船舶落地電氣設(shè)備基座安裝圖優(yōu)化設(shè)計

嚴(yán) 凡，張燕琴，田景奇

（滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海 200129）

0 引 言

隨著船舶建造技術(shù)的發(fā)展，船舶設(shè)備安裝質(zhì)量和安裝效率方面的要求越來越高[1-2]，為確保船舶設(shè)備的安裝質(zhì)量符合要求，船廠持續(xù)對船舶建造過程中的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。然而，目前部分產(chǎn)品仍在落地電氣設(shè)備安裝施工方面存在問題，主要包括：落地電氣設(shè)備基座與底部甲板開孔的電纜貫通件碰撞；落地電氣設(shè)備背部拉撐支架與管系碰撞；落地電氣設(shè)備頂部拉撐支架與電纜導(dǎo)架碰撞等。這些問題導(dǎo)致船舶落地電氣設(shè)備產(chǎn)生安裝問題和施工廢返問題[3]。本文對這些問題進(jìn)行原因分析，并通過優(yōu)化落地電氣設(shè)備三維模型設(shè)計和采取三維模型干涉檢查，細(xì)化相關(guān)專業(yè)設(shè)計協(xié)作，使設(shè)備定位更精準(zhǔn)，減少和避免碰撞事故發(fā)生，同時根據(jù)優(yōu)化后的落地電氣設(shè)備三維模型生產(chǎn)CAD圖紙，簡化落地電氣設(shè)備基座安裝圖的設(shè)繪，提高落地電氣設(shè)備基座安裝圖的準(zhǔn)確性。

1 落地電氣設(shè)備基座安裝困難原因分析

船舶電氣設(shè)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(shè)備基座相對規(guī)則，在船舶三維設(shè)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(chǎn)設(shè)計階段進(jìn)行三維模型布置之后，可通過SPD軟件的基座模板進(jìn)行選配、定位、制造和安裝；落地電氣設(shè)備受設(shè)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(jié)構(gòu)等眾多因素影響，其基座型式相對復(fù)雜多變，沒有相應(yīng)的基座模板，無法自動生成基座，從而在生產(chǎn)設(shè)計階段進(jìn)行設(shè)備模型布置之后，在SPD三維模型中僅有落地電氣設(shè)備的外形，無設(shè)備基座和背部或頂部拉撐支架信息。圖 1為某落地電氣設(shè)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(shè)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(shè)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(qū)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(shè)備碰撞?？梢?，對落地電氣設(shè)備基座與電纜貫通件、電纜導(dǎo)架或其他設(shè)備的碰撞情況進(jìn)行檢查是很難操作的，這樣建模定位后設(shè)繪出的基座圖和安裝圖會導(dǎo)致現(xiàn)場施工時出現(xiàn)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(jìn)而導(dǎo)致現(xiàn)場施工過程中出現(xiàn)安裝問題和施工廢返問題。

綜上所述，造成船舶落地電氣設(shè)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(dǎo)致三維模型中干涉檢查無法操作；

2) 落地電氣設(shè)備小樣的建模、設(shè)備在三維模型中的布置和設(shè)備基座安裝圖設(shè)繪階段的不連續(xù)導(dǎo)致專業(yè)協(xié)調(diào)脫節(jié)，信息反饋不及時；

3) 專業(yè)協(xié)調(diào)不到位，生產(chǎn)設(shè)計和原理設(shè)計對落地電氣設(shè)備的布置位置、底部開孔和頂部或背部拉撐支架的協(xié)調(diào)不夠全面，尚待完善。

圖1 落地電氣設(shè)備在SPD三維模型中布置后的效果圖

2 落地電氣設(shè)備基座安裝圖設(shè)計優(yōu)化方案及措施

1) 優(yōu)化船舶落地電氣設(shè)備三維模型，在設(shè)備小樣建模階段，考慮落地電氣設(shè)備基座及拉撐支架形式，并在設(shè)備模型中引入設(shè)備基座及背部（或頂部）拉撐支架模型，便于在三維模型中進(jìn)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(shè)備三維模型優(yōu)化前后對比。

圖2 某落地電氣設(shè)備三維模型優(yōu)化前后對比

2) 加強(qiáng)專業(yè)設(shè)計協(xié)作，在設(shè)備外形建模和原理設(shè)計結(jié)束之后，加大與生產(chǎn)設(shè)計協(xié)作的力度，根據(jù)電氣系統(tǒng)圖匯總各落地電氣設(shè)備底部進(jìn)線電纜的型號、規(guī)格、最大外徑及數(shù)量，協(xié)作提交生產(chǎn)設(shè)計，便于生產(chǎn)設(shè)計選定貫通件規(guī)格，通過在三維模型中布置相應(yīng)的電纜貫通件，檢查落地電氣設(shè)備底部基座與電纜貫通件的碰撞情況，及時調(diào)整貫通件的型式和開孔位置。

圖3為某落地電氣設(shè)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(cè)落地電氣設(shè)備為優(yōu)化后的落地電氣設(shè)備三維模型，其相鄰的左側(cè)為普通的落地電氣設(shè)備三維模型。左側(cè)落地電氣設(shè)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(cè)落地電氣設(shè)備通過增加基座模型進(jìn)行設(shè)備模型優(yōu)化，可直觀檢查該開孔位置貫通件與設(shè)備基座的碰撞情況。

