采用FORAN軟件進行船舶機艙地臺設計

汪勇 石國權 勞卓文

摘? ? 要：針對32m星級拖輪的特點，本文主要介紹基于FORAN軟件進行機艙地臺三維模型放樣，對機艙地臺布置工藝進行分析，以得到更準確、更全面的數據信息，設計出優化的施工方案。

關鍵詞：拖輪;機艙地臺;三維模型;FORAN軟件

中圖分類號：U667.2? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：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

機艙地臺設計是生產設計的重要部分，對機艙總體布置及日后艙底系統的維護有重大影響。傳統的施工工藝不僅作業量大，且耗時長、效率低。FORAN軟件功能強大，各個專業能同步進行三維模型設計，包括結構建模、舾裝設備建模安裝、輪機管路鋪設、電纜鋪設與設備定位安裝，并可便捷智能化數據化出圖。

地臺的制作一直都是采用傳統的工藝流程，首先要等船舶機艙設備定位、管道閥件安裝完成后才能開始施工;從實測數據到號料裝配都在空間狹小、環境較差的機艙完成，施工人員長時間在環境較差的機艙區域作業;在船舶推進作業過程中，主機與其他工作設備引起共振，人走在地臺上面會感到強烈的震感，導致機艙噪音也會增強，影響整個船舶的設計性能。針對這些問題進行分析研究，改進優化地臺施工工藝。

2? ? 地臺設計要求

以公司建造的32 m星級拖輪為例，地臺可以分為地臺板、地臺架、地臺支腳三個部分。根據強度計算要求：臺支腳與地臺架選用L50X50X6角鋼;地臺支腳按長、寬均為1 220 mm間距布置;地臺架按長1220 mm、寬610 mm間距制作（如圖1）;地臺板為5 mm厚的菱形花紋鋁板。花紋鋁板材質較輕、移動方便、外觀簡潔、強度較高、防銹功能強，并且可以起到防滑的作用。

3? ? 地臺三維設計與注意事項

把整個船舶模型在FORAN軟件中進行虛擬仿真建造（如圖2）。

突破傳統的二維設計局限，把造船工藝流程按規范要求滲入到FORAN中，把船體、輪機、電纜、舾裝各個專業串聯起來，互相干涉檢查發現生產過程不可預知的技術難點，使船體結構、管路、電纜、設備座架及結構舾裝件的設計方案與施工圖紙更加完善，避免不必要的人力物力的浪費，提高工作效率，縮短造船周期[1]。因為有了完善的系統為基礎，可以根據機艙設備管路布置情況創建合理的地臺三維模型（如圖3）。

地臺架三維模型放樣，要注意避開人孔蓋和艙底閥門的位置，以免影響人孔蓋和閥門的開關操作;地臺架和地臺支腳盡量不要觸碰到主機、發電機、空氣壓縮機等振源很強的設備，這樣可以消弱地臺與設備間的共振情況。

4? ? 地臺出圖與施工工藝

4.1? ?FDESIGN出圖

FDESIGN是FORAN在THINK3機械設計軟件基礎上研發的三維模型出圖軟件。傳統的CAD/CAM出圖效率低、耗時長、容易出現錯誤，對圖紙的修改管理比較雜亂;運用FDESIGN出圖生成零件編碼圖（如圖4），從三維模型向二維結構圖轉換，結合FDESIGN進行定位安裝尺寸標注施工信息;將圖紙保存為3D MODEL（E3）和2D DRAWING（E2）形式的文件，當三維模型有局部修改時可用（REGENERATE DRAWINGS FROM 3D MODEL）命令進行更新，實現智能出圖模式，提高施工圖紙出圖效率。

根據編碼圖可以清楚看出每一零件的編碼以及長度、重量信息，準確計算出所需材料的用量，避免采購材料無法預估的情況;有了零件編碼圖，就可以出詳細定位安裝的施工圖紙，優化施工生產信息，提高生產效率，縮短作業周期。

4 .2? ?地臺支腳布置及覆板分段預裝工藝

4.2.1 地臺支腳布置

地臺支腳對機艙地臺布置有重要影響。由于機艙區域設備較多、管路密集，機艙地臺布置區域都是不規則的，部分地臺支腳很難找到定位支點，很難以標準地臺布置設計進行布局。

地臺支腳布置合理性直接影響地臺的結構強度，當船舶處于工作狀態下，人走在地臺上不能有太過強烈的振動感;在一些特殊的區域，地臺支腳也會做一些相應的優化（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支腳沖突;L型支腳長度不大于300 mm、高度與地臺面相平，以便于地臺板的安裝;合理的地臺支腳布置可以保證地臺的完整性及強度不受影響，減少施工過程中遇到的各類難題，降低工人勞動強度、提高工作效率。

4.2.2 支腳覆板安裝

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

4.3? ?可拆卸地臺梁的應用

32 m星級拖輪機艙底部布滿了很多管道、閥門等設備，客戶反饋經常會遇到艙底系統需要維護修換的情況，地臺板拆開之后地臺架會影響人員作業，因此可以考慮在管路閥件比較集中的地方做一些改良設計，布置部分可拆卸的地臺梁（如圖6）。

具體實施步驟如下：

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

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

（3）地臺圍邊與可拆地臺梁間保留1～2 mm的間隙，方便可拆地臺梁的安裝。

4.4? ?減震絕緣膠條的應用

4.4.1 地臺減震措施

32 m星級拖輪機艙設備、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。雖然與地臺布置沒有直接關聯，但是由于主機、發電機、空氣壓縮機等設備在高速運轉的時候，通過船體結構的振動傳導會與地臺引起共振現象，導致地臺板震動與地臺架之間摩擦碰撞產生噪音。為了避免這一現象，在地臺架上面鋪設3 mm厚的減震膠條，達到減震降噪的效果。這種工藝可操作性強、成本低、效果好。

4.4.2 地臺絕緣處理

機艙地臺板是鋁制板，地臺架是角鋼，兩種不同的金屬相互接觸而同時處于電解質中會產生電化學腐蝕。當機艙地臺板有水或者水汽比較重的時候鋁與鐵會構成自發電池，由于鋁板屬性更活潑，故腐蝕的是比較活潑作為陽極的鋁板，因此鋪設減震膠條可起到絕緣的效果，對地臺板起到保護作用。

4.5? 地臺板下料與安裝要點

4.5.1 地臺板下料

傳統工藝地臺板下料制作流程是在機艙搭建好地臺架之后，在現場測量地臺板所需的樣板尺寸，根據記錄的尺寸數據進行手工切割號料，所耗時間長、材料利用率和生產效率較低。

采用FORAN軟件進行三維模型放樣設計，根據鋁花紋板采購的規格型號進行放樣套料，與船體結構零件套料方法一樣，生成零件下料信息表，形成完善的下料施工圖紙，使用專業的數控鋁板雕刻機進行切割，提高工作效率、節約成本材料、縮短作業周期。

4.5.2 地臺板安裝

地臺板的安裝要有序美觀，板與板之間的縫隙不能過大，船廠工藝要求縫隙不能大于1 mm，控制在0.5 mm最佳;地臺板與地臺架之間的固定是用沉頭螺釘擰固，沉頭螺釘可以沉到地臺板表面下，能夠讓整個地臺面保持平整;32 m星級拖輪地臺板安裝的沉頭螺釘的材質是304不銹鋼，地臺板與地臺架緊固后考慮到沒有做完全的絕緣，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，保護花紋鋁板不被腐蝕，有效延長花紋鋁板使用壽命。

5? ? 總結

船舶機艙地臺布置設計是生產設計中的重要環節，也是提高生產效率、優化施工工藝、完善生產設計技術信息的一項重要工程，對船舶區域舾裝精益化也有重要意義。

參考文獻

[1]肖肯. 基于三維模型的船舶機艙布置設計[J]. 中國高新科技，2018.