(57)【要約】      （修正有）【課題】特定の職人に頼ることなく船種に適したベルマウスの形状を容易に設計することができるベルマウスの設計方法を提供する。【解決手段】ベルマウスの初期形状を設定する初期形状設定工程（Ｓｔｅｐ１）と、ベルマウス等の三次元モデルをコンピュータ上で作成する三次元モデル作成工程（Ｓｔｅｐ２）と、ベルマウスの初期形状にアンカーが接触した時に回転可能となるようにベルマウスの三次元モデルの外周形状を修正する予備形状修正工程（Ｓｔｅｐ３）と、ベルマウス等の三次元モデルを用いてコンピュータ上でアンカーの収納状態の機構解析を行う機構解析工程（Ｓｔｅｐ４）と、機構解析の結果が所定の条件を満足しているか否かチェックする判定工程（Ｓｔｅｐ５）と、機構解析の結果に基づいてベルマウスの三次元モデルをコンピュータ上で修正する形状修正工程（Ｓｔｅｐ６）と、を有する。【選択図】図１
2010076521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の外板に形成されたホースパイプと、該ホースパイプを通過するチェーンにより昇降可能に配置されたアンカーと、前記ホースパイプの外端部に配置されたベルマウスと、を有する船舶におけるベルマウスの設計方法であって、
前記船舶の船種、前記ホースパイプ及び前記アンカーの形状から前記ベルマウスの初期形状を設定する初期形状設定工程と、
前記ベルマウス、前記ホースパイプ及び前記アンカーの三次元モデルをコンピュータ上で作成する三次元モデル作成工程と、
前記ベルマウス、前記ホースパイプ及び前記アンカーの三次元モデルを用いてコンピュータ上で前記アンカーの収納状態の機構解析を行う機構解析工程と、
前記機構解析の結果が所定の条件を満足しているか否かを確認する判定工程と、
前記機構解析の結果に基づいて前記ベルマウスの三次元モデルをコンピュータ上で修正する形状修正工程と、を有し、
前記機構解析工程及び前記形状修正工程を繰り返しながら前記ベルマウスの形状を決定する、ことを特徴とするベルマウスの設計方法。
【請求項２】
前記三次元モデル作成工程後に、前記ベルマウスの初期形状に前記アンカーが接触した時に回転可能となるように、前記ベルマウスの三次元モデルの外周形状を修正する予備形状修正工程を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のベルマウスの設計方法。
【請求項３】
前記初期形状設定工程は、前記ホースパイプの径から前記ベルマウスの初期形状の内径を設定する、ことを特徴とする請求項１に記載のベルマウスの設計方法。
【請求項４】
前記初期形状設定工程は、前記アンカーの大きさ及び形状から前記ベルマウスの初期形状の外径及び高さを設定する、ことを特徴とする請求項１に記載のベルマウスの設計方法。
【請求項５】
前記初期形状設定工程は、既存の船舶のベルマウス形状をＣＡＤデータに変換して船種情報と関連付けて記憶させたデータベースを用いて前記ベルマウスの初期形状の外形を設定する、ことを特徴とする請求項１に記載のベルマウスの設計方法。
【請求項６】
前記機構解析工程は、前記アンカーの収納状態に加えて、前記アンカーの格納状態又は投錨状態の機構解析を行う、ことを特徴とする請求項１に記載のベルマウスの設計方法。
【請求項７】
前記形状修正工程又は前記予備形状修正工程は、触感デバイスを使用して前記ベルマウスの三次元モデルを前記コンピュータ上で修正する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベルマウスの設計方法。
【請求項８】
前記判定工程における所定の条件は、前記アンカーの格納時の方向が常に同じ方向となること、前記アンカーの収納時に前記アンカーと前記外板とが接触しないこと、前記アンカーの格納時に前記アンカーと前記ベルマウスとが三点接触となること、であることを特徴とする請求項１に記載のベルマウスの設計方法。
【請求項９】
前記形状修正工程は、前記ベルマウスの高さを修正して、前記アンカーと前記ベルマウスとの接触点を調整する、ことを特徴とする請求項１に記載のベルマウスの設計方法。
【請求項１０】
