拆解和分析電纜路徑→自動計算長度并檢測錯誤→發現錯誤后提示設計人員進行更正→根據更正數據更新電纜冊。此流程可確保電纜設計的準確性和有效性。

（3）通過這種方法，不僅可以提高設計的效率，還可以減少因數據錯誤或不一致導致的返工風險，從而確保船舶電氣系統的安全性和可靠性。表2 是一個典型的電纜路徑和長度信息的表格示例。

5 結束語

通過深入研究船舶電氣設計中電纜路徑和長度的設計，認識到電纜設計的復雜性和其對船舶安全性能的重要影響。電纜路徑的設計受到船舶結構、電纜類型及其物理特性和環境條件的多重因素影響，在設計過程中應充分考慮這些因素，以確保電纜布局的合理性和電氣系統的有效運行。此外，設計變更的適應性、遵循安全標準的必要性及先進技術的應用（如三維建模和自動化工具），都對提高電纜設計的精準度和效率起到了關鍵作用。這些發現不僅加深了對船舶電纜設計挑戰的理解，也指出了通過技術進步實現設計優化的途徑，為提升船舶電氣系統的設計質量和船舶的整體安全性能提供了有力支持。隨著技術的發展，特別是三維建模技術和自動化工具的應用，電纜設計的精準度和效率得到了顯著提升。這些先進技術使設計師能夠在虛擬環境中模擬電纜敷設，及時發現并解決潛在問題，從而提高設計的可靠性。

參考文獻

[1] 位巍，歐陽康百，許文強. 船舶電纜設計及預裁的優化應用[J]. 船舶標準化與質量，2022（6）：24-26.