采用FORAN軟件進(jìn)行船舶機(jī)艙地臺(tái)設(shè)計(jì)

汪勇 石國(guó)權(quán) 勞卓文

摘? ? 要：針對(duì)32m星級(jí)拖輪的特點(diǎn)，本文主要介紹基于FORAN軟件進(jìn)行機(jī)艙地臺(tái)三維模型放樣，對(duì)機(jī)艙地臺(tái)布置工藝進(jìn)行分析，以得到更準(zhǔn)確、更全面的數(shù)據(jù)信息，設(shè)計(jì)出優(yōu)化的施工方案。

關(guān)鍵詞：拖輪;機(jī)艙地臺(tái);三維模型;FORAN軟件

中圖分類號(hào)：U667.2? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： In view of the characteristics of the 32 m star tug， this paper mainly introduces the 3D model lofting of the engine room floor of the tug based on the FORAN software， analyzes the layout technology of the engine room floor to obtain more accurate and comprehensive data information， and designs the optimized construction scheme.

Key words： Tug;? Engine room floor;? 3D model;? FORAN software

1? ? ?前言

機(jī)艙地臺(tái)設(shè)計(jì)是生產(chǎn)設(shè)計(jì)的重要部分，對(duì)機(jī)艙總體布置及日后艙底系統(tǒng)的維護(hù)有重大影響。傳統(tǒng)的施工工藝不僅作業(yè)量大，且耗時(shí)長(zhǎng)、效率低。FORAN軟件功能強(qiáng)大，各個(gè)專業(yè)能同步進(jìn)行三維模型設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)建模、舾裝設(shè)備建模安裝、輪機(jī)管路鋪設(shè)、電纜鋪設(shè)與設(shè)備定位安裝，并可便捷智能化數(shù)據(jù)化出圖。

地臺(tái)的制作一直都是采用傳統(tǒng)的工藝流程，首先要等船舶機(jī)艙設(shè)備定位、管道閥件安裝完成后才能開(kāi)始施工;從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)到號(hào)料裝配都在空間狹小、環(huán)境較差的機(jī)艙完成，施工人員長(zhǎng)時(shí)間在環(huán)境較差的機(jī)艙區(qū)域作業(yè);在船舶推進(jìn)作業(yè)過(guò)程中，主機(jī)與其他工作設(shè)備引起共振，人走在地臺(tái)上面會(huì)感到強(qiáng)烈的震感，導(dǎo)致機(jī)艙噪音也會(huì)增強(qiáng)，影響整個(gè)船舶的設(shè)計(jì)性能。針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析研究，改進(jìn)優(yōu)化地臺(tái)施工工藝。

2? ? 地臺(tái)設(shè)計(jì)要求

以公司建造的32 m星級(jí)拖輪為例，地臺(tái)可以分為地臺(tái)板、地臺(tái)架、地臺(tái)支腳三個(gè)部分。根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算要求：臺(tái)支腳與地臺(tái)架選用L50X50X6角鋼;地臺(tái)支腳按長(zhǎng)、寬均為1 220 mm間距布置;地臺(tái)架按長(zhǎng)1220 mm、寬610 mm間距制作（如圖1）;地臺(tái)板為5 mm厚的菱形花紋鋁板?；y鋁板材質(zhì)較輕、移動(dòng)方便、外觀簡(jiǎn)潔、強(qiáng)度較高、防銹功能強(qiáng)，并且可以起到防滑的作用。

3? ? 地臺(tái)三維設(shè)計(jì)與注意事項(xiàng)

把整個(gè)船舶模型在FORAN軟件中進(jìn)行虛擬仿真建造（如圖2）。

突破傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)局限，把造船工藝流程按規(guī)范要求滲入到FORAN中，把船體、輪機(jī)、電纜、舾裝各個(gè)專業(yè)串聯(lián)起來(lái)，互相干涉檢查發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程不可預(yù)知的技術(shù)難點(diǎn)，使船體結(jié)構(gòu)、管路、電纜、設(shè)備座架及結(jié)構(gòu)舾裝件的設(shè)計(jì)方案與施工圖紙更加完善，避免不必要的人力物力的浪費(fèi)，提高工作效率，縮短造船周期[1]。因?yàn)橛辛送晟频南到y(tǒng)為基礎(chǔ)，可以根據(jù)機(jī)艙設(shè)備管路布置情況創(chuàng)建合理的地臺(tái)三維模型（如圖3）。

地臺(tái)架三維模型放樣，要注意避開(kāi)人孔蓋和艙底閥門的位置，以免影響人孔蓋和閥門的開(kāi)關(guān)操作;地臺(tái)架和地臺(tái)支腳盡量不要觸碰到主機(jī)、發(fā)電機(jī)、空氣壓縮機(jī)等振源很強(qiáng)的設(shè)備，這樣可以消弱地臺(tái)與設(shè)備間的共振情況。

4? ? 地臺(tái)出圖與施工工藝

4.1? ?FDESIGN出圖

FDESIGN是FORAN在THINK3機(jī)械設(shè)計(jì)軟件基礎(chǔ)上研發(fā)的三維模型出圖軟件。傳統(tǒng)的CAD/CAM出圖效率低、耗時(shí)長(zhǎng)、容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，對(duì)圖紙的修改管理比較雜亂;運(yùn)用FDESIGN出圖生成零件編碼圖（如圖4），從三維模型向二維結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)換，結(jié)合FDESIGN進(jìn)行定位安裝尺寸標(biāo)注施工信息;將圖紙保存為3D MODEL（E3）和2D DRAWING（E2）形式的文件，當(dāng)三維模型有局部修改時(shí)可用（REGENERATE DRAWINGS FROM 3D MODEL）命令進(jìn)行更新，實(shí)現(xiàn)智能出圖模式，提高施工圖紙出圖效率。

根據(jù)編碼圖可以清楚看出每一零件的編碼以及長(zhǎng)度、重量信息，準(zhǔn)確計(jì)算出所需材料的用量，避免采購(gòu)材料無(wú)法預(yù)估的情況;有了零件編碼圖，就可以出詳細(xì)定位安裝的施工圖紙，優(yōu)化施工生產(chǎn)信息，提高生產(chǎn)效率，縮短作業(yè)周期。

4 .2? ?地臺(tái)支腳布置及覆板分段預(yù)裝工藝

4.2.1 地臺(tái)支腳布置

地臺(tái)支腳對(duì)機(jī)艙地臺(tái)布置有重要影響。由于機(jī)艙區(qū)域設(shè)備較多、管路密集，機(jī)艙地臺(tái)布置區(qū)域都是不規(guī)則的，部分地臺(tái)支腳很難找到定位支點(diǎn)，很難以標(biāo)準(zhǔn)地臺(tái)布置設(shè)計(jì)進(jìn)行布局。

地臺(tái)支腳布置合理性直接影響地臺(tái)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，當(dāng)船舶處于工作狀態(tài)下，人走在地臺(tái)上不能有太過(guò)強(qiáng)烈的振動(dòng)感;在一些特殊的區(qū)域，地臺(tái)支腳也會(huì)做一些相應(yīng)的優(yōu)化（如圖5）。如在管路非常密集的地方使用L型支腳，避免管路閥門集中的地方與地臺(tái)支腳沖突;L型支腳長(zhǎng)度不大于300 mm、高度與地臺(tái)面相平，以便于地臺(tái)板的安裝;合理的地臺(tái)支腳布置可以保證地臺(tái)的完整性及強(qiáng)度不受影響，減少施工過(guò)程中遇到的各類難題，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率。

4.2.2 支腳覆板安裝

地臺(tái)支腳覆板在分段建造過(guò)程中可以按三維模型定位圖紙進(jìn)行施工，避免與其他輪機(jī)設(shè)備、管路、閥門、電氣設(shè)備以及設(shè)備座架的安裝位置沖突;地臺(tái)支腳覆板可以提前進(jìn)行分段涂裝作業(yè)，解決與艙底管路、閥門設(shè)備鋪設(shè)完成后涂裝困難的情況，減少機(jī)艙立體交叉作業(yè)的問(wèn)題。

4.3? ?可拆卸地臺(tái)梁的應(yīng)用

32 m星級(jí)拖輪機(jī)艙底部布滿了很多管道、閥門等設(shè)備，客戶反饋經(jīng)常會(huì)遇到艙底系統(tǒng)需要維護(hù)修換的情況，地臺(tái)板拆開(kāi)之后地臺(tái)架會(huì)影響人員作業(yè)，因此可以考慮在管路閥件比較集中的地方做一些改良設(shè)計(jì)，布置部分可拆卸的地臺(tái)梁（如圖6）。

具體實(shí)施步驟如下：

（1）首先按圖紙把地臺(tái)圍邊定位安裝好，地臺(tái)面水平誤差控制在<0.5 mm范圍內(nèi);

（2）固定碼板用60X40X6 mm的扁鋼，一端有緊固螺栓開(kāi)孔，另一端與圍邊角鋼焊接為一體。固定碼板一定要與地臺(tái)圍邊角鋼垂直焊接，用螺栓固定時(shí)效果最佳;

（3）地臺(tái)圍邊與可拆地臺(tái)梁間保留1～2 mm的間隙，方便可拆地臺(tái)梁的安裝。

4.4? ?減震絕緣膠條的應(yīng)用

4.4.1 地臺(tái)減震措施

32 m星級(jí)拖輪機(jī)艙設(shè)備、電纜、管道布置密集，空間比較狹窄，噪音的的防控也比較困難。雖然與地臺(tái)布置沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)，但是由于主機(jī)、發(fā)電機(jī)、空氣壓縮機(jī)等設(shè)備在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，通過(guò)船體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)傳導(dǎo)會(huì)與地臺(tái)引起共振現(xiàn)象，導(dǎo)致地臺(tái)板震動(dòng)與地臺(tái)架之間摩擦碰撞產(chǎn)生噪音。為了避免這一現(xiàn)象，在地臺(tái)架上面鋪設(shè)3 mm厚的減震膠條，達(dá)到減震降噪的效果。這種工藝可操作性強(qiáng)、成本低、效果好。

4.4.2 地臺(tái)絕緣處理

機(jī)艙地臺(tái)板是鋁制板，地臺(tái)架是角鋼，兩種不同的金屬相互接觸而同時(shí)處于電解質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。當(dāng)機(jī)艙地臺(tái)板有水或者水汽比較重的時(shí)候鋁與鐵會(huì)構(gòu)成自發(fā)電池，由于鋁板屬性更活潑，故腐蝕的是比較活潑作為陽(yáng)極的鋁板，因此鋪設(shè)減震膠條可起到絕緣的效果，對(duì)地臺(tái)板起到保護(hù)作用。

4.5? 地臺(tái)板下料與安裝要點(diǎn)

4.5.1 地臺(tái)板下料

傳統(tǒng)工藝地臺(tái)板下料制作流程是在機(jī)艙搭建好地臺(tái)架之后，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量地臺(tái)板所需的樣板尺寸，根據(jù)記錄的尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行手工切割號(hào)料，所耗時(shí)間長(zhǎng)、材料利用率和生產(chǎn)效率較低。

采用FORAN軟件進(jìn)行三維模型放樣設(shè)計(jì)，根據(jù)鋁花紋板采購(gòu)的規(guī)格型號(hào)進(jìn)行放樣套料，與船體結(jié)構(gòu)零件套料方法一樣，生成零件下料信息表，形成完善的下料施工圖紙，使用專業(yè)的數(shù)控鋁板雕刻機(jī)進(jìn)行切割，提高工作效率、節(jié)約成本材料、縮短作業(yè)周期。

4.5.2 地臺(tái)板安裝

地臺(tái)板的安裝要有序美觀，板與板之間的縫隙不能過(guò)大，船廠工藝要求縫隙不能大于1 mm，控制在0.5 mm最佳;地臺(tái)板與地臺(tái)架之間的固定是用沉頭螺釘擰固，沉頭螺釘可以沉到地臺(tái)板表面下，能夠讓整個(gè)地臺(tái)面保持平整;32 m星級(jí)拖輪地臺(tái)板安裝的沉頭螺釘?shù)牟馁|(zhì)是304不銹鋼，地臺(tái)板與地臺(tái)架緊固后考慮到?jīng)]有做完全的絕緣，故在鋁花紋板沉頭孔增加錐形絕緣膠套，隔絕沉頭螺釘與鋁花紋板直接接觸，保護(hù)花紋鋁板不被腐蝕，有效延長(zhǎng)花紋鋁板使用壽命。

5? ? 總結(jié)

船舶機(jī)艙地臺(tái)布置設(shè)計(jì)是生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，也是提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化施工工藝、完善生產(chǎn)設(shè)計(jì)技術(shù)信息的一項(xiàng)重要工程，對(duì)船舶區(qū)域舾裝精益化也有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]肖肯. 基于三維模型的船舶機(jī)艙布置設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)高新科技，2018.