前記形状修正工程は、前記ベルマウスの高さの最上点と最下点の差を修正して、前記アンカーの振り幅及び外板との距離を調整する、ことを特徴とする請求項１に記載のベルマウスの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶のアンカーの収容部位を構成するベルマウスの設計方法に関し、特に、コンピュータを用いてベルマウスの形状を設計することを特徴とするベルマウスの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、船舶は、甲板上に設置されたウインチと、甲板から外板を貫通して配置されたホースパイプと、該ホースパイプを通過して前記ウインチに接続されたチェーンと、該チェーンの先端に接続されたアンカーと、を有し、洋上停泊時には海底に前記アンカーを打ち込んで船舶を固定し、航行時には前記アンカーを外板側面部に収容している。そして、前記ホースパイプの外端部には、チェーンを円滑に巻き上げるとともにアンカーを安定的に固定するためのベルマウスが配置されている。かかるベルマウスは、例えば、特許文献１に記載されたように、略ドーナツ形状を有している。また、ベルマウスの形状は、船種ごとに異なるため、例えば、特許文献２に記載されたようなベルマウス模型実験装置を使用して設計されることもある。
【０００３】
具体的には、ベルマウスの形状は、以下の工程により設計されることが多い。
（１）アンカー、チェーン、ホースパイプの図面から、船種に応じた形状及びサイズを大まかに設定した初期形状を決定する。
（２）初期形状に基づき、手作業で削り及び盛りを行いながら縮尺模型を成形する。
（３）縮尺模型によりモデルテスト（アンカーの引き込みテスト等）を行う。
（４）アンカー引き込み時のチェーンの挙動とアンカーの収納状態を確認し、ベルマウスが所定の機能を満足しているか否かを検討する。
（５）検討結果に応じて、縮尺模型の成形とモデルテストを繰り返す。
（６）所定の機能を満足する形状が得られた後、縮尺模型を実寸化し図面及び二次元ＣＡＤデータを作成する。
（７）上述した（１）〜（６）の工程によりベルマウスの形状を設計した後、原寸大の樹脂製の木型を作成してベルマウスの鋳型を作成する。
【０００４】
【特許文献１】実開平６−２３８９４号公報
【特許文献２】実公平３−３１６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来のベルマウスの設計方法では、職人の経験と勘により初期形状が決定され、縮尺模型をどのように成形するか、モデルテストの結果から縮尺模型をどのように成形するか、についても職人のノウハウに依拠している。そして、かかる技能を有する職人の減少や技能伝承が問題となっている。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、特定の職人に頼ることなく船種に適したベルマウスの形状を容易に設計することができるベルマウスの設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、船舶の外板に形成されたホースパイプと、該ホースパイプを通過するチェーンにより昇降可能に配置されたアンカーと、前記ホースパイプの外端部に配置されたベルマウスと、を有する船舶におけるベルマウスの設計方法であって、前記船舶の船種、前記ホースパイプ及び前記アンカーの形状から前記ベルマウスの初期形状を設定する初期形状設定工程と、前記ベルマウス、前記ホースパイプ及び前記アンカーの三次元モデルをコンピュータ上で作成する三次元モデル作成工程と、前記ベルマウス、前記ホースパイプ及び前記アンカーの三次元モデルを用いて前記コンピュータ上で前記アンカーの収納状態の機構解析を行う機構解析工程と、前記機構解析の結果が所定の条件を満足しているか否かを確認する判定工程と、前記機構解析の結果に基づいて前記ベルマウスの三次元モデルを前記コンピュータ上で修正する形状修正工程と、を有し、前記機構解析工程及び前記形状修正工程を繰り返しながら前記ベルマウスの形状を決定する、ことを特徴とするベルマウスの設計方法が提供される。
【０００８】
前記三次元モデル作成工程後に、前記ベルマウスの初期形状に前記アンカーが接触した時に回転可能となるように、前記ベルマウスの三次元モデルの外周形状を修正する予備形状修正工程を挿入してもよい。
【０００９】
前記初期形状設定工程は、例えば、前記ホースパイプの径から前記ベルマウスの初期形状の内径を設定したり、前記アンカーの大きさ及び形状から前記ベルマウスの初期形状の外径及び高さを設定したりする工程である。また、前記初期形状設定工程は、既存の船舶のベルマウス形状をＣＡＤデータに変換して船種情報と関連付けて記憶させたデータベースを用いて前記ベルマウスの初期形状の外形を設定するようにしてもよい。
