ES2217543T3 - Dispositivo de creacion de olas periodicas en una alberca. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo para realizar olas en un líquido (2) contenido en un embalse (1) tal como una piscina, mediante el movimiento de vaivén básicamente vertical de un cuerpo colocado dentro del líquido o en su superficie. El cuerpo es una estructura (3) capaz de ser llenada con dicho líquido (2). La estructura (3) se conecta mediante medios de conexión (4) a un elemento capaz de aplicar periódicamente una fuerza ascendente en una dirección básicamente vertical y entonces es capaz de hacer descender la estructura (3) de nuevo. La estructura comprende preferiblemente una base horizontal y paredes laterales básicamente verticales.

Description

Dispositivo de creación de olas periódicas en una alberca.

Dispositivo para crear olas periódicas en una alberca.

La presente invención concierne un dispositivo para crear olas en un líquido, en particular cuando este líquido cabe en una alberca o en una piscina. Tales dispositivos se utilizan por ejemplo en piscinas de parque de ocio, pero también en albercas de pruebas para astilleros y construcciones hidráulicas.

La invención concierne también un método de creación de olas que explotan este dispositivo.

Se conoce con la patente US 3,789,612, un método para generar olas en un volumen de agua.

En una de las variantes de este método, se utiliza un émbolo buzo macizo al que se aplica un movimiento de vaivén vertical para crear olas. El émbolo buzo requiere medios mecánicos importantes para moverlo y guiarlo.

En otra variante de este método, se utiliza un depósito con fondo abierto. Cuando se eleva este depósito encima de la superficie del agua, el volumen que contiene se escapa precipitadamente creando así une perturbación. Este sistema permite crear una ola pero no un sistema de olas sostenidas.

Se conoce con la demanda internacional W0/91/14062 un sistema que genera movimientos en un líquido, en particular en la superficie del mismo. Este sistema comprende un dispositivo que comporta dos cuerpos de los que uno se desplaza en relación con el otro. Este desplazamiento relativo crea fuerzas de inercia que provocan un desplazamiento del conjunto en el líquido. Este desplazamiento crea excitaciones en el líquido que va transformándose en olas. En una forma de ejecución de este sistema, uno de los cuerpos es una esfera hueca en el interior de la cual se desplaza el segundo cuerpo. Tal sistema permite efectivamente crear olas en la superficie de un líquido. Presenta sin embargo muchos inconvenientes.

Tanto en la forma de ejecución en la que el dispositivo es una esfera como en otras formas de ejecución, la estabilidad vertical del dispositivo no resulta satisfactoria. En particular, éste puede volcarse cuando la masa móvil está en posición alta en relación con el casco.

Las fuerzas de inercia siendo proporcionales con la masa en movimiento, la masa del dispositivo debe ser importante para crear olas apreciables. El peso del dispositivo hace su manipulación difícil. Además, los órganos destinados a causar el movimiento relativo de los dos cuerpos deben tener dimensiones capaces de mover masas importantes, lo que tiene une incidencia en su costo.

Cuando un cuerpo móvil se mueve armónicamente con una amplitud fija, por ejemplo cuando éste se realiza mediante un sistema de biela/manivela, la fuerza de inercia generada es proporcional a la masa, y al cuadrado de la frecuencia del movimiento. No es posible pues ajustar esta fuerza de excitación independientemente de la frecuencia o, inversamente, no es posible hacer variar la frecuencia sin modificar la fuerza de excitación. Al arrancar es imposible hacer crecer la fuerza de excitación progresivamente antes de alcanzar un estado de funcionamiento normal.

Los órganos destinados a crear el movimiento relativo hacen parte integrante del dispositivo. En este concepto se someten a las condiciones de medio ambiente del líquido, y pueden deteriorarse con el mínimo defecto de estanqueidad de su caja. Además su acceso para su mantenimiento resulta difícil.

En una forma de realización de este dispositivo, la energía necesaria a la puesta en movimiento de los cuerpos del dispositivo debe transferirse al dispositivo, por ejemplo mediante un cable eléctrico. El cable se mueve con los movimientos repetidos del dispositivo. Puede sufrir desgaste o ruptura, lo que representa un peligro. Además, la presencia de este cable en el líquido constituye una molestia.

En otra forma de realización de este dispositivo, la energía necesaria para la puesta en movimiento de los cuerpos del dispositivo se almacena en el seno mismo del dispositivo, por ejemplo bajo la forma de energía eléctrica, en una batería, o de energía de presión, en un depósito. En este caso, la necesidad de recargar periódicamente el dispositivo es un inconveniente en sus funciones operativas.

Se conoce también, por ejemplo mediante EP 0 236 653, o EP 0 732 168, generadores de olas basados en varios principios, pero que necesitan todos una adaptación importante de la alberca. Estos dispositivos no resultan adaptados a la generación de olas en piscinas ya existentes.

La presente invención tiene por finalidad ofrecer un dispositivo que no presenta los mencionados inconvenientes. Tiene por finalidad ofrecer un dispositivo para generar olas en un liquido que resulte fácil de instalar y mantener, que consuma poca energía, cuyos órganos puesto en presencia del liquido resistan perfectamente al medio ambiente en el que se encuentran, que pueda ponerse en servicio en. una alberca ya existente sin necesitar modificaciones de infraestructura, y que pueda fácilmente retirarse para dejar la alberca en su estado original.

La invención se refiere a un dispositivo para crear olas periódicas en un liquido contenido en una alberca, tal y como una piscina, que comprende un cuerpo destinado a ser inmerso por lo menos parcialmente en el líquido o en la superficie del mismo y órganos destinados a crear uno movimiento alternativo vertical de este cuerpo, el cuerpo siendo un casco hueco que comprende un fondo horizontal y paredes laterales en sustancia verticales y destinadas a ser llenadas por lo menos parcialmente por dicho líquido, cuerpo caracterizado por dicho casco destinado a ser colgado, mediante una enlace flexible, a un medio apto a ejecutar periódicamente de acción de elevar verticalmente este caso durante un periodo determinado, dejándolo bajar luego para generar dichas olas periódicas; dicho casco siendo destinado a quedar por lo menos parcialmente inmerso en el líquido y llenado del líquido en el curso de estos movimientos alternativos, dichos medios constituyendo dichos órganos del dispositivo.

El concepto de la invención es transferir energía al líquido, en fase con la energía cinética propia de la ola.

El casco comporta un fondo horizontal y paredes laterales en sustancia vertical. Se favorece así los movimientos verticales del agua alrededor del casco.

Para que el casco se llene de agua cuando se encuentra en el agua, un mero agujero puede preverse en la parte inferior del casco. El casco puede comprender un elemento de flotación.

En una forma de ejecución del casco del dispositivo, según la invención, éste tiene un fondo provisto de una pluralidad de agujeros. Estos agujeros favorecen la penetración del líquido en el casco y desfavorecen su salida.

En otra forma de ejecución, el casco tiene una parte superior en forma de campana provista de por lo menos una apertura para el paso del aire. Esta o estas apertura(s) de paso del aire favorecen la salida del aire situado en la parte superior del casco y desfavorece su entrada.

Se puede también realizar un casco disponiendo de las características de las dos formas de realización citadas.

El medio apto para aplicar periódicamente una fuerza orientada hacia arriba comporta preferentemente un cabrestante destinado a enrollar y desenrollar el medio de enlace. Este cabrestante comporta preferentemente una caja de regulación apta a ajustar el período de arrollamiento y desarrollamiento de este cabrestante y el par motor del mismo.

La invención concierne también un procedimiento de creación de olas periódicas mediante el dispositivo descrito más arriba en el que se cuelga el casco en un punto de la alberca con el medio de enlace flexible, este casco siendo por lo menos parcialmente inmerso en el líquido o lleno de este líquido, se ejecuta periódicamente la acción de elevar dicho casco por un período determinado dejándolo luego bajar por el intermediario de dicho medio de enlace flexible, para generar dichas olas periódicas. El casco quedándose parcialmente inmerso en el líquido y lleno del líquido en el curso de estos movimientos alternativos.

En este procedimiento, se determina preferentemente la periodicidad de los movimientos impuestos al casco de manera que se excite una frecuencia propia de oscilación del líquido contenido en la alberca, y el par motor aplicado al cabrestante durante el período de elevación del casco de manera que se obtenga olas con la amplitud deseada. El par motor aplicado al cabrestante durante el período de baja del casco se determina preferentemente de manera que se mantenga en permanencia el medio de enlace bajo tensión.

Otras características y ventajas de la invención aparecerán al leer la descripción siguiente, haciendo referencia a las figuras adjuntas.

La figura 1 es una vista esquemática en un corte de una alberca provista de un dispositivo según la invención.

La figura 2 es una vista en perspectiva caballera de una forma de ejecución de un dispositivo según la invención.

La figura 3 es una vista del detalle del mecanismo de tambor representado en la figura 2.

Las figuras 4, 5 y 6 son vistas en un corte de tres variantes del casco de un dispositivo según la invención.

La figura 7 es una vista de detalle y en un corte de una variante del fondo perforado de los cacos representados en las figuras 4 y 6.

La figura 8 es una vista de detalle y en corte de una variante de la apertura de los cascos representados en las figuras 5 y 6.

La figura 1 enseña una alberca 1 llenada de un líquido 2, tal como una piscina de natación y de recreo llenada de agua La piscina 1 puede ser rectangular o redonda, o de cualquier otra forma. Un casco 3 está colgado en el seno de la piscina 1 mediante un medio de enlace 4 que puede ser un cable, una correa, una cuerda o una cadena.

Un cabrestante 5 comporta un tambor 6 en el que le medio de enlace 4 puede enrollarse, y un motor eléctrico 7. Oscilaciones periódicas del agua 2 de la piscina 1 se obtienen imponiendo un movimiento alternativo vertical del casco 3 en fase con las olas. El período de este movimiento alternativo vertical se determina experimentalmente de manera que se excite un modo de oscilación propio de la masa del agua contenida en la piscina. La amplitud de este movimiento alternativo se determina de manera que se obtenga olas con la amplitud deseada.

El casco puede realizarse con un material ligero, poco oneroso y resistente al agua, como el poliéster armado de fibras de vidrio. Se puede dar al casco 3 diversas formas, por ejemplo, paralelepipédica. Una forma paralelepipédica alargada es interesante en una piscina rectangular permitiendo obtener fácilmente diversos modos transversales, longitudinales o combinados de oscilación del agua. Un casco 3 con paredes laterales verticales y con fondo horizontal favorece la transferencia al líquido de movimientos verticales y limita turbulencias generadas por movimientos horizontales. En el caso en que el dispositivo se utiliza en una piscina de recreo, se da al casco 3 una forma que presente el menor riesgo para los nadadores. Se redondeará los ángulos del casco 3.

Una caja de mando y regulación 8 puede colocarse cerca del motor o trasladarse a un lugar cómodo y accesible. Esta caja permite al operador introducir los valores deseados del periodo de movimiento alternativo vertical impuesto al casco 3, y de la amplitud de las olas a crear. El tambor 6 lleva un sensor 9 que permite medir su posición angular deduciendo de ello a la vez la altura en la que se cuelga el casco 3 y su velocidad. Un freno de bloqueo 11 permite mantener el casco 3 en posición elevada cuando el dispositivo no se utiliza. Un reductor 10 adapta la velocidad de rotación del motor eléctrico 7 a la velocidad de rotación deseada para el tambor 6. Este reductor 10 transfiere al tambor el par motor durante la subida del casco, y autoriza el tambor a girar en el sentido inverso cuando baja el casco.

El casco 3 tiene la ventaja de disponer de un agujero 12 por lo menos de forma que el agua 2 de la piscina pueda entrar en el seno del casco 3. En una variante, el casco puede llenarse por encima. El agua contenida en el casco 3 confiere al conjunto una masa que le permite, después de haber sido levantado por el cabrestante 5, volver a bajar bajo el efecto de su peso aparente. La adición de elementos de flotación 13 permite obtener que el casco, una vez inmerso en la piscina, conserve la capacidad de flotar. Sin embargo, ello no es absolutamente necesario: cascos susceptibles de hundirse pueden realizarse sin salir del marco de la invención. Agujeros 12 permiten al casco 3 enganchar el líquido 2 para moverlo bien. Impiden también los movimientos excesivos del casco 3 en relación con el líquido 2.

La posición del casco 3 y el período de los movimientos alternativos impuestos al mismo se determinan experimentalmente de manera a excitar un modo de oscilación propio de la piscina 1, de manera que se obtenga olas con la forma deseada. La excitación de uno de los modos de oscilación propios de la alberca permite obtener olas con forma de ondas estacionarias, llevando nudos y vientres en puntos fijos de la piscina, sin aportación de energía importante. El casco 3 se coloca preferentemente cerca de un vientre del modo de oscilación deseada. Los movimientos de una partícula de agua cerca de tal vientre del modo de oscilación propio de la piscina son principalmente verticales. El casco 3 comporta paredes laterales verticales de manera que no imponga al agua circundante movimientos que tengan un componente horizontal, que no hacen parte del modo de oscilación deseado, y que son luego fuentes de disipación de energía.

El motor 7 es preferentemente un motor de corriente continua y de baja tensión que respecta las normas de seguridad que se aplican a las piscinas. Sin embargo, puede ser también un motor de corriente alternativo o un motor neumático o hidráulico. La regulación de la corriente del motor se asegura mediante la caja de mando y de regulación 8. Esta caja de mando y de regulación 8 permite determinar la amplitud del movimiento deseada. Contiene un regulador, por ejemplo de tipo proporcional-integral, permitiendo la regulación de la corriente en el motor durante los periodos de tracción en el casco, para obtener las olas de amplitud deseada. La amplitud de las olas efectivamente obtenidas puede deducirse de los movimientos del casco 3. En efecto, éste se mueve poco en relación con la superficie del líquido. El movimiento del casco 3 se determina midiendo la posición angular del tambor.

La caja de mando y regulación 8 puede también efectuar la regulación de las duraciones de tracción y ausencia de tracción en el casco. La duración de tracción es sensiblemente igual a la duración de ausencia de tracción.

Para arrancar un régimen de olas. A partir de una superficie de líquido tranquila, se aplicará al casco 3 esfuerzos de tracción débiles, luego crecientes, hasta obtener la amplitud de olas deseada.

La figura 2 representa un ejemplo de realización de la invención. Una infraestructura de soporte 14 permite instalar un cabrestante 5 encima de la superficie de la piscina 1. Tal estructura de soporte 14 es necesaria en las piscinas a cielo abierto. Un trampolín puede utilizarse como estructura del soporte 14. Cuando se prevé que dicha estructura de soporte se desplace, es posible elegir fácilmente el punto de aplicación de la excitación dada en la superficie del liquido 2. e influenciar así la forma de las olas obtenidas. El casco 3 es rectangular. Su longitud es de 3 m y está orientado paralelamente al lado pequeño de una piscina rectangular 1. La anchura del casco 3 es de 0,75 m. El peso del casco es de 45 Kg. El casco 3 está provisto de una tapa de protección puntiagudo o abombado, suficientemente elevado para que los nadadores no puedan agarrarse o instalarse en la misma. El medio de enlace 4 es un conjunto de dos correas fijadas en puntos situados de una y otra parte de la tapa de protección. Se obtiene así una buena estabilidad del casco 3. El mecanismo del cabrestante 5 específico a esta aplicación está representado en la figura 3. Comporta una polea de reenvío 15 que gira libremente sobre un eje horizontal, y un tambor 6 solidario del árbol de salida del motor eléctrico 7 o de su reductor 10, en el que se enrollan, superponiéndose, las dos correas 4.

Las figuras 4, 5 y 6 representan variantes del casco de un dispositivo según la invención.

El casco representado en la figura 4 lleva un número importante de agujeros 12 en su fondo horizontal. En una variante preferente, estos agujeros tienen un perfil como él representado en la figura 7, que favorece la penetración del agua en el casco durante la bajada del mismo, desfavoreciendo la salida del agua durante la subida del mismo. Así, el nivel del agua en el casco 3, que varía en el curso de los movimientos alternativos del mismo, se establece a un nivel superior al que hubiera con la ausencia de tal perfil. De ello resulta que el casco está, en valor medio, metido más profundamente en el agua. Esto permite aplicar al casco una fuerza de tracción superior si tener el riesgo de extraerlo del agua. Las caras laterales del casco 3 se prolongan hacia abajo con derivas 16. Estas derivas 16 acentúan el efecto de aspiración durante el movimiento ascendente.

El casco representado en la figura 5 dispone de un fondo abierto, en forma de campana, abierta en su parte inferior y cerrada en su parte superior. La parte superior de esta campana tiene una o varias aperturas para el paso del aire 17. En una variante preferente, esta o estas aperturas para el paso del aire 17 está(n) provista(s) de una válvula tal y como está representado en la figura 8. En ésta, la bola de bloqueo 18 se levanta permitiendo la salida del aire al bajarse el casco. Cuando se sube el casco, dicha bola 18 se descansa en su sede. Esta sede está provista de acanaladuras 19, de manera que un cauce de aire se admite a pesar de todo al subirse el casco 3. De forma análoga a la exposición anterior, ello favorece la salida del aire y la penetración del agua en el casco durante la bajada del mismo, y desfavorece la entrada del aire y la salida del agua durante la subida del casco. Por ello, el nivel del agua en el casco 3, que varía en el curso de los movimientos alternativos del mismo, se estabiliza a un nivel superior al que hubiera obtenido en ausencia de tal válvula. También resulta de ello que el casco 3 es, en valor medio, más profundamente hundido en el agua. