BE1026299B1 - Système de génération d'un vortex de fluide - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de génération d'un vortex d'un fluide (3) le long d'un axe (Z) comprenant : une plateforme (4) pour supporter des spectateurs (5) ; une paroi (2) en forme de surface de révolution d'une courbe logarithmique autour de l'axe (Z) ; et une unité hydraulique (10) configurée pour injecter du fluide (3), de façon tangentielle et au moins partiellement circonférentielle, sur ladite paroi (2).

Description

Système de génération d’un vortex de fluide

Domaine technique

L'invention concerne un système de génération d'un vortex de fluide par exemple dans un contexte artistique, culturel et/ou récréatif.

Art antérieur

De nos jours, le développement de prestations artistiques, culturelles et/ou récréatives donnant lieu à des sensations nouvelles et intenses joue un rôle important afin d'attirer et de renouveler un public assistant et participant à ces prestations. Ce développement soulève la nécessité de faire un compromis entre le rendu désiré d'une prestation et les obstacles techniques à franchir pour fournir des moyens techniques permettant de réaliser cette prestation.

Résumé de l’invention

Un objet de l'invention est de fournir un système apte à générer un vortex de fluide le long d'un axe, d'une hauteur de plusieurs mètres le long de cet axe, pour entourer une pluralité de spectateurs, de façon à induire en eux un sentiment d'émerveillement et/ou d'excitation, tout en garantissant leur sécurité et leur intégrité.

À cet effet, l'invention propose un système de génération d'un vortex d'un fluide le long d'un axe vertical et comprenant :

- une plateforme essentiellement horizontale configurée pour supporter des spectateurs ;

- une paroi :

• essentiellement étanche au fluide, • allongée symétriquement le long de l'axe, • surmontant essentiellement la plateforme,

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•• z une coordonnée le long de l'axe, •• r une coordonnée strictement positive le long d'un autre axe perpendiculaire de l'axe, •• z₀ une coordonnée fixée le long de l'axe, •• a un coefficient strictement positif ;

• pour entourer au moins partiellement lesdits spectateurs lorsqu'ils sont supportés par la plateforme ;

- une unité hydraulique comprenant au moins une pompe et au moins un injecteur pour injecter du fluide à une vitesse d'injection comprise entre cinq et vingt mètres par seconde, de façon au moins partiellement circonférentielle sur la paroi, tangentiellement à la paroi, entre l'axe et la paroi, de façon à former une lame du fluide d'une épaisseur d'au moins un demi-centimètre le long de la paroi.

Le système selon l'invention permet de générer un vortex de fluide de plusieurs mètres de haut le long de l'axe, apte à entourer la pluralité de spectateurs, de façon à induire en eux un sentiment d'émerveillement et/ou d'excitation, tout en garantissant leur sécurité et leur intégrité.

En effet, les spectateurs sont au moins partiellement entourés par une paroi se recouvrant progressivement de fluide injecté par l'unité hydraulique. Comme le fluide est injecté entre l'axe et la paroi, il s'agit bien

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- 3 de la face interne de la paroi, celle qui fait préférentiellement face à l'axe et aux spectateurs, qui se recouvre de fluide. Le au moins un injecteur est configuré pour injecter du fluide à une certaine vitesse d'injection de façon tangentielle et au moins partiellement circonférentielle sur la paroi, de sorte que l'injection de fluide se fait selon une tangent oblique à la paroi, c'est-àdire, préférentiellement ni verticale, ni horizontale, de sorte que le fluide injecté évolue sur la paroi, selon une trajectoire au moins partiellement circonférentiel, ce qui génère un tourbillon circonférentiel de fluide le long de la paroi, du bas vers le haut ou du haut vers le bas de la paroi, ce tourbillon constituant un vortex de ce fluide. La forme de la paroi est particulièrement adaptée à un écoulement du fluide injecté. Elle est définie par une équation décrivant une fonction de variable r et d'image z dont le graphe est une courbe logarithmique dans le plan porté par l'axe et l'autre axe. Une rotation de cette courbe autour de l'axe définit alors la surface de révolution correspondant tout spécifiquement une forme naturelle d'un vortex qui est associée à une vitesse d'injection dépendant du coefficient a. Des calculs élémentaires montrent que cette forme de la paroi permet essentiellement de compenser les composantes tangentielles à la paroi des forces de pesanteur et centrifuge sur le fluide, de sorte que la lame de fluide reste en contact avec la paroi, et que l'écoulement du fluide sur la paroi soit essentiellement de type potentiel. Par conséquent, la vitesse d'injection et la forme de la paroi donnent une régulation physique et naturelle du mouvement du fluide sur la paroi. En particulier, une hauteur du vortex mesurée le long de l'axe peut ainsi être obtenue par un choix de ces paramètres, et une régulation appropriée de l'unité hydraulique permet d'obtenir un recouvrement de la paroi au moyen d'une lame du fluide en rotation autour de l'axe.

