(57)【要約】【課題】  漁業などに使用する各種網地の水中での形状や運動をコンピュータにシュミレーションさせる。【解決手段】  コンピュータに水中で流れがある場合の網地形状の変化をシュミレーションさせ画像として表示させるためのプログラムであって、シュミレーションさせようとする網について脚の長さや結節数や網糸の太さを入力するための網条件入力手段と、水中での網の移動速度や抵抗を設定するための環境条件設定手段と、前記の網条件と環境条件に基づき、網地の各任意結節部・脚部の時間経過に伴う位置を演算する結節部・脚部位置演算手段と、結節部・脚部位置手段の演算結果に基づき網地形状を特定するための網地形状演算手段と、特定された網地形状を画像として表示するための出力手段とを有する。【選択図】        図４
2005245207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピューターに水中で流れがある場合の網地形状の変化をシミュレーションさせ画像として表示させるためのプログラムであって、コンピューターを、
シミュレーションさせようとする網について（１）網糸の太さ，（２）網脚の長さ，（３）結節の大きさ，（４）網地の大きさ，（５）網地材料の比重，（６）縮結，（７）網脚の角度，（８）付加質量係数，（９）抗力係数，を設定するための網条件設定手段、
水中での網の移動速度や抵抗を設定するために、（１）流体密度，（２）流向・流速、を設定するための環境条件設定手段、
前記の網条件設定手段により設定された網条件と、環境条件設定手段により設定された環境条件に基づき、
網地の各任意結節部・脚部の時間経過に伴う位置を演算する結節部・脚部位置演算手段、
結節部・脚部位置演算手段の演算結果に基づき網地形状を特定するための網地形状演算手段、
網地形状演算手段により特定された網地形状を画像として表示するための網地形状表示出力手段、
として機能させることを特徴とする網地形状シミュレーションプログラム。
【請求項２】
請求項１に加え、コンピューターを
網地の各任意結節部・脚部の時間経過に伴う張力を演算する結節部・脚部張力演算手段、
計算された各脚部張力と結節部張力を画像として表示するための張力表示出力手段、
として機能させることを特徴とする網地形状シミュレーションプログラム。
【請求項３】
張力の強弱により張力表示の色を変更するようにした請求項２記載の網地形状シミュレーションプログラム。
【請求項４】
コンピューターに水中で流れがある場合の漁網の変化をシミュレーションさせ画像として表示させるためのプログラムであって、コンピューターを、
シミュレーションさせようとする網について（１）網糸の太さ，（２）網脚の長さ，（３）結節の大きさ，（４）網地の大きさ，（５）網地材料の比重，（６）縮結，（７）網脚の角度，（８）付加質量係数，（９）抗力係数、を設定するための網条件設定手段、
使用する付属具の種類とその種類に応じた物理的条件を設定するための付属具条件設定手段、
水中での網と付属具の移動速度や抵抗を設定するために、（１）流体密度，（２）流向・流速、を設定するための環境条件設定手段、
前記の網条件設定手段により設定された網条件と、付属具条件設定手段により設定された付属具条件と、環境条件設定手段により設定された環境条件に基づき、
網地の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う位置を演算する結節部・脚部・付属具位置演算手段、
結節部・脚部・付属具位置演算手段の演算結果に基づき網地形状を特定するための網地形状演算手段、
網地形状演算手段と結節部・脚部・付属具位置演算手段により特定された網地形状と付属具位置を画像として表示するための網地形状・付属具表示出力手段、
として機能させることを特徴とする漁網シミュレーションプログラム。
【請求項５】
請求項４に加え、コンピューターを
網地の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う張力を演算する結節部・脚部・付属具張力演算手段、
計算された各脚部張力と結節部張力及び付属具張力を画像として表示するための張力表示出力手段、
として機能させることを特徴とする漁網シミュレーションプログラム。
【請求項６】
張力の強弱により張力表示の色を変更するようにした請求項５記載の漁網シミュレーションプログラム。
【請求項７】
コンピューターに漁撈中の漁撈状況をシミュレーションさせ画像として表示させるためのプログラムであって、コンピューターを、
漁撈に使用する網について（１）網糸の太さ，（２）網脚の長さ，（３）結節の大きさ，（４）網地の大きさ，（５）網地材料の比重，（６）縮結，（７）網脚の角度，（８）付加質量係数，（９）抗力係数、を設定するための網条件設定手段、
使用している付属具の種類とその種類に応じた物理的条件を設定するための付属具条件設定手段、
漁撈中の網と付属具の移動速度や抵抗を設定するために、（１）流体密度，（２）流向・流速、を設定するための環境条件設定手段、
操業に使用する漁船について、漁撈ウインチの能力とワイヤロープの太さと長さ、漁船の大きさ及び主機関出力とプロペラピッチ、を設定するための漁船条件設定手段、
操業中の漁船について、漁撈ウインチのワイヤロープの繰出長さと速度及び巻き込み長さと巻き速度と角度並びに張力、オッターボード等の拡網部材の間隔と網間隔、漁船のプロペラ回転数と舵角、曳航馬力、位置測定機器に基づく漁船及び漁具位置、対地速力と対水速力、を設定するための操業条件設定手段、
操業中の自然環境について、水温，潮流の流向・流速、波について波高と波長と周期、風について風向・風速、を設定するための自然条件設定手段、
前記の網条件設定手段により設定された網条件と、付属具条件設定手段により設定された付属具条件と、環境条件設定手段により設定された環境条件と、漁船条件設定手段により設定された漁船条件と、操業条件設定手段により設定された操業条件と、自然条件設定手段により設定された自然条件に基づき、
網地の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う漁船との相対位置を演算する結節部・脚部・付属具相対位置演算手段、
結節部・脚部・付属具位置演算手段の演算結果に基づき漁網形状を特定するための漁網形状演算手段、
漁網形状演算手段と結節部・脚部・付属具相対位置演算手段により特定された漁網形状と付属具位置を画像として表示するための漁網・付属具表示出力手段、
として機能させることを特徴とする漁撈シミュレーションプログラム。
【請求項８】
請求項７に加え、コンピューターを
網地の各任意結節部・脚部と付属具の時間経過に伴う張力を演算する結節部・脚部・付属具張力演算手段、
計算された各脚部張力と結節部張力及び付属具張力を画像として表示するための張力表示出力手段、
として機能させることを特徴とする漁撈シミュレーションプログラム。
【請求項９】
張力の強弱により張力表示の色を変更するようにした請求項８記載の漁撈シミュレーションプログラム。
【請求項１０】
コンピューターを用いて漁撈中の漁撈状況を任意の画像表示装置に視覚的に表示させるためのシステムであって、
漁撈に使用する網について（１）網糸の太さ，（２）網脚の長さ，（３）結節の大きさ，（４）網地の大きさ，（５）網地材料の比重，（６）縮結，（７）網脚の角度，（８）付加質量係数，（９）抗力係数、を設定するための網条件設定手段と、
使用している付属具の種類とその種類に応じた物理的条件を設定するための付属具条件設定手段と、
漁撈中の網と付属具の移動速度や抵抗を設定するために、（１）流体密度，（２）流向・流速、を設定するための環境条件設定手段と、
操業に使用する漁船について、漁撈ウインチの能力とワイヤロープの太さと長さ、漁船の大きさ及び主機関出力とプロペラピッチ、を設定するための漁船条件設定手段と、
操業中の漁船について、漁撈ウインチのワイヤロープの繰出長さと速度及び巻き込み長さと巻き速度と角度並びに張力、オッターボード等の拡網部材の間隔と網間隔、漁船のプロペラ回転数と舵角、曳航馬力、位置測定機器に基づく漁船及び漁具位置、対地速力と対水速力、を設定するための操業条件設定手段と、
操業中の自然環境について、水温，潮流の流向・流速、波について波高と波長と周期、風について風向・風速、を設定するための自然条件設定手段と、
操業中の探魚・集魚情報について、魚群探知機に基づく魚探及び海底情報、スキャニングソナーに基づくソナー情報、集魚灯や流れモノ等の集魚情報、を設定するための探魚・集魚情報設定手段と、
前記の網条件設定手段により設定された網条件と、付属具条件設定手段により設定された付属具条件と、環境条件設定手段により設定された環境条件と、漁船条件設定手段により設定された漁船条件と、操業条件設定手段により設定された操業条件と、自然条件設定手段により設定された自然条件と、探魚・集魚情報設定手段により設定された探魚・集魚情報に基づき、
