船舶落地电气设备基座安装图优化设计

严 凡，张燕琴，田景奇

（沪东中华造船（集团）有限公司，上海 200129）

0 引 言

随着船舶建造技术的发展，船舶设备安装质量和安装效率方面的要求越来越高[1-2]，为确保船舶设备的安装质量符合要求，船厂持续对船舶建造过程中的相关技术进行优化和改进。然而，目前部分产品仍在落地电气设备安装施工方面存在问题，主要包括：落地电气设备基座与底部甲板开孔的电缆贯通件碰撞；落地电气设备背部拉撑支架与管系碰撞；落地电气设备顶部拉撑支架与电缆导架碰撞等。这些问题导致船舶落地电气设备产生安装问题和施工废返问题[3]。本文对这些问题进行原因分析，并通过优化落地电气设备三维模型设计和采取三维模型干涉检查，细化相关专业设计协作，使设备定位更精准，减少和避免碰撞事故发生，同时根据优化后的落地电气设备三维模型生产CAD图纸，简化落地电气设备基座安装图的设绘，提高落地电气设备基座安装图的准确性。

1 落地电气设备基座安装困难原因分析

船舶电气设备的安装形式主要有壁挂式（壁式）、顶部安装式（顶式）和落地安装式（立式）等3种。壁式安装和顶式安装的电气设备基座相对规则，在船舶三维设计软件SPD中已有基座模板，通过电气三维建模及原理定义，在生产设计阶段进行三维模型布置之后，可通过SPD软件的基座模板进行选配、定位、制造和安装；落地电气设备受设备底部安装连接形式、底部开孔位置、底部减振器分布形式和安装位置的甲板结构等众多因素影响，其基座型式相对复杂多变，没有相应的基座模板，无法自动生成基座，从而在生产设计阶段进行设备模型布置之后，在SPD三维模型中仅有落地电气设备的外形，无设备基座和背部或顶部拉撑支架信息。图 1为某落地电气设备在SPD三维模型中布置后的效果图。

由图 1可知，在三维模型中的落地电气设备无背部拉撑支架和底部基座的具体信息。由于在模型中没有基座信息，无法直观确定设备基座是否与底部电缆贯通件碰撞；在背部或顶部空余空间有限的区域，由于模型中没有拉撑支架模型，无法直观确定背部拉撑支架是否与其他设备碰撞。可见，对落地电气设备基座与电缆贯通件、电缆导架或其他设备的碰撞情况进行检查是很难操作的，这样建模定位后设绘出的基座图和安装图会导致现场施工时出现底部基座与电缆贯通件碰撞、背部拉撑支架与电缆托架碰撞等问题，进而导致现场施工过程中出现安装问题和施工废返问题。

综上所述，造成船舶落地电气设备基座安装困难的原因包括：

1) 三维模型中底部基座、背部拉撑支架和顶部拉撑支架的具体信息缺失，导致三维模型中干涉检查无法操作；

2) 落地电气设备小样的建模、设备在三维模型中的布置和设备基座安装图设绘阶段的不连续导致专业协调脱节，信息反馈不及时；

3) 专业协调不到位，生产设计和原理设计对落地电气设备的布置位置、底部开孔和顶部或背部拉撑支架的协调不够全面，尚待完善。

图1 落地电气设备在SPD三维模型中布置后的效果图

2 落地电气设备基座安装图设计优化方案及措施

1) 优化船舶落地电气设备三维模型，在设备小样建模阶段，考虑落地电气设备基座及拉撑支架形式，并在设备模型中引入设备基座及背部（或顶部）拉撑支架模型，便于在三维模型中进行干涉检查和确定底部电缆贯通件的型式。图2为落地电气设备三维模型优化前后对比。

图2 某落地电气设备三维模型优化前后对比

2) 加强专业设计协作，在设备外形建模和原理设计结束之后，加大与生产设计协作的力度，根据电气系统图汇总各落地电气设备底部进线电缆的型号、规格、最大外径及数量，协作提交生产设计，便于生产设计选定贯通件规格，通过在三维模型中布置相应的电缆贯通件，检查落地电气设备底部基座与电缆贯通件的碰撞情况，及时调整贯通件的型式和开孔位置。

图3为某落地电气设备底部贯通件与底部碰撞检查对比图，对下层甲板作透明处理。图3中最右侧落地电气设备为优化后的落地电气设备三维模型，其相邻的左侧为普通的落地电气设备三维模型。左侧落地电气设备模型无基座模型信息，无法直观检查开孔处贯通件与实际基座的碰撞情况；右侧落地电气设备通过增加基座模型进行设备模型优化，可直观检查该开孔位置贯通件与设备基座的碰撞情况。

