JP2001101447A - 船体形状定義方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 幾何形状チェックの必要がなく、処理時間が
短時間で済む船体形状の定義方法を提供する。 【解決手段】 船体の設計システムに対して船体形状を
定義する船体形状定義方法において、船体長手方向に配
列された複数の断面に設定された点列データを用いて、
隣接する２つの断面の間に所定の順序で三角形を作成す
るとともに、既に作成されている三角形との間の接合線
情報を順次作成することを特徴とする船体形状定義方
法。さらに、各断面は船体の左右対称面に垂直であり、
左右舷のいずれか一方の舷について船体形状を定義し、
その結果を他方の舷に左右反転させてコピーする船体形
状定義方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、船体の設計シス
テムに対して船体形状を定義する船体形状定義方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、船体の設計システムに、オブジェ
クト指向言語を用いたシステムが開発されている。この
システムによる船体形状の定義方法としては、一般に、
船体を長さ方向に垂直な断面で輪切りにし、船体形状に
沿って各断面に点列を配置し、それらの点を結んで面を
形成する方法が用いられている。その際、面としては三
角形が用いられ、隣接する２つの断面の内、どちらか一
方に三角形の２つの頂点が、他方に残りの１つの頂点が
配置される。

【０００３】これらの点列の点は、通常は各断面につい
て同一高さに配置し、断面毎に点列テーブル（高さ順に
番号を付与）を作成する。図３に示すように、隣接する
２つの断面の点の中から同一高さの２点を頂点とする三
角形を作成する。このようにして、全ての点列について
三角形の作成を実行し、三角形の集合（面群）を作成す
る。次いで、これらの面群から三角形を１つ（面b1）選
択し、面b1から任意の１辺c1を選択する。この面b1を除
いた面群から、この辺c1と辺を共有する面b2を検索（幾
何形状チェック）する。

【０００４】検索結果に基づき、接合線情報を作成す
る。例えば、この場合、接合線情報としてd1「辺c1に接
している面は面b1と面b2である」を作成する。同様に、
面b1の辺c2, c3について接合線情報d2「辺c2に接してい
る面は面b1と面b3である」,d3「辺c3に接している面は
面b1と面b4である」を作成する。これを面群の全ての面
に対して実行し、全面の全辺について関係付けを行い接
合線情報群｛d ｝を作成する。

【０００５】接合線情報群｛d ｝から任意の接合線情報
d1を選択し、それに対応する辺c1の一方の端点h1を選択
する。この接合線情報d1を除いた接合線情報群｛d ｝か
ら、この端点h1を端点とする辺を検索（幾何形状チェッ
ク）する。その結果、辺c2が検索されたとすると、辺c1
と辺c2の位置関係から、対応する接合線情報d1,d2 の関
係を決定する。これより、接合点情報「接合点h1に関係
する接合線情報d1は接合線情報d2の左にある、...」を作
成する。

【０００６】また、接合線情報d1,d2 から、面b1が面b2
および面b3と接していることが分かる。これと前述の接
合点情報「d1はd2の左」から、面b1,b2,b3の位置関係が
決定され、「左から面b2, 面b1, 面b3の順に並んでい
る」ことが分かる。このようにして、船体形状の定義が
完了する。

【０００７】その他、オブジェクト指向言語により船体
構造を全体的に定義する方法として、例えば、日本造船
学会論文集第170 号p.779-789(1991) には、船体を平面
で囲まれた部屋と呼ばれる空間に分割して、設計を行う
方法が提案されている。ここでは、部屋は、仕切を入れ
ることによりさらに複数の部屋に分割される。部屋を囲
む平面は位置の情報を持っているので、部屋の分割の際
は、仕切となる平面を与えるだけで、部屋の壁となる平
面の位置と寸法が決定できる。このようにして、必要に
応じて分割を繰り返すことにより、部屋の集合が構成さ
れる。

