Skulpturell revolusjon.

Skulpturelle overflater for modellering av skipsskrog blir en industriell standard. Hvilke fordeler har vi fått med det, og hvilke problemer kan vi møte.

Begynnelse

Nå kan ingen engang forestille seg hvordan man bygger skip uten datamaskiner, spesielt ikke skipets skrog. Den enorme hæren av skipsbyggere laget skrogtegninger i virkelig skala på støpeformen tidligere. Hver skrogdel, koblet til skrogoverflaten, kan reproduseres fra denne tegningen. Det var en vanskelig jobb, og skipsbyggere var en svært viktig person på verftet. Det mest nyttige verktøyet var spline. Bøyde spliner går gjennom et sett med punkter, og hjelper skipsbyggere med å tegne en jevn linje. Det kan være spantseksjon eller en hvilken som helst annen linje i forbindelse med skrogoverflaten.

Muggloft

Basert på spline, går gjennom et sett med punkter, og loftmannen tegner en jevn linje. Det kan være spantseksjonen eller en hvilken som helst annen linje i forbindelse med skrogoverflaten. En erfaren loftmann kan mange triks for å gjøre arbeidet sitt enkelt.

To menn skjærer maler på støpeloftet, Tyneside Shipyards, 1943.

Første eksperimenter med datamaskiner

Datamaskiner forandrer livene våre, og noen ganger skjer det raskt og dramatisk. Sannsynligvis husker mange ikke de enorme kontorene til designbyråer med hundrevis av tegnebord og en hær av tegnere. Tegneryrket har forsvunnet fra livene våre for alltid med fremveksten av AutoCAD. CAD-systemer har i hovedsak blitt et middel for å uttrykke ingeniørtanker og har fullstendig erstattet blyanter og linjaler. I løpet av de siste ti årene har til og med papirkopier av tegninger forsvunnet. Designprosessen har blitt betraktelig akselerert og forbedret. Ved bruk av CAD-systemer kan selv små team utføre store ingeniørprosjekter.

SM4 var en av de første datamaskinene for CAD-systemer i Sovjetunionen. 1985.

Skip, så vel som fly og biler, har alltid vært blant de vanskeligste ingeniørobjektene. Disse industriene, før andre, begynte å bruke CAD-systemer, da det ga en betydelig reduksjon i design av objekter og billigere designprosesser.

Pierre Bezier, pioner innen parametriske linjer og overflater i CAD-design.

Midt på sekstitallet av forrige århundre var Pierre Bezier en av de første som foreslo å bruke en parametrisk representasjon av kurver og overflater for geometrisk modellering. Verktøyet han tilbød for å kontrollere formen på kurver og overflater ved å endre posisjonen til kontrollpunkter var enkelt og praktisk. Kurver og overflater i Bezier har blitt så populære blant designere at nesten alle CAD-systemer i dag bruker dem i verktøykassen sin. Parametrisk representasjon i Bezier - B-Spline - NURBS Kurver og overflater har lenge vært en de facto standard for modellering og informasjonsutveksling av 3D-objekter med kompleks geometrisk form. Med andre ord kalles denne typen overflater skulpturelle overflater. Skulpturelle overflater brukes i design av objekter hvis overflater ikke kan modelleres bare av fragmenter av overflater av sylindere, kjegler eller kuler. Faktisk er denne tittelen selve essensen av en slik designprosess. Som skulptør skaper man et bilde, fjerner alt overflødig og konstruerer man, endrer posisjonen til kontrollpunktene til kurver og overflater i et forsøk på å oppnå den nødvendige formen.

3 graders Bezier-overflate.

Hvilke fordeler vi har ved å bruke skulpturelle overflater

Skulpturelle overflater har mange fordeler fremfor andre designmetoder. Her er bare noen få av dem:

- Parametrisk representasjon gir mulighet for beskrivelser av nesten alle former,

- Enkel og intuitiv for designeren å endre formen på overflaten,

- Analytisk representasjon, som tillater beregning av koordinater for ethvert punkt på en overflate innenfor et område,

- Mulighet for analytisk beregning av geometriske egenskaper ved en overflate innenfor et område, for eksempel bøynings- og krumningslinjer,

- Mulighet for å overføre overflatemodellen til et annet CAD-system uten forvrengning og behov for ytterligere tilnærming og glatting,

- Utførelse av de spesifiserte betingelsene for glatthet av en overflate innenfor ett område og mulighet for analytisk sammenføyning av overflateseksjoner langs grenser.

Hvilke problemer vi møter med skulpturelle overflater

Det er imidlertid flere vanskeligheter man støter på når man håndterer disse overflatene:

- Overflatemodifiseringsprosessen forårsaker vanskeligheter for nybegynnere,

- Resultatet er sterkt avhengig av oppdelingen av skrogoverflaten i områder,

- Modellering krever kunnskap om geometriske egenskaper til kurver og overflater av denne typen,

- i motsetning til modeller der overflaten er definert av et sett med linjer som kan modifiseres, i tilfelle skulpturelle er overflatelinjer et resultat av seksjonskonstruksjon og kan ikke endres direkte..

Med fremveksten av skulpturelle overflater i utviklingen av programmer for utjevning av skipets overflate, ble eksperimentfasen, som varte i omtrent et halvt århundre, avsluttet. For tiden bruker de fleste programmene, i en eller annen form, NURBS-overflater. Det ser ut til at alle problemene med utjevning av skipets overflate allerede er løst, og det er ikke nødvendig å bruke dem igjen og igjen.

Faktisk er det det samme verktøyet som en gang var en spline, og det krever også visse ferdigheter og kunnskaper for riktig bruk. Vi har bare automatisert de rutinemessige operasjonene som brukes i overflatemodellering. Modellering av skulpturelle overflater er en kreativ prosess og gjelder ikke for slike operasjoner.

Skrogoverflate fra Shape Maker.