圖3 落地電氣設(shè)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(shè)備基座與貫通件的碰撞情況進(jìn)行干涉檢查。可見，通過在SPD模型中進(jìn)行干涉檢查，加強(qiáng)前期協(xié)調(diào)，盡早干預(yù)，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(shè)備安裝施工方面易出現(xiàn)的問題和施工廢返。

3) 根據(jù)落地電氣設(shè)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(xié)調(diào)后的最終情況，確定船舶落地電氣設(shè)備基座最終的型式并設(shè)繪落地電氣設(shè)備基座安裝圖。

3 船舶落地電氣設(shè)備三維建模優(yōu)化和基座安裝圖設(shè)繪方法應(yīng)用實例

3.1 利用船舶三維設(shè)計軟件SPD建立落地設(shè)備模型和基座模型

根據(jù)某落地電氣設(shè)備的外形圖，在SPD軟件的“部件數(shù)據(jù)”窗口中填入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并增加需要的實體數(shù)據(jù)和電纜連接點(diǎn)數(shù)據(jù)，建立落地電氣設(shè)備三維模型。在SPD軟件的“設(shè)備部件定義”窗口設(shè)置落地電氣設(shè)備代號與三維模型的對應(yīng)關(guān)系，即完成落地電氣設(shè)備部件定義。在SPD軟件的“電氣原理處理”窗口設(shè)置設(shè)備代號與船體艙室及設(shè)備在船體中的三維坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，完成落地電氣設(shè)備的電氣原理定義。

3.2 落地電氣設(shè)備模型在SPD模型中的布置、干涉檢查和協(xié)調(diào)

電氣安裝件包括電纜支撐件、電纜貫通件和設(shè)備支撐件等[4]。落地電氣設(shè)備原理定義結(jié)束之后，生產(chǎn)設(shè)計人員可在相應(yīng)區(qū)域的模型中將落地電氣設(shè)備模型布置到船體三維模型的相應(yīng)艙室中[5]，根據(jù)進(jìn)入該落地電氣設(shè)備的電纜規(guī)格、電纜數(shù)量和電纜最大外徑估算貫通件的通徑，并根據(jù)布置位置處的船體結(jié)構(gòu)和電纜走向等綜合考慮和確定進(jìn)入該落地電氣設(shè)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(shè)備的碰撞情況進(jìn)行干涉檢查，簡潔方便地完成原理設(shè)計基座與貫通件開孔的協(xié)調(diào)，有效避免基座與貫通件碰撞的情況發(fā)生；同時，根據(jù)實際布置位置的情況確定落地電氣設(shè)備背部或頂部拉撐支架形式，協(xié)調(diào)結(jié)束并完成落地電氣設(shè)備在三維模型中的定位工作，便于有效確定落地電氣設(shè)備的安裝位置和具體安裝尺寸信息。

3.3 落地電氣設(shè)備基座圖設(shè)繪

落地電氣設(shè)備在三維模型中的協(xié)調(diào)和定位工作完成之后，可在船舶三維設(shè)計軟件 SPD中打開產(chǎn)品工程，點(diǎn)擊右邊菜單“數(shù)據(jù)管理”，在彈出的下級工具條中選擇“部件數(shù)據(jù)管理”和“部件小樣管理”，并調(diào)出需設(shè)繪基座圖的某落地電氣設(shè)備小樣；隨后退出“部件數(shù)據(jù)”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(shè)備外形信息，留下基座信息，按照電氣設(shè)備基座圖設(shè)繪要求，將部分線段改為虛線、標(biāo)注基座尺寸和零件代號，添加圖框、附注和明細(xì)欄，完成基座圖紙設(shè)繪工作。

3.4 落地電氣設(shè)備安裝圖設(shè)繪

在SPD軟件中布置落地電氣設(shè)備，經(jīng)過專業(yè)協(xié)調(diào)，確定落地電氣設(shè)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(dāng)?shù)钠拭?，測量落地電氣設(shè)備基座的安裝尺寸，并從SPD三維模型中轉(zhuǎn)出所需視圖，完成安裝圖的設(shè)繪。圖4為某落地電氣設(shè)備安裝尺寸標(biāo)注示例，其中的尺寸為該落地電氣設(shè)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(shè)備基座定位尺寸標(biāo)注示例（單位：mm）

4 結(jié) 語

通過在落地電氣設(shè)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(shè)備模型進(jìn)行優(yōu)化，便于在SPD軟件中對落地電氣設(shè)備模型與其他設(shè)備之間的碰撞情況進(jìn)行直觀檢查，提高SPD軟件干涉檢查的可操作性和準(zhǔn)確性。在對落地電氣設(shè)備原理進(jìn)行定義之后，及時與生產(chǎn)設(shè)計部門溝通，完成落地電氣設(shè)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(jìn)行干涉檢查，可有效解決落地電氣設(shè)備安裝常見的施工難題。

此外，經(jīng)過干涉檢查并及時加強(qiáng)專業(yè)間協(xié)調(diào)，可盡早調(diào)整貫通件、落地電氣設(shè)備底部基座和背部拉撐支架的型式，提高落地電氣設(shè)備定位的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上，利用SPD軟件輸出落地電氣設(shè)備模型和落地電氣設(shè)備定位后的 CAD圖紙，可使落地電氣設(shè)備基座圖和安裝圖的繪制更簡潔，安裝尺寸更精確。實船應(yīng)用結(jié)果表明，利用該方法設(shè)繪的落地電氣設(shè)備基座安裝圖準(zhǔn)確性更高。