Du point de vue des spectateurs, le vortex prend naissance sur la paroi, préférentiellement à leur niveau, ou à leurs pieds. La paroi se recouvre donc progressivement d'une lame de fluide en rotation, selon

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- 4 l'axe, préférentiellement du bas vers le haut. Vu que la paroi entoure au moins partiellement chacun des spectateurs, ceux-ci sont alors entourés par la lame de fluide en rotation. Un effet de surprise et d'émerveillement est ainsi induit en chaque spectateur par l'apparition du vortex de fluide. En outre, vu que la lame de fluide recouvre l'entièreté de la paroi après un certain temps d'action de l'unité hydraulique, le vortex généré atteint nécessairement une hauteur supérieure à quatre mètres au dessus de la plateforme. Les spectateurs sont donc surmontés et entourés par au moins quatre mètres de fluide tourbillonnant, ce qui constitue un évènement particulièrement impressionnant pour eux. En outre, la sécurité et l'intégrité des spectateurs est assurée durant tout le fonctionnement du système grâce à la forme de la paroi s'adaptant naturellement à la forme du vortex et compensant les effets de la gravité sur le fluide en rotation. De plus, le système permet de générer le vortex au moyen d'une faible quantité de fluide, préférentiellement, au moyen de la quantité de fluide constituant ladite lame de fluide. En particulier, l'unité hydraulique et la forme de la paroi permettent de limiter la quantité de fluide nécessaire à la génération du vortex car ce fluide est directement injecté sur la paroi. Ceci constitue une sécurité additionnelle pour les spectateurs.

Le système est simple à construire et à manipuler avec les technologies actuelles. En particulier, l'unité hydraulique est bien connue d'un homme du métier et le au moins un injecteur consiste de façon préférentielle en un dispositif permettant un apport de fluide dans le système, dont un débit et une vitesse d'injection peuvent être régulés. Le système selon l'invention permet avantageusement de générer le vortex de fluide durant un temps quelconque, aussi longtemps que l'unité hydraulique est en action. Avantageusement, l'unité hydraulique permet de générer rapidement et efficacement la lame de fluide sur la paroi. En particulier, le vortex est apte à être généré en moins d'une minute grâce au système

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- 5 selon l'invention. Préférentiellement, le vortex est généré par le système selon l'invention durant au moins vingt minutes.

Avantageusement, comme mentionné plus haut, la forme de la surface de révolution d'une courbe logarithmique de la paroi et le choix de la vitesse d'injection permettent de compenser les composantes de la force de pesanteur et de la force centrifuge parallèles à la paroi, de sorte que la lame de fluide reste en contact avec la paroi. Les calculs élémentaires permettant d'obtenir cette forme de paroi sont réalisés en résolvant une équation égalisant essentiellement ces composantes. En particulier, le coefficient a. définissant la forme de la paroi la plus adaptée à une vitesse d'injection donnée v est obtenu par le rapport du carré de cette vitesse par l'accélération de la pesanteur g. En d'autres termes, préférentiellement, a = —.

g

Le nombre g est bien connu d'un homme du métier. Il prend typiquement la valeur arrondie 9,81 sur Terre lorsqu'il est exprimé en m/s². La vitesse d'injection est quant à elle exprimée en m/s et comprise entre 5 et 20, préférentiellement, entre 10 et 15, de sorte que le coefficient a est compris entre 5/2 et 41, préférentiellement entre 10 et 23. Ce coefficient définit alors l'allure de la courbe logarithmique, et donc l'allure de la surface de révolution, exclusivement en fonction de la vitesse d'injection.

L'injection de fluide est préférentiellement réalisée en continue et/ou en plusieurs endroit, de façon recouvrir efficacement la paroi de fluide. Préférentiellement, l'épaisseur de la lame de fluide est au moins localement uniforme, plus préférentiellement, globalement essentiellement uniforme. Préférentiellement, l'épaisseur de la lame de fluide est d'au moins cinq centimètres, plus préférentiellement, elle est d'au moins dix centimètres le long de la paroi. La quantité de fluide qui est nécessaire pour obtenir cet effet occupe préférentiellement un volume compris entre cinq et dix mètres cubes. Avantageusement, l'effet impressionnant du vortex de

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- 6 fluide est alors renforcé chez les spectateurs. Ceux-ci peuvent alors passer leurs mains au sein même du vortex afin de mieux percevoir le mouvement du fluide, et ce en toute sécurité.

La génération du vortex de fluide au moyen du système selon l'invention permet de donner un effet vivant au fluide se mouvant sur la paroi. La lame de fluide apparaît de façon à la fois subtile et naturelle. Le système selon l'invention permet en outre d'ériger un vortex de fluide essentiellement selon l'axe, s'évasant potentiellement sur une portion supérieure.

Avantageusement, le système selon l'invention permet d'induire un sentiment de puissance de la nature, et plus particulièrement de l'écoulement d'un fluide, au sein des spectateurs. Il permet de générer un sentiment d'excitation et de magie physiquement impressionnant au sein des spectateurs placés au cœur du vortex de fluide. Le système selon l'invention permet en outre de sensibiliser des humains à la nature et de réaliser à quel point celle-ci peut les dépasser. Ces humains peuvent être compris dans la pluralité de spectateurs ou dans d'autres humains extérieurs au système. Avantageusement, le système selon l'invention peut amener des humains à réduire des négligences environnementales d'origine humaine.