【００１０】
前記機構解析工程は、前記アンカーの収納状態に加えて、前記アンカーの格納状態又は投錨状態の機構解析を行うようにしてもよい。
【００１１】
前記形状修正工程又は前記予備形状修正工程は、触感デバイスを使用して前記ベルマウスの三次元モデルを前記コンピュータ上で修正することが好ましい。また、前記判定工程における所定の条件は、例えば、前記アンカーの格納時の方向が常に同じ方向となること、前記アンカーの収納時に前記アンカーと前記外板とが接触しないこと、前記アンカーの格納時に前記アンカーと前記ベルマウスとが三点接触となること、である。また、前記形状修正工程は、前記ベルマウスの高さを修正して、前記アンカーと前記ベルマウスとの接触点を調整してもよいし、前記ベルマウスの高さの最上点と最下点の差を修正して、前記アンカーの振り幅及び外板との距離を調整してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
上述した本発明のベルマウスの設計方法によれば、コンピュータ上で三次元モデルを作成し、機構解析を行って形状を修正するようにしたことにより、特定の職人に頼ることなく船種に適したベルマウスの形状を容易に設計することができる。また、縮尺模型や木型が不要となるため、設計時間を短縮することができるとともに、設計コストを削減することができる。さらに、本発明のベルマウスの設計方法を使用することにより、ベルマウスの三次元モデルデータを蓄積することができ、将来のベルマウスの設計に流用することができ、より迅速かつ低廉なベルマウスの設計を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図１〜図９を用いて説明する。ここで、図１は、本発明に係るベルマウスの設計方法を示す処理フロー図である。
【００１４】
図１に示すように、本発明のベルマウスの設計方法は、船舶の外板１に形成されたホースパイプ２と、ホースパイプ２を通過するチェーンにより昇降可能に配置されたアンカー３と、ホースパイプ２の外端部に配置されたベルマウス４と、を有する船舶におけるベルマウス４の設計方法であって、船舶の船種、ホースパイプ２及びアンカー３の形状からベルマウス４の初期形状を設定する初期形状設定工程（Ｓｔｅｐ１）と、ベルマウス４、ホースパイプ２及びアンカー３の三次元モデルをコンピュータ上で作成する三次元モデル作成工程（Ｓｔｅｐ２）と、ベルマウス４の初期形状にアンカー３が接触した時に回転可能となるようにベルマウス４の三次元モデルの外周形状を修正する予備形状修正工程（Ｓｔｅｐ３）と、ベルマウス４、ホースパイプ２及びアンカー３の三次元モデルを用いてコンピュータ上でアンカー３の収納状態の機構解析を行う機構解析工程（Ｓｔｅｐ４）と、機構解析の結果が所定の条件を満足しているか否かを確認する判定工程（Ｓｔｅｐ５）と、機構解析の結果に基づいてベルマウス４の三次元モデルをコンピュータ上で修正する形状修正工程（Ｓｔｅｐ６）と、を有し、機構解析工程（Ｓｔｅｐ４）及び形状修正工程（Ｓｔｅｐ６）を繰り返しながらベルマウス４の形状を決定する。
【００１５】
前記初期形状設定工程（Ｓｔｅｐ１）は、ベルマウス４の三次元形状の原型となる初期形状を設定する工程である。かかる初期形状は、船舶の船種、ホースパイプ２及びアンカー３の形状から選定される。船舶の種類とは、タンカー、客船等の船種の他、積載重量や全長等のサイズの種類も含む趣旨である。また、ホースパイプ２及びアンカー３の形状は、船体形状から予め設定されている。そして、ベルマウス４は、ホースパイプ２の外端部に配置されており、アンカー３及びアンカー３に接続されたチェーンと接触する部分であり、これらの部品と円滑に接触しなければならず、アンカー３を安定した状態で格納しなければならない。ここで、図２は、ベルマウスの初期形状を示す図であり、（Ａ）は初期形状の外観図、（Ｂ）は予備形状修正したベルマウスの外観図である。
【００１６】
