Generalized B-spline surfaces for ship hull form representation and modeling
Dr.-Ing. Sebastian Greshake, D5 Software GmbH (Naval Architect), Düsseldorf, Diss. Universität Rostock, Georg-Weinblum-Preisträger 2021
Die Modellierung der Schiffsform basiert zumeist auf der Interpolation von Kurven. Diese Methode erfordert vom Anwender die Eingabe eines Kurvennetzwerkes, das von der eingesetzten Software mit Flächen interpoliert wird. In der Praxis ist dies jedoch insgesamt ein zeitaufwändiger Prozess, wobei insbesondere das Straken einen erheblichen Zeitaufwand darstellt.
Für die Repräsentation der Flächen werden üblicherweise B-Splineflächen eingesetzt. Diese sind auf Basis eines Tensorproduktes konstruiert und deswegen auf vierseitige Flächen beschränkt. Es wird dargestellt, dass der in der Praxis festgestellte Aufwand für die Schiffsformmodellierung, wesentlich in dieser Einschränkung begründet ist. Aus diesem Grund werden verallgemeinerte B-Splineflächen eingeführt, die auch beliebig komplexe Flächen repräsentieren können und deren Anwendung für die Schiffsformmodellierung ist für verschiedene Schiffstypen gezeigt.
Es wird festgestellt, dass verallgemeinerte B-Splineflächen den Stand der Technik bei der Schiffsformmodellierung in Bezug auf den Zeitaufwand und auch die erreichbare Qualität der erzeugten Flächen deutlich übertreffen.
Generalized B-spline surfaces for ship hull form representation and modeling
Ship hull form modeling is currently based on the interpolation of curve networks. This method is based on a user-defined network of curves which is smoothly interpolated by tensor-product B-spline patches to obtain a surface representation of the hull form. It is, however, well-known that hull form modeling and especially fairing based on this approach is a fairly time-consuming process in practice.
It is shown that the challenges in hull form modeling faced today, are inherently linked to limitation of tensor-product B-splines to four-sided surfaces. Generalized B-splines are introduced to overcome this limitation and the application of generalized B-splines in the context of ship hull form modeling is demonstrated for a range of different vessel types.
It is concluded that generalized B-splines clearly outperforms the state-of-the-art in hull form modeling in terms of the modeling performance and especially quality of the generated surfaces.