图3 落地电气设备底部贯通件与底部基座碰撞检查对比图

此外，对于无法直观判断是否碰撞的情况，可利用SPD三维模型中的“干涉检查”功能对落地电气设备基座与贯通件的碰撞情况进行干涉检查。可见，通过在SPD模型中进行干涉检查，加强前期协调，尽早干预，可尽早更改基座或贯通件的型式，在三维模型中避免碰撞，有效避免落地电气设备安装施工方面易出现的问题和施工废返。

3) 根据落地电气设备在三维模型中的布置、背部或顶部拉撑支架和底部开孔协调后的最终情况，确定船舶落地电气设备基座最终的型式并设绘落地电气设备基座安装图。

3 船舶落地电气设备三维建模优化和基座安装图设绘方法应用实例

3.1 利用船舶三维设计软件SPD建立落地设备模型和基座模型

根据某落地电气设备的外形图，在SPD软件的“部件数据”窗口中填入相应的数据，并增加需要的实体数据和电缆连接点数据，建立落地电气设备三维模型。在SPD软件的“设备部件定义”窗口设置落地电气设备代号与三维模型的对应关系，即完成落地电气设备部件定义。在SPD软件的“电气原理处理”窗口设置设备代号与船体舱室及设备在船体中的三维坐标的对应关系，完成落地电气设备的电气原理定义。

3.2 落地电气设备模型在SPD模型中的布置、干涉检查和协调

电气安装件包括电缆支撑件、电缆贯通件和设备支撑件等[4]。落地电气设备原理定义结束之后，生产设计人员可在相应区域的模型中将落地电气设备模型布置到船体三维模型的相应舱室中[5]，根据进入该落地电气设备的电缆规格、电缆数量和电缆最大外径估算贯通件的通径，并根据布置位置处的船体结构和电缆走向等综合考虑和确定进入该落地电气设备的电缆通道走向、贯通件型式，确定贯通件开孔位置并在三维模型中布置贯通件。完成贯通件布置之后，可通过SPD软件的干涉检查对底部贯通件与落地电气设备的碰撞情况进行干涉检查，简洁方便地完成原理设计基座与贯通件开孔的协调，有效避免基座与贯通件碰撞的情况发生；同时，根据实际布置位置的情况确定落地电气设备背部或顶部拉撑支架形式，协调结束并完成落地电气设备在三维模型中的定位工作，便于有效确定落地电气设备的安装位置和具体安装尺寸信息。

3.3 落地电气设备基座图设绘

落地电气设备在三维模型中的协调和定位工作完成之后，可在船舶三维设计软件 SPD中打开产品工程，点击右边菜单“数据管理”，在弹出的下级工具条中选择“部件数据管理”和“部件小样管理”，并调出需设绘基座图的某落地电气设备小样；随后退出“部件数据”窗口，单击左上角“文件”，将图纸另存为drawing1.dwg。

找到drawing1.dwg之后双击打开该图，在该图中删除设备外形信息，留下基座信息，按照电气设备基座图设绘要求，将部分线段改为虚线、标注基座尺寸和零件代号，添加图框、附注和明细栏，完成基座图纸设绘工作。

3.4 落地电气设备安装图设绘

在SPD软件中布置落地电气设备，经过专业协调，确定落地电气设备安装位置、贯通件型式和开孔位置；在SPD三维模型中选择适当的剖面，测量落地电气设备基座的安装尺寸，并从SPD三维模型中转出所需视图，完成安装图的设绘。图4为某落地电气设备安装尺寸标注示例，其中的尺寸为该落地电气设备基座中心与船体中线和舱壁间的距离尺寸。

图4 落地电气设备基座定位尺寸标注示例（单位：mm）

4 结 语

通过在落地电气设备模型中增加底部基座和背部拉撑支架模型，对落地电气设备模型进行优化，便于在SPD软件中对落地电气设备模型与其他设备之间的碰撞情况进行直观检查，提高SPD软件干涉检查的可操作性和准确性。在对落地电气设备原理进行定义之后，及时与生产设计部门沟通，完成落地电气设备的安装定位及底部电缆贯通件的选型和定位，并在SPD软件中进行干涉检查，可有效解决落地电气设备安装常见的施工难题。

此外，经过干涉检查并及时加强专业间协调，可尽早调整贯通件、落地电气设备底部基座和背部拉撑支架的型式，提高落地电气设备定位的准确性。在此基础上，利用SPD软件输出落地电气设备模型和落地电气设备定位后的 CAD图纸，可使落地电气设备基座图和安装图的绘制更简洁，安装尺寸更精确。实船应用结果表明，利用该方法设绘的落地电气设备基座安装图准确性更高。