図２に示したように、ベルマウス４の内径（半径）をＲ１、外径（半径）をＲ２、高さをＨとする。まず、ベルマウス４の内径Ｒ１は、ホースパイプ２の径（半径又は直径）から設定される。具体的には、ホースパイプ２の中空部とベルマウス４の中空部を滑らかに接続するために、ベルマウス４の内径Ｒ１は、ホースパイプ２の半径と同じ大きさに設定される。また、ベルマウス４の外径Ｒ２及び高さＨは、アンカー３の大きさ及び形状から設定される。例えば、アンカー３を外板１と接触しないように格納した状態を想定し、ホースパイプ２・アンカー３・外板１により囲まれた空間の大きさからベルマウス４の外径Ｒ２及び高さＨが設定される。したがって、図２（Ａ）に示すように、内径Ｒ１の中心Ｏ１と外径Ｒ２の中心Ｏ２とが一致しないように設定される場合もある。勿論、中心Ｏ１と中心Ｏ２とが一致するように設定してもよい。また、ベルマウス４の初期形状は、例えば、図２（Ａ）に示すように、中空円筒状をなすように設定される。
【００１７】
前記三次元モデル作成工程（Ｓｔｅｐ２）は、ベルマウス４、ホースパイプ２及びアンカー３の三次元モデルを作成する工程である。これらの部品の三次元モデルを作成することにより、アンカー３の挙動やベルマウス４とアンカー３との接触状況等をコンピュータ上で表現することができる。かかる三次元モデルは、市販されているコンピュータソフトウェアで作成できるもので十分である。
【００１８】
前記予備形状修正工程（Ｓｔｅｐ３）は、三次元モデル作成工程（Ｓｔｅｐ２）で作成された三次元モデルを用いて、中空円筒状の初期形状をなしているベルマウス４の形状を大まかに形状を修正する工程である。例えば、図２（Ｂ）に示したように、ベルマウス４の初期形状にアンカー３が接触した時に回転可能となるように、ベルマウス４の三次元モデルの外周形状を修正する。ここでは、図２（Ｂ）において斜線部で示すベルマウス４の角部が丸くなるように三次元モデルの外周形状を修正している。かかる三次元モデルの形状修正は、コンピュータ上におけるキーボードからのデータ入力やマウス操作による修正であってもよいが、触感デバイスを使用してもよい。触感デバイスとは、人間が物体に触れた際の触覚や力覚等の触感情報をデータに置換して人工的に表現するツールである。触感デバイスには、ペン型、グローブ型、６自由度マニピュレータ型等、種々のタイプの存在がするが、６自由度マニピュレータ型の触感デバイスを使用すると最も容易に三次元モデルの形状を修正することができる。
【００１９】
また、アンカー３とベルマウス４の三次元モデルを用いて、より具体的にベルマウス４の三次元モデルの外周形状を修正するようにしてもよい。ここで、図３は、三次元モデルを用いた予備形状修正工程を示す図であり、（Ａ）はアンカーの格納状態、（Ｂ）は予備形状修正後のベルマウス、を示している。図３（Ａ）に示すように、ベルマウス４はホースパイプ２の外端部に接続されており、アンカー３はホースパイプ２を通過するチェーンにより引っ張られてベルマウス４に接触した状態で格納される。アンカー３は、図３（Ａ）に示すように、ベルマウス４の表面の片側に傾斜して格納されることが多い。図３（Ｂ）において、Ｃ１〜Ｃ３は、アンカー３とベルマウス４の接触部を示しており、接触部Ｃ２，Ｃ３は接触部Ｃ１よりも高さが削られていることが容易に理解できる。ここまでの工程においては機構解析を行うことなく、ベルマウス４の三次元モデルを修正することができる。勿論、三次元モデルを用いた予備形状修正工程を省略し、ベルマウス４の初期形状又は図２（Ａ）に示した予備形状修正工程後の三次元モデルを用いて次工程の機構解析工程（Ｓｔｅｐ４）に移行するようにしてもよい。
【００２０】
前記機構解析工程（Ｓｔｅｐ４）は、作成した三次元モデルを用いてアンカー３やベルマウス４の挙動を解析する工程である。かかる機構解析は市販されているソフトウェアを使用することができ、例えば、エムエスシーソフトウェア株式会社製の「ＡＤＡＭＳ」やシーメンスＰＬＭソフトウェア社製の「ＮＸ  Ｄｅｓｉｇｎ」等を使用することができる。このような機構解析ソフトウェアによれば、例えば、初期状態解析（初期状態のモデルに矛盾があるか否かの解析）、静的つり合い解析（ある時刻における機構モデルの内力及び外力がつり合う状態における解析）、準静的つり合い解析（機構のある部分を時間刻みで変化させた時の各時刻における静的つり合い解析）、線形解析／固有値解析（非線形方程式により表現される機構モデルを、ある時刻に特定して線形化して行う解析）、キネマティック解析（機構に自由度がない場合における機構モデルの機構学的な運動の解析）、ダイナミック解析（機構モデルの自由度がある場合における機構モデルの機構学的な運動の解析）等の解析を行うことができる。なお、解析結果は、グラフ、データプロット、レポート、アニメーション等により表示される。
【００２１】
かかる機構解析工程（Ｓｔｅｐ４）では、アンカー３の投錨状態、チェーンの巻き取り中であるアンカー３の収納状態及びチェーンの巻き取りが終了したアンカー３の格納状態のそれぞれについて機構解析を行う。その際、機構解析のジョイント速度を変更したり、アンカー３の爪の向きを表裏で変更したり、船首引きや船尾引きの条件（例えば、重力方向の変更やモデル全体の傾倒）を与えたりしながら、種々の条件で機構解析を行うことが好ましい。
【００２２】
ここで、図４は、機構解析の状態を示す図であり、（Ａ）は鳥瞰図、（Ｂ）はアンカー後方からの側面図、（Ｃ）はアンカー前方からの側面図、（Ｄ）は上面図、である。図４に示すように、機構解析は、有限要素法等によりアンカー３やベルマウス４等をメッシュ状の要素に分割して行われる。
【００２３】
また、図５及び図６は、機構解析の結果をアニメーションで表示した場合のキャプチャー画像である。図５は、アンカー収納時におけるアンカーとベルマウスの関係を示す図であり、（Ａ）〜（Ｊ）は時系列に順に表示したものである。図５（Ａ）に示すように、ベルマウス４はホースパイプ２の外端部に接続されている。図示したベルマウス４は、取付台を備えていないものである。また、図５（Ａ）に示すように、アンカー３は爪３ａとシャンク３ｂを有する。図５では、シャンク３ｂの先端部がベルマウス４内に進入した状態からアンカー３の収納が終了する直前までを図示している。図５（Ａ）に示すように、ホースパイプ２内を通過するチェーンを引っ張っていくと、アンカー３のシャンク３ｂがベルマウス４に到達する。そして、図５（Ｂ）〜（Ｈ）に示すように、シャンク３ｂはベルマウス４の中空部の内側に接触しながら、ホースパイプ２の内部に引き込まれる。このとき、アンカー３は、爪３ａの重量、シャンク３ｂに作用するベルマウス４からの反力、チェーンの張力、シャンク３ｂの形状、チェーンの巻き取り開始時におけるアンカー３の向き等の条件から、最終的に爪３ａが下方となるように回転する。続いて、図５（Ｉ）に示すように、爪３ａがベルマウス４に接触する。図５（Ｊ）に示すように、この状態で更にシャンク３ｂがホースパイプ２内に引き込まれ、最終的にアンカーの爪３ａと反対側の面がベルマウス４に接触する。
【００２４】
図６は、アンカー収納時におけるアンカーと外板の関係を示す図であり、（Ａ）〜（Ｊ）は時系列に順に表示したものである。アンカー３は、図５と同様の条件により収納される。そして、その際にアンカー３が外板１と接触するか否かを解析している。
【００２５】
前記判定工程（Ｓｔｅｐ５）は、三次元モデルの機構解析を行った結果が所定の条件を満足しているか否かを確認する工程である。ここで、所定の条件とは、例えば、ベルマウス４の根元に取付台を有するか否かによって、以下の条件を設定することができる。
１．取付台がない場合（外板１にアンカー３を直接落とし込む場合）
（ａ）アンカー３の格納時の方向が常に一定であること。
（ｂ）アンカー３の収納時にアンカー３と外板１とが接触しないこと。
（ｃ）アンカー３の格納時は５点接触（ベルマウスと３点接触、外板と２点接触）であること。
（ｄ）アンカー３の爪３ａが倒れている方向で収納時の回転方向が変わった場合でも、前記（ａ）〜（ｃ）の条件を満たしていること。
２．取付台がある場合（格納時にアンカー３が外板１と接触しない場合）
（ａ）アンカー３の格納時の方向が常に一定であること。
（ｂ）アンカー３の収納時に取付台及びアンカー３と外板１とが接触しないこと。
（ｃ）アンカー３の格納時はベルマウスと３点接触であること。
（ｄ）アンカー３の爪３ａが倒れている方向で収納時の回転方向が変わった場合でも、前記（ａ）〜（ｃ）の条件を満たしていること。
そして、機構解析の結果がこれらの条件を満足している場合（Ｙ）は、ベルマウス４の設計を終了（エンド）する。また、機構解析の結果がこれらの条件を満足していない場合（Ｎ）は、形状修正工程（Ｓｔｅｐ６）に移行する。これらの判定は、機構解析の結果、コンピュータが自動的に判断できるように設定しておいてもよいし、図５や図６に示した解析結果を目視して判断するようにしてもよい。
【００２６】