【０００８】ここで、分割前の部屋と分割後の部屋とが
親子関係となることから、部屋の集合を、階層性を持っ
たツリー状の関係として表現することができる。このよ
うに、親の属性が子に引き継がれ、親に相当する部屋の
設計結果が子に相当する部屋に及ぶ。例えば、複数の部
屋にわたるロンジ等の大型部材の取り付け等も、それら
の部屋の親に相当する部屋について設計することで、子
に相当する部屋について個々に設計する必要がなくな
る。壁面の位置変更についても同様であり、親に相当す
る部屋の設計結果が、子に相当する部屋に共通の属性と
なる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の船体形
状の定義方法では、面、接合線、接合点の位置関係を決
定するためには、接合線、接合点を共有する面または接
合線を検索する処理、即ち幾何形状チェックが必要であ
る。しかし、検索処理により共有の有無をチェックする
場合、検索におけるチェック回数は、検索対象の情報の
数をn とすると、それを除くn-1 の情報との組合せの数
n(n-1)/2となり、n の２乗に比例する。従って、船体形
状の精度を上げるため、面分割数を増加すると、接合線
および接合点の数は面の数に比例するので、チェック回
数（処理時間）はその２乗に比例して増加することにな
る。

【００１０】これに対して、前述の日本造船学会論文集
の論文記載の技術では、船体構造を階層性（「親子」関
係）を持った部屋の集合として定義できるので、相互の
位置関係は部屋の定義の際に決定され、幾何形状チェッ
クの必要はない。しかしながらこの方法においては、部
屋の集合の外壁は「親」の外壁と共通であり「親」の形
状で決まる。そのため、部屋を分割しても外形は「親」
の形状から変えることはできず、外形の精度を向上させ
ることはできない。

【００１１】この発明は、以上のような従来技術の問題
点を解決し、幾何形状チェックの必要がなく、処理時間
が短時間で済む船体形状の定義方法を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題は次の発明に
より解決される。第１の発明は、船体の設計システムに
対して船体形状を定義する船体形状定義方法において、
船体長手方向に配列された複数の断面に設定された点列
データを用いて、隣接する２つの断面の間に所定の順序
で三角形を作成するとともに、既に作成されている三角
形との間の接合線情報を順次作成することを特徴とする
船体形状定義方法である。

【００１３】この発明は、船体長手方向にほぼ垂直な断
面を多数設け、各断面に所定の順序で（例えば上から順
に）点列を設定し、隣接する断面の点列の３点により三
角形を作成する際、同時に三角形同士の接合線情報を作
成する。ここで、三角形を作成する際、所定の順序でと
いうのは、一定の規則に従う順序ということで、例えば
断面の順かつ点列の順に作成すればよい。その際、ある
三角形を、一方の断面に１辺（その両端の２つの頂点）
を、他方の断面に残りの１つの頂点をとって作成し、次
の三角形は、一方の断面に１つの頂点、他方の断面に１
辺、というように交互に作成すると後の処理がし易い。

【００１４】次に、三角形同士の接合線情報について
は、三角形が所定の順序で作成されるので、接合線もあ
る順序で規則的に発生する。例えば、上述のように三角
形を交互に作成する場合、接合線は直前に作成された三
角形に接する１辺のみか、これと（順番が前の方の）断
面に含まれる１辺の２辺となる。これらの接合線に対し
て、それに接する２つの面（三角形）等の情報を、接合
線情報として順次作成する。このようにして、三角形同
士の幾何形状チェックを行うことなく、接合線情報を作
成することができる。

【００１５】なお、この発明をソフトウェアで実施する
際、部材情報および接合情報をオブジェクトの形式で定
義してもよい。このようにすれば、オブジェクト指向の
システムである船体建造システムのデータ（オブジェク
ト）を、そのまま利用することができる。また、この発
明の船体形状の定義方法を、船体建造システムのサブシ
ステムとして組込むことも可能となる。

【００１６】第２の発明は、各断面は船体の左右対称面
に垂直であり、左右舷のいずれか一方の舷について船体
形状を定義し、その結果を他方の舷に左右反転させてコ
ピーすることを特徴とする第１の発明の船体形状定義方
法である。