網地の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う漁船との相対位置を演算する結節部・脚部・付属具相対位置演算手段と、
漁網形状演算手段と結節部・脚部・付属具相対位置演算手段により特定された漁網形状と付属具位置を画像として表示するための漁網・付属具表示出力手段と、
魚群探知機による魚探及び海底情報とスキャニングソナーによるソナー情報を画像として表示するための魚群表示出力手段と、を備え
漁網・付属具表示出力手段による漁網・付属具のシミュレーション画像と魚群表示出力手段による魚群画像を画像合成手段により合成して同時に表示するようにしたことを特徴とする漁撈コントロールシステム。
【請求項１１】
請求項１０に加え、
網地の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う張力を演算する結節部・脚部・付属具張力演算手段と、
計算された各脚部張力と結節部張力及び付属具張力を画像として表示するための張力表示出力手段と、
を備えたことを特徴とする漁撈コントロールシステム。
【請求項１２】
張力の強弱により張力表示の色を変更するようにした請求項１１記載の漁撈コントロールシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は漁業などに使用する各種網地の水中での形状や運動をコンピューターにシミュレーションさせるための網地形状シミュレーションプログラムに関するものであり、水中内での網地の挙動の汎用的な数値シミュレーションを実行できるようにしたものである。
【０００２】
また、この網地形状シミュレーションを漁網に適用し、漁網及び付属具のシミュレーションを行い、さらに漁撈中の漁網及び付属具のシミュレーションを行えるようにしたものである。
【０００３】
さらにまた、この漁撈中の漁網及び付属具のシミュレーションと魚群探知機などからの魚群情報や海底情報を画像として合成して表示し、漁具と魚群の動向をリアルタイムに把握できるようにするとともに、その情報をもって操船や漁撈機器の操作を自動または手動でコントロールすることができるようにしたものである。また、実際の漁撈中に海中において網がどのような形状になっているかを、その時の漁撈環境に則して推測してその時の状況に適した網のセットを可能として、漁獲量の増大とともに選択的漁法を容易化して資源管理を可能とし、さらにまた操業中の漁船・漁具事故の未然防止や把握・軽減化に寄与する漁撈コントロールシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００４】
網漁具の製作では、水中で網地が期待通りの形状になるか、漁具に作用する荷重がどの程度になるのか設計段階で推定する必要がある。そのため従来から水槽模型実験を実施することでこれらを推定するという方法が一般的に適用されている。水槽模型実験では実物の縮尺模型を作製し、これを大型回流水槽や曳航水槽と呼ばれる専用実験施設に計測器と共に設置して行っている。
【０００５】
また、漁網が実際の使用時に海中でどのような形状となっているかを確認するためには例えば漁船から漁網に対し超音波パルスを送信してこの受信をコンピューター処理して漁網の形状を確認するような方法も提案されている。
【特許文献１】特開平９−１６６６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このような方法では模型の作製などの実験準備から水槽での実際での実験や解析などに多くの時間を要し、また経済的なコストも大きい。その上実験内容を変更する度に新たに縮尺模型を作製する必要があり、更に時間的，経済的なコストは大きいものとなる。
【０００７】
一方、近年では漁獲対象とする魚種だけを選択的に漁獲する選択的漁獲手法の開発が急務となっていることから、網漁具の運用中の挙動や網地の目一つの形状までが詳細に把握される必要性が生じている。
【０００８】
しかし、こうした要求には水槽模型実験ではもはや対応できない状況にある。水槽模型実験では網糸に作用する張力分布など詳細な物理量を把握するにも限界があり、網漁具の運用中の挙動や網地の目一つの形状までもを詳細に把握することは不可能であった。
【０００９】
さらに、実際の漁撈中に海中において網がどのような形状になっているかを、その時の漁撈環境に則して推測することができれば、その時の状況に適した網のセットをすることが可能となり、漁獲量の増大とともに選択的漁法が容易となり資源管理が可能となる。
【００１０】
但し、漁撈中の網地形状をシミュレーションするためには、実験室的な網地形状のシミュレーションに加えて、その時の漁場環境や漁撈条件を加味してシミュレーションを行わないと、正しいシミュレーション結果を得ることはできない。
【００１１】
また、実際の漁網を漁船で使用中にその位置を確認するようにした前記特許出願は、海中での漁網の詳細な形状まで確認することはできなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、この発明にかかる網地形状シミュレーションプログラムは前記問題点を解決するために、コンピューターに水中で流れがある場合の網地形状の変化をシミュレーションさせ画像として表示させるためのプログラムであって、コンピューターを、シミュレーションさせようとする網について（１）網糸の太さ，（２）網脚の長さ，（３）結節の大きさ，（４）網地の大きさ，（５）網地材料の比重，（６）縮結，（７）網脚の角度，（８）付加質量係数，（９）抗力係数、を設定するための網条件設定手段、水中での網の移動速度や抵抗を設定するために、（１）流体密度，（２）流向・流速、を設定するための環境条件設定手段、前記の網条件設定手段により設定された網条件と、環境条件設定手段により設定された環境条件に基づき、網地の各任意結節部・脚部の時間経過に伴う位置を演算する結節部・脚部位置演算手段、結節部・脚部位置演算手段の演算結果に基づき網地形状を特定するための網地形状演算手段、網地形状演算手段により特定された網地形状を画像として表示するための網地形状表示出力手段、として機能させるものである。
【００１３】
そして上記に加え、コンピューターを、網地の各任意結節部・脚部の時間経過に伴う張力を演算する結節部・脚部張力演算手段、計算された各脚部張力と結節部張力を画像として表示するための張力表示出力手段、として機能させ、さらに張力の強弱により張力表示の色を変更するようにしたものである。
【００１４】
また、この発明にかかる漁網シミュレーションプログラムは、コンピューターに水中で流れがある場合の漁網の変化をシミュレーションさせ画像として表示させるためのプログラムであって、コンピューターを、シミュレーションさせようとする網について（１）網糸の太さ，（２）網脚の長さ，（３）結節の大きさ，（４）網地の大きさ，（５）網地材料の比重，（６）縮結，（７）網脚の角度，（８）付加質量係数，（９）抗力係数、を設定するための網条件設定手段、使用する付属具の種類とその種類に応じた物理的条件を設定するための付属具条件設定手段、水中での網と付属具の移動速度や抵抗を設定するために、（１）流体密度，（２）流向・流速、を設定するための環境条件設定手段、前記の網条件設定手段により設定された網条件と、付属具条件設定手段により設定された付属具条件と、環境条件設定手段により設定された環境条件に基づき、網地の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う位置を演算する結節部・脚部・付属具位置演算手段、結節部・脚部・付属具位置演算手段の演算結果に基づき網地形状を特定するための網地形状演算手段、網地形状演算手段と結節部・脚部・付属具位置演算手段により特定された網地形状と付属具位置を画像として表示するための網地形状・付属具表示出力手段、として機能させるものである。
【００１５】
そして上記に加え、コンピューターを網地の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う張力を演算する結節部・脚部・付属具張力演算手段、計算された各脚部張力と結節部張力及び付属具張力を画像として表示するための張力表示出力手段、として機能させ、さらに張力の強弱により張力表示の色を変更するようにしたものである。
【００１６】