また、判定工程（Ｓｔｅｐ５）では、アンカー３の挙動以外にアンカー３と接続されたチェーンの条件を追加するようにしてもよい。かかるチェーンの条件としては、例えば、チェーンの動きがスムーズか、チェーンが中心線上を通過しているか、チェーンがホースパイプ２の内面やデッキを擦っていないか、チェーンに曲げモーメントが生じていないか、等の項目を設定することができる。ここで、図７は、アンカー収納時におけるチェーンとベルマウスの関係を示す図であり、（Ａ）はベルマウスの正面図と拡大図、（Ｂ）は船舶の正面図と側面図、である。図７（Ａ）及び（Ｂ）に示した図は、いずれも機構解析工程（Ｓｔｅｐ４）の解析結果を示す図である。図７（Ａ）は、主として、チェーン５とベルマウス４の関係をチェックし、図７（Ｂ）は、主として、チェーン５と外板１の関係をチェックするためのものである。
【００２７】
前記形状修正工程（Ｓｔｅｐ６）は、判定工程（Ｓｔｅｐ５）の条件を満足しない場合にベルマウス４の三次元モデルの形状を修正する工程である。かかる形状修正工程（Ｓｔｅｐ６）では、例えば、ベルマウス４の高さＨを修正してアンカー３とベルマウス４との接触点を調整したり、ベルマウス４の高さＨの最上点と最下点の差を修正してアンカー３の振り幅及び外板１との距離を調整したり、取付台のないベルマウス４の場合にベルマウス４の高さＨを修正して格納時にアンカー３（爪３ａ）が外板１に接触するように調整したり、取付台のあるベルマウス４の場合にベルマウス４の高さＨを修正して格納時にアンカー３（爪３ａ）が外板１に接触しないように調整したり、アンカー３の回転方向が安定するようにベルマウス４の曲面形状を調整したり、アンカー３の収納時にアンカー３が外板１に接触しないようにベルマウス４の高さＨや曲面形状を調整したりする。これらの三次元モデルの形状修正は、予備形状修正工程（Ｓｔｅｐ３）と同様に、コンピュータ上におけるキーボードからのデータ入力やマウス操作による修正であってもよいし、触感デバイスを使用してもよい。
【００２８】
ベルマウス４の形状修正が終了したら、再び機構解析を行う。そして、判定工程（Ｓｔｅｐ５）において所定の条件を満足するまで、機構解析工程（Ｓｔｅｐ４）〜形状修正工程（Ｓｔｅｐ６）を繰り返す。ここで、図８は、ベルマウスの形状を修正した三次元モデルを示す図であり、（Ａ）は予備形状修正後のベルマウス、（Ｂ）〜（Ｆ）は機構解析工程（Ｓｔｅｐ４）〜形状修正工程（Ｓｔｅｐ６）を１〜５回繰り返した結果を示している。図８（Ｂ）では、表面がより円滑に、より明確となるように、ベルマウス４の形状が修正されている。図８（Ｃ）〜（Ｅ）では、ベルマウス４の高さ等が微調整されている。そして、最終的に図８（Ｆ）に示すような形状に決定される。
【００２９】
上述したベルマウス４の設計方法によれば、特定の職人に頼ることなく船種に適したベルマウス４の形状をコンピュータ上で容易に設計することができる。したがって、縮尺模型や木型が不要となるため、設計時間を短縮することができるとともに、設計コストを削減することができる。さらに、ベルマウス４の三次元モデルを電子データとして蓄積することができ、将来のベルマウス４の設計に流用することができ、より迅速かつ低廉なベルマウス４の設計を実現することができる。
【００３０】
ここで、図９は、本発明に係るベルマウスの設計方法を処理するシステム構成図である。図９に示したシステムは、上述したベルマウスの設計方法を実行するための一例であり、図示した構成に限定されるものではない。図９に示したように、本システムは、触感デバイス１１に接続されたコンピュータ１２を有する。コンピュータ１２は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶装置、キーボード等の入力装置及びディスプレイ等の出力装置を備え、記憶装置に機構解析を実行するソフトウェアや触感デバイス１１により三次元モデルを処理するソフトウェア等が記憶・保存されており、所定のプログラムをＣＰＵで実行することにより、所定の機構解析を行ったり、触感デバイス１１の入力により三次元モデルの形状を修正したり、することができるように構成されている。また、コンピュータ１２は、他のコンピュータやサーバー１３等が接続された電気通信回線１４に接続されている。電気通信回線１４は、通信プロトコルＴＣＰ／ＩＰを用いて種々の通信回線（電話回線、ＩＳＤＮ回線、ＡＤＳＬ回線等の公衆回線、専用回線、無線通信網）を相互に接続して構築される分散型のＩＰ網であり、このＩＰ網には、１０ＢＡＳＥ−Ｔや１００ＢＡＳＥ−ＴＸ等によるイントラネット（企業内ネットワーク）や家庭内ネットワーク等のＬＡＮも含まれる。