【００１７】この発明は、船体形状の対称性に着目して
なされたもので、船体を前後部および左右舷の４つのモ
ジュールに分けて設計する場合に、用いることができ
る。まず、点列を設定する断面を左右対称面に垂直にし
て配列することにより、左舷と右舷に対応する点列を、
左右対称の位置に設定する。その後、一方の舷につい
て、前述のように三角形および接合線情報を作成するこ
とにより、船体形状の定義を行う。その結果を左右反転
して他方の舷にコピーし、船体全体について形状定義を
行うことにより、船体形状の定義に要する処理時間を短
縮することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、以上の手順を、オブジェク
ト指向のプログラミング言語を用いて実施する場合につ
いて説明する。このような言語としては、例えば、Smal
lTalk 等が知られている。

【００１９】船体を長さ方向に垂直な断面に、三角形の
頂点となる点の列を与える。コンピュータでは、これら
の点を各断面毎に点列テーブル(a11,a12,...) として読
み込む。ここで、点aij の添字i は断面の番号、添字j
は高さを表す。高さj は、この例では各断面を通して同
一であり、番号は高い方から順に1,2,... と付与する。
なお、これらの点列の読み込みは、例えば左舷のみ読み
込んで、右舷はそれをコピーする。

【００２０】読み込まれた点列テーブルから、図１
（ａ）に示すように、三角形を作成する。まず、断面1
と断面2 について： 三角形b1＝断面1 の点a11,a12 と断面2 の点a21 三角形b2＝断面1 の点a12 と断面2 の点a22,a21 三角形b3＝断面1 の点a12,a13 と断面2 の点a22 三角形b4＝断面1 の点a13 と断面2 の点a23,a22 （以下同様）

【００２１】次に断面2 と断面3 について： 三角形b5＝断面2 の点a21,a22 と断面3 の点a31 三角形b6＝断面2 の点a22 と断面3 の点a32,a31 三角形b7＝断面2 の点a22,a23 と断面3 の点a32 三角形b8＝断面2 の点a23 と断面3 の点a33,a32 （以下同様）

【００２２】ここで、三角形b1と三角形b2は、点a12 と
点a22 で構成される辺c1で接しているので、接合線情報
f1「辺c1に接している面は面b1と面b2である」を同時に
作成する。同様に、辺c2について接合線情報f2「辺c2に
接している面は面b2と面b3である」を同時に作成する。
さらに、面b5を定義した後、断面2 の上の点a22 と点a2
1 で構成される辺c4について接合線情報f4「辺c4に接し
ている面は面b2と面b5である」を作成する。このように
して、三角形を定義する毎に、接合線情報を作成するこ
とにより、接合線情報群｛f ｝が作成される。

【００２３】一般的には、図１（ｂ）に示すように、断
面i と断面i+1 の間の高さレベルjに対して： 三角形bk＝断面i の点aij,aij+1 ，断面i+1 の点ai+1j 三角形bk+1＝断面i の点aij+1 ，断面i+1 の点ai+1j+1,
ai+1j を作成する。三角形bkの点aij,aij+1 で構成される辺
（両端はaij とaij+1 ）は、既に断面i-1 と断面i の間
で作成された三角形bl+1（ai-1j+1, aij+1, aij ）の辺
cl（aij+1, aij）と共通である。従って、三角形bkは三
角形bl+1と辺clで接しており、これより、接合線情報fl
「辺clに接している面は面bl+1と面bkである」を同時に
作成する。

【００２４】三角形bkの点ai+1j,aij で構成される辺ck
（ai+1j,aij ）は、直前に作成された三角形bk-1（aij,
ai+1j, ai+1j-1 ）の辺（aij,ai+1j ）と共通である。
従って、三角形bkは三角形bk-1と辺ckで接しており、接
合線情報fk「辺ckに接している面は面bk-1と面bkであ
る」を同時に作成する。