さらに、この発明にかかる漁撈シミュレーションプログラムは、コンピューターに漁撈中の漁撈状況をシミュレーションさせ画像として表示させるためのプログラムであって、コンピューターを、漁撈に使用する網について（１）網糸の太さ，（２）網脚の長さ，（３）結節の大きさ，（４）網地の大きさ，（５）網地材料の比重，（６）縮結，（７）網脚の角度，（８）付加質量係数，（９）抗力係数、を設定するための網条件設定手段、使用している付属具の種類とその種類に応じた物理的条件を設定するための付属具条件設定手段、漁撈中の網と付属具の移動速度や抵抗を設定するために、（１）流体密度，（２）流向・流速、を設定するための環境条件設定手段、操業に使用する漁船について、漁撈ウインチの能力とワイヤロープの太さと長さ、漁船の大きさ及び主機関出力とプロペラピッチ、を設定するための漁船条件設定手段、操業中の漁船について、漁撈ウインチのワイヤロープの繰出長さと速度及び巻き込み長さと巻き速度と角度並びに張力、オッターボード等の拡網部材の間隔と網間隔、漁船のプロペラ回転数と舵角、曳航馬力、位置測定機器に基づく漁船及び漁具位置、対地速力と対水速力、を設定するための操業条件設定手段、操業中の自然環境について、水温，潮流の流向・流速、波について波高と波長と周期、風について風向・風速、を設定するための自然条件設定手段、前記の網条件設定手段により設定された網条件と、付属具条件設定手段により設定された付属具条件と、環境条件設定手段により設定された環境条件と、漁船条件設定手段により設定された漁船条件と、操業条件設定手段により設定された操業条件と、自然条件設定手段により設定された自然条件に基づき、網地の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う漁船との相対位置を演算する結節部・脚部・付属具相対位置演算手段、結節部・脚部・付属具相対位置演算手段の演算結果に基づき漁網形状を特定するための漁網形状演算手段、漁網形状演算手段と結節部・脚部・付属具相対位置演算手段により特定された漁網形状と付属具位置を画像として表示するための漁網・付属具表示出力手段、として機能させるものである。
【００１７】
そして上記に加え、コンピューターを、網地の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う張力を演算する結節部・脚部・付属具張力演算手段、計算された各脚部張力と結節部張力及び付属具張力を画像として表示するための張力表示出力手段、として機能させ、さらに張力の強弱により張力表示の色を変更するようにしたものである。
【００１８】
一方、この発明にかかる漁撈コントロールシステムは、コンピューターを用いて漁撈中の漁撈状況を任意の画像表示装置に視覚的に表示させるためのシステムであって、漁撈に使用する網について（１）網糸の太さ，（２）網脚の長さ，（３）結節の大きさ，（４）網地の大きさ，（５）網地材料の比重，（６）縮結，（７）網脚の角度，（８）付加質量係数，（９）抗力係数、を設定するための網条件設定手段と、使用している付属具の種類とその種類に応じた物理的条件を設定するための付属具条件設定手段と、漁撈中の網と付属具の移動速度や抵抗を設定するために、（１）流体密度，（２）流向・流速、を設定するための環境条件設定手段と、操業に使用する漁船について、漁撈ウインチの能力とワイヤロープの太さと長さ、漁船の大きさ及び主機関出力とプロペラピッチ、を設定するための漁船条件設定手段と、操業中の漁船について、漁撈ウインチのワイヤロープの繰出長さと速度及び巻き込み長さと巻き速度と角度並びに張力、オッターボード等の拡網部材の間隔と網間隔、漁船のプロペラ回転数と舵角、曳航馬力、位置測定機器に基づく漁船及び漁具位置、対地速力と対水速力、を設定するための操業条件設定手段と、操業中の自然環境について、水温，潮流の流向・流速、波について波高と波長と周期、風について風向・風速、を設定するための自然条件設定手段と、操業中の探魚・集魚情報について、魚群探知機に基づく魚探及び海底情報、スキャニングソナーに基づくソナー情報、集魚灯や流れモノ等の集魚情報、を設定するための探魚・集魚情報設定手段と、前記の網条件設定手段により設定された網条件と、付属具条件設定手段により設定された付属具条件と、環境条件設定手段により設定された環境条件と、漁船条件設定手段により設定された漁船条件と、操業条件設定手段により設定された操業条件と、自然条件設定手段により設定された自然条件と、探魚・集魚情報設定手段により設定された探魚・集魚情報に基づき、網地の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う漁船との相対位置を演算する結節部・脚部・付属具相対位置演算手段と、漁網形状演算手段と結節部・脚部・付属具相対位置演算手段により特定された漁網形状と付属具位置を画像として表示するための漁網・付属具表示出力手段と、魚群探知機による魚探及び海底情報とスキャニングソナーによるソナー情報を画像として表示するための魚群表示出力手段と、を備え、漁網・付属具表示出力手段による漁網・付属具のシミュレーション画像と魚群表示出力手段による魚群画像を画像合成手段により合成して同時に表示するようにしたものである。
【００１９】
そして上記に加え、網地の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う張力を演算する結節部・脚部・付属具張力演算手段と、計算された各脚部張力と結節部張力及び付属具張力を画像として表示するための張力表示出力手段と、を備え、さらに張力の強弱により張力表示の色を変更するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の効果としては、従来は水中での網地の形状や網糸に作用する張力の観察や測定は、実物を直接現場で観察するほかは大型実験水槽内で模型実験を行う以外に方法はなかった。本発明の数値計算方法を用いればパーソナルコンピューター上で水中内の網地形状や網糸張力が詳細に把握できるようになり、現場観察や水槽実験を実施する必要もなく、労力や経済的・時間的なコストが大幅に削減できる。製品開発支援に極めて大きな効果をもたらすことが期待される。
【００２１】
また、操業中の漁船において漁網を含めた漁撈状況をヴァーチャル的に細部まで確認することができるので、その時の状況に合わして最適な操業情況を設定することができる。よって、選択的漁法が可能となり資源管理を図りながら適切な操業を行うことができることになる。
【００２２】
さらに、漁撈コントロールシステムとして魚群情報と組み合わせることにより、コンピューターで推定した漁撈状況と魚群探知機等による魚群情報を一つの画面で合成して表示することにより、漁具と魚群の動向をリアルタイムに把握でき、その情報に基づき操船や漁撈機器の操作を自動または手動でコントロールすることが可能となり、ひいては操業中の漁船・漁具事故の未然防止や把握・軽減化に寄与する。そして結果として、漁獲量の増大とともに選択的漁法が容易となり資源管理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
まず、本発明において網地形状をコンピューターを用いて計算するための計算手法を図１〜図３に基づいて説明する。
【００２４】
図１は網地の形状と張力を推定するための計算用モデルの概念図である。網地は結節部分に配置された質点Ａ、脚部分に配置された質点Ｂと質量の無視できるバネＣが接合されていると仮定する。質量は質点のみに集中し、質点とそれを結ぶバネはバネの引張力以外にお互いに拘束されないものとしてモーメントは考慮しないものとする。網地の形状はある時刻での各質点の座標位置を算定することで求められる。質点の座標位置は質点について導出された運動方程式を解くことで算出される。
【００２５】
初めに、結節に配置された質点の運動方程式の導出について説明する。
図２のようにｘ，ｙ，ｚの直交座標系を定義し、質点位置は（ｘ，ｙ，ｚ）で定義できるものとする。網地は静止流体中かあるいは時空間的に均一な流れの中に存在するものと仮定する。網地に作用する流体力（抗力および付加質量力）は質点のみに作用し、結節に配置された質点形状は球と仮定して抗力および付加質量力の大きさは流向により変化しないものとすれば、質点に関する運動方程式は次式で表すことができる。
【００２６】
【数１】
2005245207.tif 000003
・・・１
【００２７】
ただし、αは質点の加速度ベクトル、Ｔは質点に作用するバネから作用を受ける張力ベクトル、Ｆは抗力ベクトル、Ｗ，Ｂはそれぞれ重力と浮力のベクトルを表す。これらのベクトルは空間ベクトルなので３次元成分である。Ｍi ，ΔＭi はそれぞれ質点の質量および付加質量を表している。付加質量は流向により変化しないと仮定しているので、方向性に依存しない定数として次式で定義する。
【００２８】
【数２】
2005245207.tif 000004
・・・２
【００２９】
ここに、ρ，ＣM ，Ｖ0 はそれぞれ流体密度，付加質量係数，質点の体積である。
質点ｉにそれぞれのバネから作用する張力の大きさは次のように表す。
【００３０】
【数３】
2005245207.tif 000005
・・・３
【００３１】