【００３１】
初期形状設定工程（Ｓｔｅｐ１）において、ベルマウス４の初期形状は、船舶の船種、ホースパイプ２及びアンカー３の形状から選定される。これらのデータは、サーバー１３に記憶された電子データであってもよいし、図面１５に記載されたデータであってもよい。次に、三次元モデル作成工程（Ｓｔｅｐ２）において、外板１、ホースパイプ２、アンカー３及びベルマウス４の三次元モデルはコンピュータ１２上に作成される。また、予備形状修正工程（Ｓｔｅｐ３）において、ベルマウス４の初期形状は、キーボードや触感デバイス１１等の入力装置により修正される。そして、機構解析工程（Ｓｔｅｐ４）において、コンピュータ１２に記憶された機構解析ソフトウェアを用いて三次元モデルの機構解析を行う。その解析結果に基づいて、形状修正工程（Ｓｔｅｐ６）において、キーボードや触感デバイス１１等の入力装置によりベルマウス４の形状を修正する。
【００３２】
最終的にベルマウス４の形状が決定したら、ベルマウス４の形状を表現する電子データ（例えば、ＣＡＤデータ）をコンピュータ１２やサーバー１３に保存しておく。このとき、ベルマウス４の形状データは、船舶の船種やホースパイプ２及びアンカー３の形状と関連付けて保存してデータベース化しておくことが好ましい。このように、ベルマウス４の形状データを蓄積しておくことにより、既存の船舶のベルマウス形状をＣＡＤデータに変換して船種情報と関連付けて記憶させたデータベースを用いてベルマウス４の初期形状の外形を設定することができる。したがって、ベルマウス４のデータベースが充実すればするほど、ベルマウス４の初期形状を最終的な設計形状に近づけることができ、機構解析工程（Ｓｔｅｐ４）や形状修正工程（Ｓｔｅｐ６）の負荷を軽減して、容易かつ迅速にベルマウス４の形状を決定することができる。また、同じ条件の船舶については、三次元モデル作成工程（Ｓｔｅｐ２）〜形状修正工程（Ｓｔｅｐ６）を省略してベルマウス４の形状を決定することができる。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の実施例について説明する。ここで、図１０は、本発明を用いたベルマウスの設計方法の実施例を示す図であり、（Ａ）は船尾側から見たアンカー収納後の状態、（Ｂ）は接触時の反力計算結果の一例、である。
【００３４】
（１）機構解析の概要
機構解析とは、複数の部品で構成されている機械システムにおける時間領域での運動を計算するためのＣＡＥ（Computer Aided Engineering）ツールである。通常全ての部品は、変形を考慮しない剛体として扱われ、アッセンブリを構成する部品間に機構や力を定義し、その自由度にしたがってモデルを連動させたり、部品間に作用する反力等の力学計算をしたりする。すなわち、機構解析とは、運動シミュレーション、干渉チェック、力学計算を意味する。実施例において使用した機構解析ソフトウェア「ＮＸ  Ｄｅｓｉｇｎ」には「NX Motion Simulation-RecurDyn」が含まれており、剛体マルチボディー及び静的平衡に関するキネマティックスとダイナミックスモーション解析を行うことができる。なお、「Recur」は「Recursive method（再起的方法）」のことで、互いに連結された隣接する物体間の相対座標により運動方程式を記述し、座標の数を減らして計算効率を上げる手法である。また、例えば、アンカー・チェーンの収納に関する機構解析を行うためには、リンクの定義、ジョイント定義、三次元接触定義の３つが必要となる。具体的には、（１）リンクの定義：機構解析に使用するモデルひとつひとつの結合を個別に定義する、（２）ジョイント定義：固定、回転、スライド等の動きを定義する、（３）三次元接触定義：接触の計算をさせたいモデル同士を指定して定義する。これらの定義付けが完了した時点で機構解析を行う。
【００３５】
（２）機構解析結果
アンカー・チェーン引上げ時のジョイントにはスライドを定義する。ジョイント対象には、チェーンの先端のモデルを選択し、スライドする方向を決定し、スライドする速度を入力する。さらに時間を入力することで、移動距離が決定する。先端のチェーンが動くと、後に続くアンカー・チェーンには三次元接触定義が付けられているので、接触して引っ張られることとなる。実際の引き込みは、アンカーの爪が船体側と外側に向いている状態の２パターンが存在する。外側の状態での引き込みでは、まずアンカーの爪がベルマウスの船首側に接触し、最終的に船尾側を向いて固定される。その間、アンカーはベルマウスの船首側と上部を擦り回転している。船体側の状態での引き込みでは、ベルマウスの下部から船尾側を擦り、逆回転をしながら同じ位置に固定される。この２パターンについての機構解析を行い、三次元ＣＡＤ上での動作を確認した結果、縮尺模型によるモデルテストとほぼ同じ動作を再現することができた。図１０（Ａ）は、機構解析結果の一部を示す図であり、船尾側から見たアンカー収納後の状態を示している。
【００３６】
（３）最終形状の決定
図１０（Ａ）に示したように、機構解析の結果、アンカーの収納状態を再現できた場合、揚描途中及び収納状態においても満足できる状態であれば、アンカーの収納状態を再現できた形状がベルマウスの最終形状となる。しかし、揚描途中や収納状態において、船体に過大な力が働く等の不具合がある場合には、ベルマウスの三次元モデルを修正し、再び機構解析を行う必要がある。ここで、接触時の反力計算結果の一例を図１０（Ｂ）に示す。図１０（Ｂ）において、縦軸は接触部の部材相互の反力（Ｎ）、横軸はアンカー・チェーンの引き込み時間経過（秒）を示している。また、Ｆ１（◆）はシャックルとアンカー本体を繋ぐジョイントの反力、Ｆ２（□）はアンカー爪とアンカー本体を繋ぐジョイントの反力である。図１０（Ｂ）に示すように、シャックルとアンカー本体及びアンカー爪とアンカー本体を繋ぐジョイントには、アンカーがベルマウスに接触した辺りから大きな変化が現れた（図中のＲ部分）。この変化は、アンカー本体が収納されていく際に、爪部分がベルマウスに引っ掛かってアンカー本体との間で生じた反力を意味している。このように、アンカーの収納途中において過大な反力が働く場合には、かかる反力が生じなくなるまで又は問題ない程度の大きさになるまで、ベルマウスの三次元モデルの修正と機構解析を繰り返す。例えば、アンカー・チェーンの引き込み時間経過が１０秒付近におけるＦ１及びＦ２の凸部程度であれば、ベルマウスの三次元モデルの修正と機構解析を繰り返す必要はない。
【００３７】
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るベルマウスの設計方法を示す処理フロー図である。
【図２】ベルマウスの初期形状を示す図であり、（Ａ）は初期形状の外観図、（Ｂ）は予備形状修正したベルマウスの外観図である。
【図３】三次元モデルを用いた予備形状修正工程を示す図であり、（Ａ）はアンカーの格納状態、（Ｂ）は予備形状修正後のベルマウス、を示している。
【図４】機構解析の状態を示す図であり、（Ａ）は鳥瞰図、（Ｂ）はアンカー後方からの側面図、（Ｃ）はアンカー前方からの側面図、（Ｄ）は上面図、である。
【図５】アンカー収納時におけるアンカーとベルマウスの関係を示す図であり、（Ａ）〜（Ｊ）は時系列に順に表示したものである。
【図６】アンカー収納時におけるアンカーと外板の関係を示す図であり、（Ａ）〜（Ｊ）は時系列に順に表示したものである。
【図７】アンカー収納時におけるチェーンとベルマウスの関係を示す図であり、（Ａ）はベルマウスの正面図と拡大図、（Ｂ）は船舶の正面図と側面図、である。
【図８】ベルマウスの形状を修正した三次元モデルを示す図であり、（Ａ）は予備形状修正後のベルマウス、（Ｂ）〜（Ｆ）は機構解析工程（Ｓｔｅｐ４）〜形状修正工程（Ｓｔｅｐ６）を１〜５回繰り返した結果を示している。
【図９】本発明に係るベルマウスの設計方法を処理するシステム構成図である。
【図１０】本発明を用いたベルマウスの設計方法の実施例を示す図であり、（Ａ）は船尾側から見たアンカー収納後の状態、（Ｂ）は接触時の反力計算結果の一例、である。
【符号の説明】
【００３９】
１  外板
２  ホースパイプ
３  アンカー
３ａ  シャンク
３ｂ  爪
４  ベルマウス
５  チェーン
１１  触感デバイス
１２  コンピュータ
１３  サーバー
１４  電気通信回線
１５  図面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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