Préférentiellement, le fluide consiste en de l'eau.

Préférentiellement, le système selon l'invention comprend des moyens d'éloignement d'humains dans un voisinage extérieure à la paroi. Avantageusement, il s'ensuit une plus grande sécurité pour un public assistant à la génération d'un vortex de fluide à l'extérieur du système selon l'invention.

Préférentiellement, la paroi est constituée d'un matériau comprenant de l'acier inoxydable, et/ou du composite, et/ou de l'aluminium, et/ou du bois, et/ou du verre, et/ou de mousse, et/ou de fibre de verre. Ce

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- 7 matériau de composition est préférentiellement léger, ce qui permet un transport plus aisé du système selon l'invention.

Préférentiellement, la paroi est continue. Préférentiellement, le système comprend une paroi finale surmontant la paroi. Cette paroi finale n'a pas nécessairement une forme de portion de la surface de révolution de façon à constituer une barrière contre d'éventuel débordement du vortex. Une meilleure intégrité des spectateurs est ainsi assurée lorsque le système est en action.

Préférentiellement, une portion d'une surface supérieure de la plateforme est une surface plane horizontale. Préférentiellement, le plus grand diamètre de la plateforme est compris entre deux et cinq mètres, plus préférentiellement entre trois et quatre mètres. La distance séparant un point arbitraire de la plateforme et un autre point arbitraire de la paroi est préférentiellement strictement positive. Préférentiellement, la plateforme est disposée au sein de l'espace intérieur de la surface de révolution.

Le système selon la présente invention constitue un système particulier de génération d'un écran fluidique tournant autour de l'axe.

Dans le cadre du présent document, un « vortex de fluide » correspond préférentiellement à un tourbillon creux de ce fluide en écoulement à partir d'une base de fluide. À chaque instant de son existence, le vortex de fluide a préférentiellement une forme allongée essentiellement symétrique le long de l'axe et évasée en une portion extrémale éloignée de la base de fluide. Le vortex est préférentiellement compris dans un volume cylindrique allongé le long de l'axe.

Dans le cadre du présent document, les adjectifs « vertical » et « horizontal » ne sont pas limitatifs d'un choix de direction. Ils désignent préférentiellement respectivement une direction parallèle et une direction perpendiculaire à la pesanteur.

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- 8 Dans le cadre du présent document, un « axe » définit à la fois une direction et un sens dans un espace. Préférentiellement, l'axe du système selon l'invention est orienté verticalement, du bas vers le haut.

Dans le cadre du présent document, une « longueur d'un objet mesurée le long d'un axe » désigne préférentiellement une longueur d'une projection l'objet sur l'axe, cette longueur étant la mesure de la distance euclidienne usuelle. En d'autres termes, cette longueur fait référence à la dimension de l'objet, par exemple, sa hauteur ou sa largueur, mesurée le long de l'axe.

Dans le cadre du présent document, une surface de révolution d'une courbe autour d'un axe est la surface obtenue par révolution de la courbe autour de l'axe. Cette notion est connue d'un homme du métier.

Dans le cadre du présent document, « l'espace intérieur » de la surface de révolution est, préférentiellement, un espace inclus au dedans de la surface concave définie par la surface de révolution. Dans ce cadre, « la face intérieure » de la paroi est un bord de l'espace intérieur.

Dans le cadre du présent document, les « spectateurs » sont préférentiellement des humains ou des animaux.

Préférentiellement, la pluralité de spectateurs comprend au moins six spectateurs, préférentiellement au moins douze. Le système selon l'invention est apte à accueillir cette pluralité de spectateurs en les supportant sur la plateforme.

Préférentiellement, lorsque les spectateurs sont soutenus par la plateforme, ils sont essentiellement complètement entourés au moins latéralement par la paroi. Préférentiellement, la paroi comprend une bordure essentiellement elliptique entourant la plateforme dans un rayon de moins de trente centimètres de celle-ci. Préférentiellement, le vortex de fluide est générer à partir d'une hauteur essentiellement égale à celle à laquelle se trouve la plateforme le long de l'axe. L'apparition du vortex aux pieds des spectateurs en est d'autant plus magique et impressionnante.

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- 9 Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, un premier plan horizontal d’équation z = 0 est tangent à la plateforme ; la portion de la surface de révolution comprend la surface de révolution s’étendant entre le premier plan horizontal et un deuxième plan horizontal d’équation z = l₀ où l₀ est la longueur ; et ^z» = ^-ln(^^+h) où L_o est une longueur de la plateforme mesurée le long de l’autre axe, et b est un paramètre strictement positif qui est plus petit qu’une demi unité exprimée en mètres.

L’équation z = 0 pour un plan tangent à la plateforme n’est pas limitatif de la portée de l’invention étant donné que la plateforme est essentiellement horizontale. Cette équation n’a pour but que de positionner la plateforme par rapport au repère abstrait définit par l’axe et l’autre axe. La deuxième propriété de ce mode de réalisation préféré indique que la paroi comprend toute la surface de révolution de la courbe logarithmique entre les premier et deuxième plans. Enfin, la relation sur le nombre z₀ permet d’en déduire qu’à l’emplacement de la plateforme, les relations a (ln(r) - In + b^ sont satisfaites, et donc que

L_o z = 0 r = — + b.

En particulier, une section de la paroi selon le premier plan livre un cercle de rayon y + b dans lequel est essentiellement inscrit la plateforme, cette dernière occupant un espace d’une longueur L_o le long du diamètre du cercle de longueur L_o + 2b. En particulier, une distance de b sépare la paroi et la plateforme le long de l’autre axe. Préférentiellement, L_o est un diamètre maximal de la plateforme, et donc une distance d’au moins b sépare la paroi et la plateforme en tout point. La base de la paroi comprenant ce cercle entoure donc la plateforme à une distance de b plus

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- 10 petite qu'un demi mètre, livrant ainsi un espace suffisant pour un écoulement de fluide. Vu la forme de la courbe logarithmique, la paroi s'évase progressivement entre les premier et deuxième plans, du bas vers le haut, au dessus de la plateforme, s'adaptant ainsi à la forme du vortex de fluide en accord avec la vitesse d'injection.

Préférentiellement, la longueur l₀ est d'au moins sept mètres. Préférentiellement, la longueur L_o et/ou un diamètre de la plateforme est plus grand que trois mètres et demi. Préférentiellement, la longueur est plus grande qu'un double d'une distance séparant deux points antipodaux de la paroi, mesurée le long d'une droite parallèle à un plan tangent à la plateforme. Avantageusement, l'impression de grandeur du vortex le long de l'axe est alors amplifiée du point de vue des spectateurs lorsqu'ils sont soutenus par la plateforme. La taille de la plateforme mesurée le long de cette droite occupe préférentiellement plus de la moitié de la distance, plus préférentiellement, plus des trois quarts de la distance. Cette droite est préférentiellement parallèle à l'autre axe.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le système comprend en outre une cuve :

• surmontée par la plateforme, • couplée de façon fluidique à l'unité hydraulique, et • agencée pour contenir une quantité du fluide comprenant le fluide injecté par l'unité hydraulique lorsqu'elle est en action.

L'unité hydraulique selon ce mode de réalisation de l'invention pompe ainsi le fluide de la cuve et l'injecte sur la paroi pour former le vortex. Avantageusement, un faible volume intérieur de la cuve suffit au fonctionnement du système selon l'invention. Ce volume intérieur est préférentiellement essentiellement égal au volume occupé par le fluide composant la lame de fluide lorsqu'elle recouvre la paroi. Ces volumes sont préférentiellement compris entre cinq et onze mètres cubes, plus préférentiellement entre sept et neuf mètres cubes. De façon préférentielle,

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- 11 la cuve est remplie d'une quantité de fluide préalablement une mise en action du système. Cette quantité de fluide contenue dans la cuve est essentiellement au repos lorsque le système est en action.

Une enveloppe de la cuve est préférentiellement de forme parallélépipédique. Une enveloppe de la cuve est préférentiellement disjointe de la paroi. La cuve comprend préférentiellement une ouverture essentiellement recouverte par la plateforme apte à laisser passer un écoulement du fluide entre la paroi et l'enveloppe de la cuve. De façon préférentielle, l'unité hydraulique est située au moins partiellement au niveau de la cuve et/ou elle est au moins partiellement adjacente à une partie externe de la paroi. Avantageusement, les éléments techniques du système permettant la génération du vortex sont cachés de la vue des spectateurs, rendant l'apparition du vortex de fluide plus mystérieuse et impressionnante pour les spectateurs.

Préférentiellement, le système selon l'invention comprend des pales au niveau de la cuve et/ou d'une portion inférieure de la paroi essentiellement surmontée par la plateforme de façon à changer une direction d'injection de fluide du au moins un injecteur.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le au moins un injecteur comprend une première pluralité d'injecteurs pour injecter de façon tangentielle et au moins partiellement circonférentielle du fluide sur la paroi, et ce à partir d'une première pluralité de points d'injection compris dans une portion inférieure de la paroi entourant au moins partiellement chacun des spectateurs lorsqu'ils sont supportés par la plateforme, et d'une longueur mesurée le long de l'axe de moins de deux mètres.

Avantageusement, davantage de fluide est ainsi amené en différents points de la paroi. La génération du vortex est alors plus fluide et homogène sur la paroi.

La portion inférieure de la paroi correspond préférentiellement à la portion de la paroi la plus basse selon l'axe lorsqu'il est dirigé du bas

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- 12 vers le haut. Avantageusement, les injecteurs sont dissimulés de la vue des spectateurs sous la plateforme, de façon à rendre l'apparition du vortex plus mystérieuse et impressionnante. Préférentiellement, les injecteurs sont essentiellement disposés symétriquement le long de l'anneau, ce dernier étant préférentiellement circulaire. Préférentiellement, l'anneau entoure une extrémité inférieure de la paroi surmontée et/ou au niveau de la plateforme.

Préférentiellement, le au moins un injecteur comprend une deuxième pluralité d'injecteurs pour injecter de façon tangentielle et au moins partiellement circonférentielle du fluide sur la paroi, et ce à partir d'une deuxième pluralité de points d'injection essentiellement alignés le long d'une section de la paroi par un plan comprenant l'axe.

Cette section consiste en une courbe logarithmique et les différents points d'injection sont alignés sur la courbe à des hauteurs différentes le long de l'axe. Des vitesses et/ou débits d'injection différents sont préférentiellement choisis pour chaque injecteur de la première et/ou deuxième pluralité d'injecteurs, en partie en fonction de la hauteur des points d'injection mesurée le long de l'axe.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la paroi comprend d'au moins une corniche configurée pour recevoir du fluide de la lame lorsque l'unité hydraulique est en action ; et l'unité hydraulique comprend au moins un système d'injection intermédiaire pour injecter le fluide reçu par la corniche, tangentiellement sur la paroi, de façon au moins partiellement circonférentielle, en un point d'injection surmontant la corniche.

Avantageusement, ce mode de réalisation de l'invention permet de compenser d'éventuelles pertes de charge due à une forme de la paroi en récupérant du fluide de la lame de fluide dans la corniche au niveau de la paroi et en réinjectant ce fluide ou du fluide en un point d'injection surmontant la corniche, préférentiellement à une distance de moins de vingt centimètres de la corniche, de façon à garantir une impulsion verticale

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- 13 et circonférentielle suffisante au fluide sur tout le long de sa trajectoire sur la paroi. Avantageusement, une discontinuité de la lame de fluide sur la paroi due à cette réinjection est invisible à un œil des spectateurs lorsque la corniche est distante de plus de deux mètres de la plateforme mesurée le long de l'axe, et lorsque la distance entre le point d'injection et la corniche est plus petite que vingt centimètres, préférentiellement plus petite que dix centimètres.

Préférentiellement, lorsque le système comprend une deuxième pluralité d'injecteurs telle que décrite précédemment, au moins une partie de ceux-ci sont surmontés par une telle corniche, de façon à recevoir et/ou récupérer du fluide de la lame de fluide et à le réinjecter en un point d'injection surmontant légèrement la corniche la plus proche. Le point d'injection est alors compris dans la deuxième pluralité de points d'injection susmentionnée.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le système comprend en outre une enveloppe de la paroi, espacée d'au moins un demi centimètre, préférentiellement d'un centimètre, de la paroi.

Avantageusement, l'enveloppe permet une récupération de fluide de la lame de fluide débordant d'une extrémité supérieure de la paroi, ce fluide s'écoulant alors entre la paroi et l'enveloppe, et étant préférentiellement récupéré dans une cuve surmontée par la plateforme telle que décrite précédemment. Avantageusement, lorsque la paroi est transparente, l'épaisseur de la lame de fluide le long de la paroi s'en trouve perçue comme étant plus grande aux yeux des spectateurs.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le système comprend en outre une unité de contrôle de l'unité hydraulique pour effectuer au moins une action parmi :

- activer et/ou désactiver au moins une composante de l'unité hydraulique ;

- déterminer un débit du au moins un injecteur ;

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- 14 - déterminer la vitesse d’injection.

Avantageusement, cette unité de contrôle permet d’obtenir un grand nombre de variations possibles de mouvements de la lame de fluide et d’écoulement de fluide sur le long de la paroi. Il est en outre possible de créer des effets techniques de mouvement du fluide sur la paroi de façon à impressionner davantage les spectateurs. Ce résultat peut s’obtenir via l’activation et/ou la désactivation de certains injecteurs et/ou une modification du débit de certains autres injecteurs et/ou de la vitesse d’injection, lorsque le système comprend plusieurs injecteurs tel que décrit précédemment. Préférentiellement, la au moins une composante consiste en un ou plusieurs injecteurs.

Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le système comprend en outre un accès entre la plateforme et une zone extérieure au système.

Cet accès permet avantageusement aux spectateurs à la fois d’entrer et de sortir à n’importe quel instant de l’espace intérieur, en toute sécurité. En particulier, il permet une évacuation des spectateurs de la plateforme en cas de défaillance du système ou d’urgence vitale pour les spectateurs.

Selon un mode de réalisation, l’accès comprend un escalier en colimaçon surmonté par la plateforme et un passage sous la paroi. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’accès comprend une passerelle parallèle à la plateforme, à la même hauteur que la plateforme.

Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le système comprend en outre une unité d’éclairage de la paroi agencée pour émettre au moins une lumière d’intensité et de spectre prédéterminés.

Avantageusement, l’unité d’éclairage permet d’éclairer et de texturer le fluide en mouvement de façon à exacerber les sensations des spectateurs. Préférentiellement, l’unité d’éclairage est configurée pour plonger l’espace intérieur dans le noir préalablement à la génération du

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- 15 vortex et pour éclairer progressivement cet espace au fur et à mesure que la lame de fluide recouvre la paroi. Préférentiellement, l'unité d'éclairage est synchronisée avec l'unité hydraulique. Préférentiellement, le système comprend une unité de détermination de l'intensité et du spectre.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le système comprend au moins une protubérance et/ou au moins une cavité au niveau de la paroi.

Avantageusement, la au moins une protubérance et/ou cavité permet de perturber le mouvement circonférentiel de la lame de fluide sur la paroi de façon à créer des effets techniques de mouvement du fluide. Préférentiellement, la au moins une protubérance et/ou une cavité surmonte les spectateurs de façon à éviter tout risque de blessure.

Préférentiellement, la paroi est au moins localement, préférentiellement globalement, creusée d'un canal hélicoïdal s'étendant autour de l'axe.

Avantageusement, le canal hélicoïdal structure une face interne de la paroi de façon à faciliter la progression de la lame de fluide le long de la paroi car elle structure la face interne de façon circonférentielle et verticale, de façon à restreinte des effets gravitationnels ou de frottement sur la lame de fluide. La formation du vortex s'en trouve ainsi faciliter et accélérée. Préférentiellement, l'hélicoïde le long de laquelle le canal est creusé suit une trajectoire de la lame de fluide. Préférentiellement, une tangente à l'hélicoïde consiste en une direction d'injection du fluide par l'unité hydraulique.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le système selon l'invention comprend une structure extérieure boulonnée qui est apte à supporter la plateforme et la paroi lorsqu'elle est recouverte par la lame de fluide. Préférentiellement, la structure extérieure comprend une pluralité de poutres apte à supporter un poids d'au moins dix tonnes et/ou force centrifuge d'au moins cinq mille pascals. Préférentiellement, la structure

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- 16 extérieure comprend un toit. Ce dernier est préférentiellement constitué de toile.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la paroi est constituée de plusieurs morceaux fixés ensembles de façon ce qu'elle soit essentiellement étanche au fluide. Ces morceaux sont agencés ensemble de façon à ce que la paroi puisse être aisément et rapidement montée et/ou démontée un grand nombre de fois. Préférentiellement, l'ensemble du système selon l'invention est constitué d'une pluralité d'éléments aptes à être assemblés, de telle façon que le système puisse être aisément et rapidement montée et/ou démontée un grand nombre de fois, en un lieu quelconque. Préférentiellement, le système ainsi démonté est apte à être contenu dans un containeur de dimensions homologuées par l'Organisation Internationale de Normalisation. En outre, l'invention propose également un tel containeur comprenant le système de génération de vortex de fluide. Avantageusement, ce dernier est facilement transportable localement et internationalement.

Le système selon l'invention est particulièrement adapté pour être disposé dans un hall d'entrée d'un bâtiment, une place publique, un lieu culturel et/ou un lieu de détente, tant en intérieur qu'en extérieur. En particulier, l'invention propose également un lieu culturel et/ou de détente comprenant le système de génération de vortex de fluide. Le lieu culturel est préférentiellement un théâtre. Le lieu de détente est préférentiellement un parc d'attraction.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles :

- la figure 1 illustre une vue schématique d'un système de génération d'un vortex de fluide selon un mode de réalisation de l'invention ;

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- la figure 2 illustre une vue schématique d'un système de génération d'un vortex de fluide selon un mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 3 illustre des portions de courbes logarithmiques aptes à générer une surface de révolution pour un système de génération d'un vortex de fluide selon un mode de réalisation de l'invention.

Les dessins des figures ne sont pas à l'échelle. Généralement, des éléments semblables sont dénotés par des références semblables dans les figures. Dans le cadre du présent document, les éléments identiques ou analogues peuvent porter les mêmes références. En outre, la présence de numéros de référence aux dessins ne peut être considérée comme limitative, y compris lorsque ces numéros sont indiqués dans les revendications.

Description détaillée de modes de réalisation particuliers de l’invention

La présente invention est décrite avec des réalisations particulières et des références à des figures mais l'invention n'est pas limitée par celles-ci. Les dessins ou figures décrits ne sont que schématiques et ne sont pas limitants.

La figure 1 illustre une vue schématique d'un système 1 selon un mode de réalisation de l'invention. Une pluralité de spectateurs 5 sont supportés par une plateforme 4 disposée perpendiculairement un axe vertical Z le long duquel le système est apte à générer un vortex d'un fluide 3. L'axe Z est préférentiellement dirigé du bas vers la haut. La surface supérieure de la plateforme 4 est typiquement une surface plane. Le système comprend une paroi 2 étanche au fluide 3 dont la forme consiste essentiellement en une surface de révolution d'une courbe logarithmique autour de l'axe Z tronqué supérieurement et inférieurement selon deux plans perpendiculaires à l'axe Z. La plateforme 4 est agencée dans un espace intérieure une surface de révolution, de façon à surmonter une cuve 6 dont le bord est disjoint de la paroi 2, de sorte que la cuve 6 et

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- 18 son contenu ne subissent aucun mouvement lorsque le système 1 est en action. Le volume intérieur de la cuve 6 correspond au volume total de fluide 3 nécessaire pour créer une lame de fluide d'une épaisseur 31 entre un et dix centimètres sur toute la paroi 2, éventuellement augmenté d'un faible volume additionnel. Une largueur 22 d'une extrémité inférieure de la paroi 2 correspond à un diamètre L_o maximal de la plateforme augmenté d'un nombre 2b plus petit qu'un mètre, ces données étant mesurées le long d'un autre axe perpendiculaire à l'axe Z. Le diamètre est préférentiellement compris entre 3 et 4 mètres. La longueur l₀ 21 de la paroi 2 mesurée le long de l'axe Z est comprise entre 4 et 10 mètres, préférentiellement, elle s'étend 7 mètres au dessus de la plateforme 4, mesuré le long de l'axe Z. Une hauteur de la cuve 6 mesurée le long de l'axe Z est comprise entre 1/2 et 3 mètres. La cuve 6 ne prend avantageusement pas beaucoup de place sous la plateforme 4, ce qui facilite l'installation du système 1. L'extrémité inférieure de la paroi surmonté la cuve de façon à récupérer du fluide s'écoulant de part et d'autre de la paroi 2. Une unité hydraulique 10 comprenant au moins une pompe et au moins un injecteur est agencée au système 1, pour injecter du fluide 3 de la cuve 6 sur la paroi 2, de façon au moins partiellement circonférentielle et tangentielle, en au moins un point d'injection 12, de façon à former une lame du fluide 3 de l'épaisseur 31 recouvrant toute la paroi 2 tel qu'il est expliqué dans le résumé de l'invention. La vitesse d'injection v du fluide est tout particulièrement adaptée avec la forme de la paroi tel qu'il est commenté dans le résumé de l'invention. Le mode de réalisation illustré comprend plusieurs points d'injection 12 de façon à générer et maintenir la lame de fluide 3 de façon homogène et régulière. Chaque point d'injection surmonte de quelques centimètres une corniche configurée pour récupérer et/ou recevoir du fluide de la lame de fluide, ce fluide ou du fluide étant réinjecté au chaque point d'injection, de façon à limiter l'impact de la gravité ou de frottement sur le fluide en rotation.

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- 19 La figure 2 illustre une autre vue schématique du mode de réalisation de l'invention illustré en figure 1. En particulier, la forme de la paroi 2 est purement schématique et ne représente pas la forme de surface de révolution réelle de la paroi 2. Le système 1 comprend un accès 9 muni d'un escalier en colimaçon entre la plateforme 4 et une zone extérieure à la cuve 6. Le système 1 comprend une structure extérieure 7 comprenant des poutres soutenant et structurant le système 1. Le système 1 comprend une unité d'éclairage 8 de la paroi et de l'espace intérieur de la surface de révolution fixée à la structure extérieure 7.

La figure 3 illustre graphiquement deux portions de courbes logarithmiques 81 et 82 aptes à générer chacune une surface de révolution dont au moins une portion constituerait une paroi d'un système de génération d'un vortex de fluide selon un mode de réalisation de l'invention. L'axe 92 est parallèle à l'axe Z, de coordonnée z, gradué en mètres. L'axe 91 est perpendiculaire à l'axe Z, de coordonnée r, gradué en mètres. Les courbes 81 et 82 définissent les surfaces de révolution nécessaires pour générer des vortex de fluide recouvrant la paroi 2 lorsque les vitesses d'injection sont respectivement de 10 et 15 mètres par seconde. La relation entre la vitesse d'injection et la forme de la courbe est explicitée dans le résumé de l'invention. Plus la vitesse d'injection est élevée et moins l'évasement de la paroi sera grande. De façon pratique, selon le mode de réalisation de l'invention explicité en figures 1 et 2, en faisant référence aux notations utilisées, l'équation de la courbe logarithmique est donnée de

façon préférée par

(v2\ ( (Lq \\ z=y (ln(r)_ln^+6)}

où g est l'accélération de la pesanteur exprimée en m/s². Les portions de courbes illustrées en figure 3 sont essentiellement obtenues par les choix préférés de vitesses d'injection et de diamètre susmentionnés.

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- 20 En résumé, l'invention concerne un système de génération d'un vortex d'un fluide 3 le long d'un axe Z comprenant : une plateforme 4 pour supporter des spectateurs 5 ; une paroi 2 en forme de surface de révolution d'une courbe logarithmique autour de l'axe Z ; et une unité hydraulique 10 configurée pour injecter du fluide 3, de façon tangentielle et au moins partiellement circonférentielle, sur ladite paroi 2.

La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D'une manière générale, il apparaîtra évident pour un homme du métier que la présente invention n'est pas limités aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus. L'invention comprend chacune des caractéristiques nouvelles ainsi que toutes leurs combinaisons.

Dans la cadre du présent document, les termes « premier », « deuxième », « troisième » et « quatrième » servent uniquement à différencier les différents éléments et n'impliquent pas d'ordre entre ces éléments. L'usage des verbes « comprendre » , « inclure », « comporter », ou toute autre variante, ainsi que leurs conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d'éléments autres que ceux mentionnés. L'usage de l'article indéfini « un », « une », ou de l'article défini « le », « la » ou « l' », pour introduire un élément n'exclut pas la présence d'une pluralité de ces éléments.

Claims (15)

1. Système (1 ) de génération d'un vortex d'un fluide (3) le long d'un axe (Z) vertical et comprenant :

- une plateforme (4) essentiellement horizontale configurée pour supporter des spectateurs (5) ;

- une paroi (2) :

• essentiellement étanche audit fluide (3), • allongée symétriquement le long dudit axe (Z), • surmontant essentiellement ladite plateforme (4), • d'une longueur (21) mesurée le long dudit axe (Z) d'au moins quatre mètres, • consistant en une portion d'une surface de révolution d'une courbe logarithmique d'équation z = a (ln(r) + z₀) autour dudit axe (Z), avec :

•• z une coordonnée le long dudit axe (Z), •• r une coordonnée strictement positive le long d'un autre axe perpendiculaire audit axe (Z), •• z₀ une coordonnée fixée le long dudit axe (Z), •• a un coefficient strictement positif ;

• pour entourer au moins partiellement lesdits spectateurs (5) lorsqu'ils sont supportés par ladite plateforme (4) ;

- une unité hydraulique (10) comprenant au moins une pompe et au moins un injecteur pour injecter dudit fluide (3) à une vitesse d'injection comprise entre cinq et vingt mètres par seconde,

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- 22 de façon au moins partiellement circonférentielle sur ladite paroi (2), tangentiellement à ladite paroi (2), entre ledit axe (Z) et ladite paroi (2), de façon à former une lame dudit fluide (3) d'une épaisseur (31) d'au moins un demi-centimètre le long de ladite paroi (2).

2. Système (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que

V a = — g

avec :

• v ladite vitesse d'injection ;

• g l'accélération de la pesanteur.

3. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que :

un premier plan horizontal d'équation z = 0 est tangent à ladite plateforme (4) ; en ce que ladite portion de ladite surface de révolution comprend ladite surface de révolution s'étendant entre ledit premier plan horizontal et un deuxième plan horizontal d'équation z = l₀ où l₀ est ladite longueur (21) ; et en ce que ^z» = ^-1η(τ⁺) avec :

• L_o une longueur de ladite plateforme (4) mesurée le long dudit autre axe ;

• b un paramètre strictement positif et plus petit qu'une demi unité exprimée en mètres.

4. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite longueur (21) est plus grande qu'un

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- 23 double d'une distance (22) séparant deux points antipodaux de ladite paroi (2), mesurée le long d'une droite parallèle à un plan tangent à ladite plateforme (4).

5. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre une cuve (6) :

• surmontée par ladite plateforme (4), • couplée de façon fluidique à ladite unité hydraulique (10), et • agencée pour contenir une quantité dudit fluide (3) comprenant ledit fluide (3) injecté par l'unité hydraulique (10) lorsqu'elle est en action.

6. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le au moins un injecteur comprend une première pluralité d'injecteurs pour injecter de façon tangentielle et au moins partiellement circonférentielle dudit fluide (3) sur ladite paroi (2), et ce à partir d'une première pluralité de points d'injection compris dans une portion inférieure de ladite paroi (2) entourant au moins partiellement chacun desdits spectateurs (5) lorsqu'ils sont supportés par ladite plateforme (4), et d'une longueur mesurée le long dudit axe (Z) de moins de deux mètres.

7. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le au moins un injecteur comprend une deuxième pluralité d'injecteurs pour injecter de façon tangentielle et au moins partiellement circonférentielle dudit fluide (3) sur ladite paroi (2), et ce à partir d'une deuxième pluralité de points d'injection essentiellement alignés le long d'une section de ladite paroi (2) par un plan comprenant ledit axe (Z).

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8. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que :

- ladite paroi (2) comprend d'au moins une corniche (11) configurée pour recevoir dudit fluide (3) de ladite lame lorsque ladite unité hydraulique (10) est en action ;

- ladite unité hydraulique (10) comprend au moins un système d'injection intermédiaire pour injecter ledit fluide reçu par ladite corniche (11), tangentiellement sur ladite paroi (2), de façon au moins partiellement circonférentielle, en un point d'injection (12) surmontant ladite corniche (11).

9. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre une enveloppe de ladite paroi (2), espacée d'au moins un centimètre de ladite paroi (2).

10. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre une unité de contrôle de ladite unité hydraulique (10) pour effectuer au moins une action parmi :

- activer et/ou désactiver au moins une composante de ladite unité hydraulique (10) ;

- déterminer un débit dudit au moins un injecteur ;

- déterminer ladite vitesse d'injection.

11. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre un accès (9) entre ladite plateforme (4) et une zone extérieure audit système (1).

12. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre une unité d'éclairage (8)

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- 25 de ladite paroi (2) agencée pour émettre au moins une lumière d'intensité et de spectre prédéterminés.

13. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes 5 caractérisé en ce qu'il comprend au moins une protubérance et/ou au moins une cavité au niveau de ladite paroi (2).

14. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite paroi (2) est au moins localement

10 creusée d'un canal hélicoïdal s'étendant autour dudit axe (Z).

15. Lieu culturel et/ou de détente comprenant le système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.