ただし、Ｌはバネの自然長、ｋは線形バネ定数である。ｉ−ｊ間の距離がＬより小さい場合はＴj ＝０とする。したがって，質点ｉから他の質点ｊを結ぶ方向の各単位ベクトルをＥj として，その成分をＥj ＝（ｅjx，ｅjy，ｅjz）とすれば、１式中の質点ｉに作用する張力ベクトルＴのｘ，ｙ，ｚ方向成分はそれぞれ次式で表せる。
【００３２】
【数４】
2005245207.tif 000006
・・・４
【００３３】
1 式中の質点ｉに作用する抗力ベクトルＦのｘ，ｙ，ｚ成分は流体の定常流速をＶ＝（ｕ，ｖ，ｗ）として次式で表すものとする。
【００３４】
【数５】
2005245207.tif 000007
・・・５
【００３５】
ここで、ＣD ，Ｓはそれぞれ抗力係数，質点の投影面積を表し、ｘi'，ｙi'，ｚi'はそれぞれｘi ，ｙi ，ｚi の時間に関する１階微分を表している。また，前述したとおり抗力は流向に依存しないものと仮定するので各成分のＣD ，Ｓはそれぞれ等しい値とする。ただし、ＣD は流速によってその値は変化することが予想されるのでレイノルズ数の関数Ｒｅとして次式で与えられるものとする。
【００３６】
【数６】
2005245207.tif 000008
・・・６
【００３７】
ここで、レイノルズ数Ｒｅは球の直径を代表長さとしている。
１式中の重力Ｗと浮力Ｂはそれぞれの大きさをｗ0 ，ｂとすると次式のように表すことができる。
【００３８】
【数７】
2005245207.tif 000009
・・・７
【００３９】
２〜７式を１式に代入すると質点ｉの加速度α＝（ｘi"，ｙi"，ｚi"）に関して次式が得られる。
【００４０】
【数８】
2005245207.tif 000010
・・・８
【００４１】
抗力の負号は運動方向に対して逆向きに作用することを表している。８式から右辺は質点ｉ，ｊの位置（ｘi ，ｙi ，ｚi ），（ｘj ，ｙj ，ｚj ）および質点ｉの速度成分（ｘi'，ｙi'，ｚi'）の関数となるから、
α＝（ｘi"，ｙi"，ｚi"）＝（ｄｘi'／ｄｔ，ｄｙi'／ｄｔ，ｄｚi'／ｄｔ）に対して次式の関係が成り立つ。
【００４２】
【数９】
2005245207.tif 000011
・・・９
【００４３】
さらに，（ｘi'，ｙi'，ｚi'）については次式で定義される。
【００４４】
【数１０】
2005245207.tif 000012
・・・１０
【００４５】
９，１０式は、質点の６個の未知変数ｘi ，ｙi ，ｚi ，ｘi'，ｙi'，ｚi'に関する計６つの常微分方程式であるから、時刻ｔ＝０における初期条件を与えてやれば数値的にこれら６個の未知変数ｘi ，ｙi ，ｚi ，ｘi'，ｙi'，ｚi'を解くことができる。すべての質点についてｘi ，ｙi ，ｚi ，ｘi'，ｙi'，ｚi'が算出されれば、３式から張力Ｔj は求まる。
【００４６】
次に、脚中央に配置された質点の運動方程式の導出について説明する。
図３に示すように脚の中央に質点を配置しこの運動方程式を導出する。脚に作用する抗力や付加質量力は円柱物体に作用する抗力と付加質量力で表現できると仮定する。そのため、脚に配した質点に作用する抗力および付加質量力は質点が運動する方向によって変化する。図３の質点の運動を考える。質点を通り質点１と質点２を結ぶ線分１−２と平行な軸をτとする。定常流の流速ベクトルＶ＝（ｕ，ｖ，ｗ）と座標軸τを含む平面上に、質点ｉを通り軸τに垂直な座標軸をηとする。さらに、τとηに垂直な軸をξとして質点ｉを原点とする３次元の局所座標系を設定する。流体の流速ベクトルと質点ｉの運動方向ベクトルを常に線分１−２の接線方向τおよび法線方向η，ξの成分に分けて考える。質点に作用する抗力は常に接線および法線方向の相対流速の二乗に比例する力の合力として定義できると仮定すれば、質点の抗力係数をτ，η，ξ方向のみについて決定するだけで、脚の中央に配した質点ｉの抗力を算定できる。付加質量係数についても同様な手法で算定する。この仮定に基づき，質点ｉの運動方程式を局所座標系τ，η，ξの各成分について導出すれば、運動方程式中の抗力係数や付加質量係数を質点ｉの運動方向によって変化させる必要はなくなり、定式化の際の煩雑さを避けることができる。
【００４７】
質点ｉから伸びる質点１および２を結ぶ方向の単位ベクトルをそれぞれ，ｅi1，ｅi2とおき、τ，η，ξ軸上の単位ベクトルをｅτ，ｅη，ｅξとする。質点ｉに作用する張力のτ軸方向成分Ｔτは、質点ｉと質点１の間に働く張力の大きさをＴ1 ，質点ｉと質点２の間に働く張力の大きさをＴ2 として次式で表すことができる。
【００４８】
【数１１】
2005245207.tif 000013
・・・１１
【００４９】
ただし、式中の・はベクトルのスカラー積を表しており、Ｔ1 ，Ｔ2 は２式のようにバネの自然長からの伸びに比例する力として定義される。同様に、張力のη，ξ軸方向成分であるＴη，Ｔξを次式で表す。
【００５０】
【数１２】
2005245207.tif 000014
・・・１２
【００５１】
質点の流体に対する相対速度のτ，η，ξの成分はそれぞれτi'−ｅτ・Ｖ，ηi'−ｅτ・Ｖ，ξ' で表せるから、質点に作用する抗力のτ，η，ξ成分は次式で表すことができる。
【００５２】
【数１３】
2005245207.tif 000015
・・・１３
【００５３】
ここで、ＣD τ，ＣD η，ＣD ξ，Ｓτ，Ｓη，Ｓξはそれぞれその座標軸方向に対する抗力係数および投影面積を表している。またＣD η，ＣD ξ，は流速によってその値は変化するものとし、それぞれレイノルズ数Ｒｅの関数として次式で与えられるものとする。
【００５４】
【数１４】
2005245207.tif 000016
・・・１４
【００５５】
【数１５】
2005245207.tif 000017
・・・１５
【００５６】
ここで、レイノルズ数Ｒｅは質点形状を円柱物体とみなしたときの直径を代表長さとしている。
【００５７】
質点ｉに作用する重力，浮力のベクトルをそれぞれＷ＝（０，０，−ｗi ），Ｂ＝（０，０，ｂi ）とおくと、これらの局所座標成分は以下のとおりとなる。
【００５８】
【数１６】
2005245207.tif 000018
・・・１６
【００５９】
【数１７】
2005245207.tif 000019
・・・１７
【００６０】
したがって，質点ｉに関する運動方程式をτ，η，ξの各成分について導くと、次式のようになる。
【００６１】
【数１８】
2005245207.tif 000020
・・・１８
【００６２】
ここで、ΔＭτ, ΔＭη, ΔＭξは質点ｉの付加質量係数の局所座標成分で次式で定義される。
【００６３】
【数１９】
2005245207.tif 000021
・・・１９
【００６４】
ただし、ＣM η等はη方向成分の付加質量係数を表している。１８式に１１〜１７式を代入すれば運動方程式が求まる。例えば、τ方向の運動方程式を導くと次式が得られる。
【００６５】
【数２０】
2005245207.tif 000022
・・・２０
【００６６】
今、上式右辺の変数を絶対座標系に統一するために局所座標系で表現された速度項τi'を（ｘi'，ｙi'，ｚi'）で表す。τ，η，ξ軸上の単位ベクトルｅτ，ｅη，ｅξを次のように表す。
【００６７】
【数２１】
2005245207.tif 000023
・・・２１
【００６８】
（ｘi'，ｙi'，ｚi'）と（τ' ，η' ，ξ' ）の関係は次式で与えられる。
【００６９】
【数２２】
2005245207.tif 000024
・・・２２
【００７０】
ただし、［Ｃ］は次式で定義される。
【００７１】
【数２３】
2005245207.tif 000025
・・・２３
【００７２】
したがって，１８式に含まれるτ' ，η' ，ξ' は２２式の関係からｘi'，ｙi'，ｚi'を用いて表すことができ、１８式の右辺は全て絶対座標系で表現されることになる。
また，（ｘi"，ｙi"，ｚi"）と（τ" ，η" ，ξ" ）との関係は２２式と同様に、次式で表すことができる。
【００７３】
【数２４】
2005245207.tif 000026
・・・２４
【００７４】
１８式を２４式右辺に代入すれば結局（ｘi"，ｙi"，ｚi"）は（ｘi'，ｙi'，ｚi'），（ｘi ，ｙi ，ｚi ），（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ），（ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2 ）で表すことができ、１８式は９，１０式同様，次式のような常微分方程式として与えられる。  
【００７５】
【数２５】
2005245207.tif 000027
・・・２５
【００７６】
【数２６】
2005245207.tif 000028
・・・２６
【００７７】