【００２５】三角形bk+1については、辺ck+1（ai+1j,ai
j+1 ）が直前に作成された三角形bkの辺（aij+1,ai+1j
）と共通であるから、接合線情報fk+1「辺ck+1に接し
ている面は面bkと面bk+1である」を同時に作成する。な
おこの三角形bk+1の他の２辺は、まだ定義されていない
領域と接しており、これより後に定義される別の三角形
との間で接合線情報が作成される。

【００２６】次に、接合点情報については、図１（ａ）
で説明すると、点a22 を共有する三角形として前記の面
b2,b3,b4,b5,b6,b7 の６つの三角形がある。これらの三
角形は、断面1,2 の間では上から面b2,b3,b4の順で並ん
でおり、断面2,3 の間では上から面b5,b6,b7の順で並ん
でいる。これより接合点情報g22 「点a22 に接合してい
る三角形は面b2,b3,b4,b7,b6,b5 の順番で点a22 に関し
て反時計回りに配置されている」が生成される。

【００２７】一般的には、図１（ｂ）に示すように、点
aij を共有する三角形としては、断面i-1 と断面i の間
に、次の３つの三角形bl-1,bl,bl+1が上から順に並んで
おり、 bl-1 ＝ (ai-1j,aij,aij-1) bl ＝ (ai-1j,ai-1j+1,aij) bl+1 ＝ (ai-1j+1,aij+1,aij)

【００２８】同様に、断面i と断面i+1 の間に、次の３
つ三角形bk-2,bk-1,bkが点aij を共有して上から順に並
んでいる。 bk-2 ＝ (aij-1,aij,ai+1j-1) bk-1 ＝ (aij,ai+1j,ai+1j-1) bk ＝ (aij,aij+1,ai+1j) これより、接合点情報gij 「点aij に接合している三角
形は、面bl-1,bl,bl+1,bk,bk-1,bk-2の順番で、点aij
に関して反時計回りに配置されている」が生成される。

【００２９】以上の手順を図２にフロー図で示す。ま
ず、ステップＳ１で、断面の点列データの読込みを行
う。ステップＳ２では、断面の点列データを用いて、所
定の順序で三角形を作成する。ステップＳ３では、この
三角形と既存の三角形との接合線情報を、一定の規則に
基づき順次作成する。ステップＳ４でも、この三角形と
既存の三角形との接合点情報を、一定の規則に基づき順
次作成する。ステップＳ５では、以上の結果と、必要に
応じてその他の情報を適宜加えて、船体形状を定義する
ためのデータを整備する。このようにして、船体の全体
形状の定義を行うことができる。

【００３０】

【発明の効果】この発明は、複数の断面に所定の順序で
点列を設定し、隣接する断面の点列により所定の順序で
三角形を作成するので、三角形同士の接合線も規則的に
発生させることができる。このようにして、三角形同士
の幾何形状チェックを行うことなく、接合線情報を順次
作成することができる、短時間で船体形状を定義するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による面（三角形）の作成例を示す図
である。

【図２】この発明の実施の形態の１例を示すフロー図で
ある。

【図３】従来技術による面（三角形）の作成例を示す図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長野 元睦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 菊池 浩平 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 野本 敏治 東京都文京区本郷７丁目３番１号 東京大 学工学部内 (72)発明者 青山 和浩 東京都文京区本郷７丁目３番１号 東京大 学工学部内 Ｆターム(参考） 5B046 AA04 DA02 DA08 FA18

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 船体の設計システムに対して船体形状を
   定義する船体形状定義方法において、船体長手方向に配
   列された複数の断面に設定された点列データを用いて、
   隣接する２つの断面の間に所定の順序で三角形を作成す
   るとともに、既に作成されている三角形との間の接合線
   情報を順次作成することを特徴とする船体形状定義方
   法。
2. 【請求項２】 各断面は船体の左右対称面に垂直であ
   り、左右舷のいずれか一方の舷について船体形状を定義
   し、その結果を他方の舷に左右反転させてコピーするこ
   とを特徴とする請求項１記載の船体形状定義方法。