したがって，結節部に配置した質点同様，時刻ｔ＝０における初期条件を与えてやれば数値的にこれら６個の未知変数ｘi ，ｙi ，ｚi ，ｘi'，ｙi'，ｚi'を算定することができる。この算定結果から質点に作用する張力も求められるのは結節上に配した質点の場合と同様である。よって、任意の結節部と任意の脚部について、任意時間における位置と張力が計算により求められることになる。そして、計算によって求めたこれら各結節部と脚部を結ぶことにより網地としての形状が表現されることになる。そして、任意時間ごとに網地形状を計算することにより時間経過ごとの動的な網地形状のシミュレーションも可能となる。
【００７８】
図４は流速４１ｃｍ／ｓの流水中に実物の網地を設置した際の映像（Ａ）と本発明の計算方法を適用して得られた数値シミュレーション結果（Ｂ）を比較したものである。形状は非常によく一致している。数値シミュレーション結果は網糸１本に作用する張力まで全て計算結果として把握することができるので図４や，図５で示すように、網糸張力の値を色彩の違いで表現することも可能となる。流水中の網地に作用する荷重を水槽実験で計測し、本発明の計算方法による結果と比較したものを図６に示す。どの流速でも計算値と実験値は非常によく一致しており、本発明の計算方法による結果が十分妥当であることが確認できる。
【００７９】
そして、実物の現場や水槽模型実験では観察や計測を詳細に行うにも限界があるが，本発明の計算方法により算定された結果を可視化すれば、図７のように水中での網形状を任意な視点から観察できるほか、図８に示すように時間経過ごとの動的な網地形状のシミュレーションも可能である。また，図９に示すように観察したい部分を拡大して網目の形状までも詳細に把握することも可能となる。このように、本発明を適用すれば網漁具の製品開発の効率化に大きな効果をもたらすばかりではない。特定の魚種だけを選択的に漁獲できるような新漁具の開発の強力な設計支援ツールに役立つほか、設計開発時の高精度な性能評価にも活用できることが期待される。
【００８０】
次に、本発明の網地形状シミュレーションプログラム，漁網シミュレーションプログラム，漁撈シミュレーションプログラム並びに漁撈コントロールシステムの各実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００８１】
コンピューターに水中で流れがある場合の網地形状の変化をシミュレーションさせ画像として表示させるために、コンピューターを以下の各手段として機能させるための、網地形状シミュレーションプログラムの構成を図１０に基づいて説明する。
【００８２】
１は網条件設定手段であり、シミュレーションさせようとする網について（１）網糸の太さ，（２）網脚の長さ，（３）結節の大きさ，（４）網地の大きさ，（５）網地材料の比重，（６）縮結，（７）網脚の角度，（８）付加質量係数，（９）抗力係数、を設定するためのものである。例えば、このようなものを入力させるための入力画面をモニターに表示し、画面表示の指示にしたがって網の条件を入力させる。なお、結節の大きさとしては例えば形状や面積を、網地の大きさとしては網地の投影面積や重量や体積を入力させる。
【００８３】
２は環境条件設定手段であり、水中での網の移動速度や抵抗を設定するために、（１）流体密度，（２）流向・流速、を設定するためのものである。例えば、このようなものを入力させるための入力画面をモニターに表示し、表示の指示にしたがって入力させる。
【００８４】
３は結節部・脚部位置演算手段であり、網条件設定手段１により設定された網条件と、環境条件設定手段２により設定された環境条件に基づき、網地の各任意結節部・脚部の時間経過に伴う位置を演算する。４は網地形状演算手段であり、上記の結節部・脚部位置演算手段３の演算結果に基づき任意時間における網地形状を特定する。
【００８５】
５は結節部・脚部張力演算手段であり、網地の各任意結節部・脚部の時間経過に伴う張力を演算する。
【００８６】
なお、時間経過に伴う結節部と脚部の位置及び張力の具体的な計算手順としては、例えば上記した計算手法をコンピューターに行わせることにより計算することができる。また、時間経過に伴う結節部と脚部の位置が計算できることにより、任意時間における網地形状もコンピューターで計算させることにより特定できることになる。なお、実際に結節部や脚部の位置を計算させるに際しては、全ての結節部と脚部を計算するのが望ましいが、使用するコンピューターの能力によっては全てを計算すると長時間を要してしまうので、計算に使用する箇所（数）は適宜調節できるようにしておくことが望ましい。
【００８７】
６は網地形状表示出力手段であり、網地形状演算手段４により特定された網地形状を３次元的に画像としてモニター等に表示する。
【００８８】
７は張力表示出力手段であり、結節部・脚部張力演算手段５により計算された結節部・脚部張力を、画像としてモニター等に表示する。なお、張力の強弱により張力表示の色を変更するようにしてもよい。
【００８９】
次に、上記プログラムの流れを図１１のフロー図に基づいて説明する。
【００９０】
入力画面をモニターに表示する入力ステップ（Ｓ１）で、網地形状のシミュレーションに必要な項目を順次入力させる。まず、網条件設定用の入力画面を表示する網条件入力設定ステップ（Ｓ２）で、シミュレーションさせようとする網について、網糸の太さ，網脚の長さ，結節の大きさ，網地の大きさ，網地材料の比重，縮結，網脚の角度，付加質量係数，抗力係数を入力させる。なお、縮結や網脚の角度はシミュレーション開始時の網地の形状を特定するものであり、縮結は網目の拡がり具合を示し、網脚の角度は垂線に対し脚がなす角度である。また、これらはその都度入力して設定させるようにしておいてもよいが、予め基準値を用意しておいて画面上でそれを選択させるようにしてもよい。
【００９１】
次に、環境条件設定用の入力画面を表示する環境条件入力設定ステップ（Ｓ３）で、水中での網の移動速度や抵抗を設定するために、流体密度，流向・流速を入力させる。なお、流体密度は密度を直接入力する代わりに、例えば水温を入力させてこれを密度に換算するようにプログラミングしておいてもよい。
【００９２】
なお、網条件と環境条件はどちらを先に行ってもよく、また各種シミュレーションさせる条件に応じてこれらの入力画面は随時表示させることができ、設定条件を変更することが可能となっている。そして、必要な条件が入力されたか否かを判断する条件設定判断ステップ（Ｓ４）で、シミュレーションを行うのに必要な条件が設定入力された場合は、次の演算ステップに進み、条件設定が不足又は間違っていると判断される場合は、再度必要な入力画面を表示して、設定項目を訂正させる。
【００９３】
シミュレーションを行うのに必要な条件が設定入力された場合は、網条件入力設定ステップ（Ｓ２）で設定された網条件と、環境条件入力設定ステップ（Ｓ３）で設定された環境条件に基づき、網地の各任意結節部・脚部の時間経過に伴う位置と張力を計算し、任意時間における網地形状と張力を網地形状演算ステップ（Ｓ５）で計算して特定する。
【００９４】
なお、時間経過に伴う結節部と脚部の位置及び張力の具体的な計算手順としては例えば上記した計算手法をコンピューターに行わせることにより計算することができる。また、時間経過に伴う結節部と脚部の位置が計算できることにより、シミュレーション開始時を基準として任意時間における網地形状もコンピューターで計算させることにより特定できることになる。なお、実際に結節部や脚部の位置をコンピューターで計算させるに際しては、全ての結節部と脚部を計算するのが望ましいが、上記したように全てを計算すると計算に時間を要してしまうので、計算に使用する箇所（数）は網地形状をシミュレーションするのに支障がない範囲で、画面表示から選択できるようにしておく。
【００９５】
網地形状演算ステップ（Ｓ５）で網地形状と張力が計算されたら、これを画像表示用に処理して出力する網地画面表示出力ステップ（Ｓ６）で、任意時間における網地形状と張力を画像としてモニターに表示するように出力し、網地形状と張力をモニターで網地画像表示ステップ（Ｓ７）で図５に示すように３次元的に視覚的に捉えられるように表示する。また、図８に示すように時間経過毎の複数のシミュレーション結果を同一画面に表示するようにしてもよい。なお、張力の強弱を視覚的に即座に認識できるようにするため、各脚部や各結節部を張力の強弱により表示の色を変更するようにしてもよい。また、網地形状を図７に示すように視点を変えて表示させたり、図９に示すように部分的に拡大して表示させるようにしておいてもよい。
【実施例２】
【００９６】
コンピューターに水中で流れがある場合の漁網の変化をシミュレーションさせ画像として表示させるために、コンピューターを以下の各手段として機能させるための、漁網シミュレーションプログラムの構成を図１２に基づいて説明する。なお、上記実施例１と同じものについては説明を省略する。本プログラムは、実験室的な使用は勿論のこと、定置網や刺し網のように漁船で曳航せず、基本的には位置が固定されている漁網の場合に適用可能である。
【００９７】
８は付属具条件設定手段であり、使用する付属具の種類とその種類に応じた物理的条件を設定する。入力させるための入力画面をモニターに表示し、表示の指示にしたがって付属具の条件を入力させる。なお、付属具は使用する漁具の種類、例えばトロール網，刺し網，巻き網，定置網等によりそれぞれ異なるので、漁具の種類に応じてフロート，沈子，ロープ，金具，ワイヤ等についての入力画面を表示し、大きさ（長さ・太さ），体積，重量，投影面積，形状，比重等シミュレーションに必要な項目を入力させる。
【００９８】
９は結節部・脚部・付属具位置演算手段であり、実施例１の結節部・脚部位置演算手段３と同様にして、各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う位置を演算する。なお、付属具の演算手法としては前記した結節部・脚部位置の演算手法と同様な手順により計算することが可能である。例えば、各付属具の形状や大きさや構造に応じてそれらを適当な部分に分割し、それらの各部分で脚部や結節部と同等と見做せる箇所を仮定して計算を行う。
【００９９】
１０は結節部・脚部・付属具張力演算手段であり、実施例１の結節部・脚部張力演算手段５と同様にして、各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う張力を演算する。なお、付属具の演算手法としては前記した結節部・脚部の張力の演算手法と同様な手順により計算することが可能である。例えば、各付属具の形状や大きさや構造に応じてそれらを適当な部分に分割し、それらの各部分で脚部や結節部と同等と見做せる箇所を仮定して計算を行う。
【０１００】
１１は網地形状・付属具表示出力手段であり、網地形状演算手段４と結節部・脚部・付属具位置演算手段１０により特定された網地形状と付属具位置を画像としてモニターに表示する。
【０１０１】
１２は張力表示出力手段であり、結節部・脚部・付属具張力演算手段１０により計算された結節部・脚部張力及び付属具張力を画像としてモニターに表示する。なお、張力の強弱により張力表示の色を変更するようにしてもよい。
【０１０２】
次に、上記プログラムの流れを図１３のフロー図に基づいて説明する。なお、上述した網地シミュレーションプログラムと同様の部分については説明を省略する。
【０１０３】
入力画面をモニターに表示する入力ステップ（Ｓ１）で、網地形状のシミュレーションに必要な項目を順次入力させる。網条件入力設定ステップ（Ｓ２）の次に、付属具条件設定用の入力画面を表示する付属具条件設定ステップ（Ｓ８）で、使用する付属具の種類とその種類に応じた物理的条件を設定するために付属具の条件を入力させる。なお、付属具は使用する漁具の種類、例えばトロール網，刺し網，巻き網，定置網等によりそれぞれ異なるので、漁具の種類に応じてフロート，沈子，ロープ，金具，ワイヤ等についての入力画面を表示し、大きさ（長さ・太さ），体積，重量，投影面積，形状，比重等を入力させる。また、これらはその都度入力して設定させるようにしておいてもよいが、予め項目ごとに基準値を用意しておいて画面上でそれを選択させるようにしてもよい。
【０１０４】
なお、網条件と付属具条件と環境条件の設定入力はいずれを先に行ってもよく、また各種シミュレーションさせる条件に応じてこれらの入力画面は随時表示させることができ、設定条件を変更することが可能となっている。なお、実験室的なシミュレーションでなく定置網や刺し網等の現場でのシミュレーションを行う場合には、環境条件は実際の漁場での条件により水温に基づく流体密度や、潮流や海流に基づく流向・流速を使用することも可能である。また、水面上に出ている付属具については流向・流速として風向・風速を使用することも可能である。
【０１０５】
シミュレーションを行うのに必要な条件が設定入力された場合は、網条件入力設定ステップ（Ｓ２）で設定された網条件と、付属具条件設定ステップ（Ｓ８）で設定された付属具条件と、環境条件入力設定ステップ（Ｓ３）で設定された環境条件に基づき、網地の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う位置と張力を計算し、任意時間における網地形状と付属具位置及び張力を網地形状・付属具演算ステップ（Ｓ９）で計算して特定する。
【０１０６】
網地形状・付属具演算ステップ（Ｓ９）で網地形状と各付属具位置及び張力が計算されたら、これらを画像表示用に処理して出力する網地・付属具画面表示出力ステップ（Ｓ１０）で、任意時間における網地形状と張力並びに付属具の位置と張力を画像としてモニターに表示するように出力し、網地形状と張力並びに付属具の位置と張力をモニターに網地・付属具画像表示ステップ（Ｓ１１）で３次元で視覚的に捉えられるように表示する。なお、張力の強弱を視覚的に即座に認識できるようにするため、各脚部や各結節部や各付属具を張力の強弱により表示の色を変更するようにしてもよい。
【実施例３】
【０１０７】
コンピューターに漁撈中の漁撈状況をシミュレーションさせ画像として表示させるために、コンピューターを以下の各手段として機能させるための、漁撈シミュレーションプログラムの構成を図１４に基づいて説明する。本プログラムは、特にトロール漁のように網を漁船により曳航する漁に適するものであるが、その他底引き網漁や巻き網漁にも適用でき、またまぐろ延縄漁のような網目を有さず、基本的には綱で構成された漁具の場合も応用可能である。なお、綱の部分は網地及び付属具に準じた計算を行えばよい。
【０１０８】
２０は網条件設定手段であり、漁撈に使用する網について（１）網糸の太さ，（２）網脚の長さ，（３）結節の大きさ，（４）網地の大きさ，（５）網地材料の比重，（６）縮結，（７）網脚の角度，（８）付加質量係数，（９）抗力係数、を設定する。入力内容や方法は実施例１と同様である。
【０１０９】
２１は付属具条件設定手段であり、漁撈に使用している付属具の種類とその種類に応じた物理的条件を設定する。入力内容や方法は実施例２と同様である。
【０１１０】
２２は環境条件設定手段であり、漁撈中の網と付属具の移動速度や抵抗を設定するために、（１）流体密度，（２）流向・流速、を設定する。入力内容や方法は実施例１と同様である。なお、流体密度や流向・流速は後述する水温や潮流や船速度に基づき自動的に逐次更新されるようにしてもよい。
【０１１１】
２３は漁船条件設定手段であり、操業に使用する漁船について、漁撈ウインチの能力とワイヤロープの太さと長さ、漁船の大きさ及び主機関出力とプロペラピッチ、を設定する。入力させるための入力画面をモニターに表示し、表示の指示にしたがって漁船の条件を入力させる。これらの項目は、主に漁撈中の各種条件に起因する主機関や漁撈ウインチやワイヤロープのオーバーロードを判断する前提条件となるものである。
【０１１２】
２４は操業条件設定手段であり、操業中の漁船について、漁撈ウインチのワイヤロープの繰出長さと速度及び巻き込み長さと巻き速度と角度並びに張力、オッターボード等の拡網部材の間隔と網間隔、漁船のプロペラ回転数と舵角、曳航馬力、位置測定機器に基づく漁船及び漁具位置、対地速力と対水速力、を設定する。入力させるための入力画面をモニターに表示し、表示の指示にしたがって操業条件を入力させる。あるいは、各種機器からの情報が逐次自動的に入力されるようにしておいてもよい。
【０１１３】
上記漁船条件とこの操業条件により操業中の漁撈ウインチやワイヤロープの負荷や、主機関のロードなどをコンピューターにより自動的に計算することができ、操業中の漁獲量などが計算できるとともに、特に漁撈中に過負荷により発生する事故を未然に防止することが可能となる。またそのために、例えば主機関が過負荷になりそうになったら、自動的に機関回転数を下げるようにしたり、ワイヤロープの巻き速度や舵角を調整するようなオーバーロード防止手段を本プログラムに設けておいてもよい。
【０１１４】
２５は自然条件設定手段であり、操業中の自然環境について、水温，潮流の流向・流速、海流の流向・流速、波について波高と波長と周期、風について風向・風速、を設定する。入力させるための入力画面をモニターに表示し、表示の指示にしたがって自然条件を入力させる。あるいは、本船備えつけの各種機器からの情報や、他から入手した気象情報が逐次自動的に入力更新されるようにしておいてもよい。なお、環境条件として漁網等の移動速度の計算基準として必要な流速は、漁船の対水速力やプロペラ回転数とプロペラピッチから計算した速力をそのまま用いてもよいが、より正確を期すためにはこれに潮流と海流を加味してもよい。また、船の針路と潮流や海流の方向が並行な場合は、もっと単純化して対地速力を流速として使用することも可能である。
【０１１５】
２６は結節部・脚部・付属具相対位置演算手段であり、網条件設定手段２０により設定された網条件と、付属具条件設定手段２１により設定された付属具条件と、環境条件設定手段２２により設定された環境条件と、漁船条件設定手段２３により設定された漁船条件と、操業条件設定手段２４により設定された操業条件と、自然条件設定手段２５により設定された自然条件に基づき、漁網の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う漁船との相対位置を演算する。
【０１１６】
２７は漁網形状演算手段であり、結節部・脚部・付属具相対位置演算手段２６の演算結果に基づき任意時間の漁網形状を特定する。
【０１１７】
環境条件と操業条件と自然条件により水中や空中での網や付属具の流速や方向が定まり、一方漁船の速力や方向も定まることにより、漁船に対する漁網の結節部と脚部の相対位置及び付属具の相対位置がコンピューターにより計算されることになる。漁網や付属具は漁船により曳航されることにより地球上の位置は移動することになるが、漁船に対する相対位置は漁船が動かないものと仮定することにより、本発明で利用する計算手法により計算可能である。
【０１１８】
なお、対地速力や対水速力に対するプロペラのスリップや、ワイヤロープのロードを無負荷の状態と比較することにより漁獲量の計算も可能となるので、これらのデータ利用した漁獲量計算手段を本プログラムに設けておいてもよい。
【０１１９】
２８は結節部・脚部・付属具張力演算手段であり、網地の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う張力を演算する。
【０１２０】
２９は漁網・付属具表示出力手段であり、漁網形状演算手段２７と結節部・脚部・付属具相対位置演算手段２６により特定された漁網形状と付属具位置を画像として３次元でモニターに表示する。なお、コンピューターによりより計算した漁網や付属具の相対位置と、位置測定機器に基づく漁船や漁具の位置を比較し、誤差が大きい場合には漁具の位置等を位置測定機器に基づく値を用いるようにする位置補正手段を本プログラムに設けておいてもよい。
【０１２１】
３０は張力表示出力手段であり、計算された各結節部・脚部張力及び付属具張力を画像としてモニターに表示する。なお、張力の強弱により張力表示の色を変更するようにしてもよい。また、上記したようにオーバーロード等を防ぐために、オーバーロード防止手段や漁獲量計算手段に基づき、計算した漁獲量や具体的な操船・操業指示を画面に併せて表示するようにしてもよい。
【０１２２】
次に、上記プログラムの流れを図１５のフロー図に基づいて説明する。
【０１２３】
入力画面をモニターに表示する入力ステップ（Ｓ２１）で、漁網形状のシミュレーションに必要な項目を順次入力させる。まず、網条件設定用の入力画面を表示する網条件入力設定ステップ（Ｓ２２）で、シミュレーションさせようとする網について、網糸の太さ，網脚の長さ，結節の大きさ，網地の大きさ，網地材料の比重，縮結，網脚の角度，付加質量係数，抗力係数を入力させる。なお、これらはその都度入力して設定させるようにしておいてもよいが、予め項目ごとに基準値を用意しておいて画面上でそれを選択させるようにしてもよい。
【０１２４】
次に、付属具条件設定用の入力画面を表示する付属具条件設定ステップ（Ｓ２３）で、使用する付属具の種類とその種類に応じた物理的条件を設定するために付属具の条件を入力させる。なお、付属具は使用する漁具の種類、例えばトロール網，刺し網，巻き網，定置網等によりそれぞれ異なるので、漁具の種類に応じてフロート，沈子，ロープ，金具，ワイヤ等についての入力画面を表示し、大きさ（長さ・太さ），体積，重量，投影面積，形状，比重等を入力させる。また、これらはその都度入力して設定させるようにしておいてもよいが、予め項目ごとに基準値を用意しておいて画面上でそれを選択させるようにしてもよい。
【０１２５】
また、環境条件設定用の入力画面を表示する環境条件入力設定ステップ（Ｓ２４）で、水中での網の移動速度や抵抗を設定するために、流体密度，流向・流速を入力させる。なお、流向・流速については後述するように船速度や潮流等により自動的に計算されるようにしておいてもよい。いずれにしても、流向・流速として利用できる何らかの情報が入力されればよいことになる。
【０１２６】
さらに、漁船条件設定用の入力画面を表示する漁船条件設定ステップ（Ｓ２５）で、操業に使用する漁船について、漁撈ウインチの能力とワイヤロープの太さと長さ、漁船の大きさ及び主機関出力とプロペラピッチ、を設定するために漁船の条件を入力させる。なお、これらの項目は網地形状のシミュレーションには直接は必要ないものであるので、単に網地形状のシミュレーションをさせる目的においては省略可能である。
【０１２７】
ついで、操業条件設定用の入力画面を表示する操業条件設定ステップ（Ｓ２６）で、操業中の漁船について、漁撈ウインチのワイヤロープの繰出長さと速度及び巻き込み長さと巻き速度と角度並びに張力、オッターボード等の拡網部材の間隔と網間隔、漁船のプロペラ回転数と舵角、曳航馬力、位置測定機器に基づく漁船及び漁具位置、対地速力と対水速力、を設定するために操業条件を入力させる。あるいは、各種機器からの情報が画面表示による手入力を経ずに逐次自動的に入力されるようにしておいてもよい。なお、これらの項目についても必ずしも全て設定入力しなくても網地形状のシミュレーションは可能である。
【０１２８】
そして、自然条件設定用の自然条件設定ステップ（Ｓ２７）で、操業中の自然環境について、水温，潮流の流向・流速、波について波高と波長と周期、風について風向・風速、を設定するために自然条件を入力させる。あるいは、本船備えつけの各種機器からの情報や、他から入手した気象情報が画面表示による手入力を経ずに逐次自動的に入力更新されるようにしておいてもよい。なお、これらの項目についても必ずしも全て設定入力しなくても網地形状のシミュレーションは可能である。
【０１２９】
なお、上記網条件，付属具条件，環境条件，漁船条件，操業条件，自然条件はどれを先に行ってもよく、また各種シミュレーションさせる条件に応じてこれらの入力画面は随時表示させることができ、設定条件を変更することが可能となっている。また、操業条件や自然条件は上述したように、他の各種機器からの情報が自動的に入力設定及び更新されるようにしてもよい。
【０１３０】
そして、必要な条件が入力されたか否かを判断する条件設定判断ステップ（Ｓ２８）で、シミュレーションを行うのに必要な条件が設定入力された場合は、次の演算ステップに進み、条件設定が不足又は間違っていると判断される場合は、再度必要な入力画面を表示して、設定項目を訂正させる。
【０１３１】
シミュレーションを行うのに必要な条件が設定入力された場合は、網条件入力設定ステップ（Ｓ２２）で設定された網条件と、付属具条件設定ステップ（Ｓ２３）と、環境条件入力設定ステップ（Ｓ２４）で設定された環境条件と、漁船条件設定ステップ（Ｓ２５）で設定された漁船条件と、操業条件設定ステップ（Ｓ２６）で設定された操業条件と、自然条件設定ステップ（Ｓ２７）で設定された自然条件に基づき、網地の各任意結節部・脚部と各付属具の時間経過に伴う漁船との相対位置と張力を計算し、これらの計算結果に基づき任意時間における漁網形状と付属具位置及び張力を漁網形状・付属具演算ステップ（Ｓ２９）で計算して特定する。
【０１３２】
なお、操業条件と自然条件により水中や空中での漁網や付属具の流速や方向が定まり、一方漁船の速力や方向も定まることにより、漁船に対する漁網の結節部と脚部の相対位置及び付属具の相対位置がコンピューターにより計算されることになる。
【０１３３】
漁網形状・付属具演算ステップ（Ｓ２９）で漁網形状と付属具位置及び張力が計算されたら、これらを画像表示用に処理して出力する漁網・付属具画面表示出力ステップ（Ｓ３０）で、任意時間における漁網形状と張力並びに付属具の位置と張力を画像としてモニターに表示するように出力し、漁網形状と張力並びに付属具の位置と張力をモニターで漁網・付属具画像表示ステップ（Ｓ３１）で３次元で視覚的に捉えられるように表示する。なお、張力の強弱を視覚的に即座に認識できるようにするため、各脚部や各結節部や各付属具を張力の強弱により表示の色を変更するようにしてもよい。
【実施例４】
【０１３４】
コンピューターを用いて漁撈中の漁撈状況を任意の画像表示装置に視覚的に表示させるための、漁撈コントロールシステムを図１６に基づいて説明する。
【０１３５】
本発明は、上記実施例３で説明した漁撈シミュレーションプログラムを組み込んだコンピューターを使用し、さらに魚群探知機やスキャニングソナー等からの情報もコンピューターに入力し、総合的に漁撈状況を把握すると共に適切な措置を自動的に又は手動により行えるようにしたものである。本漁撈コントロールシステムで使用する漁撈シミュレーションプログラムについては上記実施例３と同様であるので、以下本システム独自の構成部分について説明する。
【０１３６】
３１は探魚・集魚情報設定手段であり、操業中の探魚・集魚情報について、魚群探知機に基づく魚探及び海底情報、スキャニングソナーに基づくソナー情報、集魚灯や流れモノ等の集魚情報、を設定する。なお、流れモノとは人工流れモノと自然流れモノの両者を含む概念である。魚群情報やソナー情報はこれらからの情報が自動的に本システムに入力されるようにしておく。また集魚情報は各種スイッチによる操作に連動して自動的に本システムに入力されるようにしてもよく、あるいは入力画面の表示にしたがって手動により入力するようにしてもよい。
【０１３７】
３２は魚群表示出力手段であり、魚群探知機による魚探及び海底情報とスキャニングソナーによるソナー情報を２次元又は３次元で画像として表示するためのものである。
【０１３８】
３３は画像合成手段であり、漁網・付属具表示出力手段２９による漁網・付属具のシミュレーション画像と魚群表示出力手段３２による魚群画像を合成して３次元で同時に表示するようにしたものであり、漁網の中や漁網周辺での魚の集まり具合が表示されることになる。さらに、魚の入り具合による漁網形状を視覚的に確認できることになる。
【０１３９】
なお、漁網形状はシミュレーションにより確認でき、実際の漁網周囲の魚の情報は魚群探知機やソナー等により確認できるので、魚が漁網に入りやすい方向に自動的に漁網の形状を変えたり操船を変更するようにする自動操業調節手段を本プログラムに設けておいてもよい。現時点における漁網形状は勿論のこと、操船を変更した場合の変更後の漁網形状も予めシミュレーションすることができるので、このようなことが可能となる。
【０１４０】
さらに、自動的に入力更新されている自然条件や操業条件によりウインチ等の漁撈機器や主機関等がオーバーロードになるのを防止するオーバーロード防止手段に魚群探知機等による魚群情報を入力し、さらに適切な処置を自動的に行うか、警告により操船方法を指示するような安全運行管理手段を本プログラムに設けておいてもよい。なお、前記適切な処置とは、船舶の運行において通常行っている針路，舵角，速力の変更や主機関や発電機，ボイラー，ポンプ類等各種補機の運転調節並びに各種漁撈機械の操作，調節を含むものである。
【０１４１】
次に、上記漁撈コントロールシステムの流れを図１７のフロー図に基づいて説明する。基本的には上記実施例３で説明した漁撈シミュレーションプログラムと同様であるので、以下本システム独自の部分について説明する。
【０１４２】
探魚・集魚情報設定用の入力画面を表示する探魚・魚群情報設定ステップ（Ｓ３１）で、操業中の探魚・集魚情報について、魚群探知機に基づく魚探及び海底情報、スキャニングソナーに基づくソナー情報、集魚灯や流れモノ等の集魚情報、を設定するするために、魚探及び海底情報，ソナー情報，集魚情報を入力設定させる。なお、魚探及び海底情報やソナー情報はこれら機器からの情報が自動的に本システムに入力されるようにしておく。また集魚情報は本船の各種スイッチによる操作に連動して自動的に本システムに入力されるようにしてもよく、あるいは入力画面の表示にしたがって手入力するようにしてもよい。
【０１４３】
魚群を画像表示用に処理して出力する魚群表示出力ステップ（Ｓ３２）で、魚群探知機による魚探及び海底情報とスキャニングソナーによるソナー情報に基づく魚群情報を２次元又は３次元で画像として表示するように出力する。
【０１４４】
そして、漁網形状・付属具演算ステップ（Ｓ２９）で漁網形状と各付属具位置及び張力が計算されたら、これらを画像表示用に処理して出力する漁網・付属具画面表示出力ステップ（Ｓ３０）で、任意時間における漁網形状と張力並びに付属具の位置と張力を画像としてモニターに表示する出力と、上記魚群表示出力ステップ（Ｓ３２）の魚群情報を画像としてモニターに表示する出力とを画像合成ステップ（Ｓ３３）で合成し、漁網・付属具のシミュレーション画像と魚群画像を合成して３次元で同時に表示する。
【０１４５】
探魚・集魚・海底情報とシミュレーション画像を合成することにより、漁撈状況をより正確に表示・表現することが可能となる。また、漁網の中への魚の入り具合も具体的に確認できるので、漁網や漁撈機器並びに主機関に対する負荷等も適宜視覚により容易に確認することができるので、漁撈作業を安全に且つ効率的に進めることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明に係る各種シミュレーションプログラムを使用することにより、漁網等の実験をコンピューターを使用してヴァーチャルでシミュレーションすることができ、現場観察や水槽実験による労力や経済的・時間的なコストを大幅に削減でき、水槽実験等では得ることができなかった情報を簡単且つ速やかに捉えることができ、網漁具の効率的開発を行うことができる。さらに、本発明を適用すれば網漁具の製品開発の効率化にとどまらず、特定の魚種だけを選択的に漁獲できるような新漁具の開発の強力な設計支援ツールに役立つほか、設計開発時の高精度な性能評価にも活用可能である。
【０１４７】
また、漁撈コントロールシステムとして、本発明に係る漁撈シミュレーションプログラムと探魚・集魚・海底情報を組み合わせることにより、操業状況、例えば網の展開状況や漁獲状況などをリアルタイムで確認することができる。そして、その情報に基づいて操船や漁撈機器の操作を自動又は手動で最適にコントロールすることが可能となり、ひいては操業中の漁船・漁具事故の未然防止や把握・軽減化に寄与する。また、その時々の漁撈環境に則した網のセットが可能となり、漁獲量の増大とともに選択的漁法が容易となり資源管理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】計算用モデルの概念図である。
【図２】結節上に配置された質点とこれに作用する外力を示す図である。
【図３】脚中央上に配置された質点と局所座標系を示す図である。
【図４】実物網地の水中での映像（Ａ）と、本発明の計算方法によるシミュレーション結果（Ｂ）を示す図である。
【図５】本発明の計算方法によるシミュレーション結果を示す図である。
【図６】流水中での実物網地に作用する荷重と本発明の計算方法により算定された結果を示すグラフである。
【図７】本発明の計算方法によるシミュレーション結果を任意の視点から観察した例を示す図である。
【図８】本発明の計算方法によるシミュレーション結果の時間経過ごとの例を示す図である。
【図９】本発明の計算方法によるシミュレーション結果の網目の詳細な部分を表示した例を示す図である。
【図１０】網地形状シミュレーションプログラムの構成図である。
【図１１】網地形状シミュレーションプログラムのフロー図である。
【図１２】漁網シミュレーションプログラムの構成図である。
【図１３】漁網シミュレーションプログラムのフロー図である。
【図１４】漁撈シミュレーションプログラムの構成図である。
【図１５】漁撈シミュレーションプログラムのフロー図である。
【図１６】漁撈コントロールシステムの構成図である。
【図１７】漁撈コントロールシステムのフロー図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１  網条件設定手段
２  環境条件設定手段
３  結節部・脚部位置演算手段
４  網地形状演算手段
５  結節部・脚部張力演算手段
６  網地形状表示出力手段
７  張力表示出力手段
８  付属具条件設定手段
９  結節部・脚部・付属具位置演算手段
１０  結節部・脚部・付属具張力演算手段
１１  網地形状・付属具表示出力手段
１２  張力表示出力手段
２０  網条件設定手段
２１  付属具条件設定手段
２２  環境条件設定手段
２３  漁船条件設定手段
２４  操業条件設定手段
２５  自然条件設定手段
２６  結節部・脚部・付属具相対位置演算手段
２７  漁網形状演算手段
２８  結節部・脚部・付属具張力演算手段
２９  漁網・付属具表示出力手段
３０  張力表示出力手段
３１  探魚・集魚情報設定手段
３２  魚群表示出力手段
３３  画像合成手段
【図１】
2005245207.tif 000029
【図２】
2005245207.tif 000030
【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】
2005245207.tif 000035
【図８】
2005245207.tif 000036
【図９】
2005245207.tif 000037
【図１０】
2005245207.tif 000038
【図１１】
2005245207.tif 000039
【図１２】
2005245207.tif 000040
【図１３】
2005245207.tif 000041
【図１４】
2005245207.tif 000042
【図１５】
2005245207.tif 000043
【図１６】
2005245207.tif 000044
【図１７】
2005245207.tif 000045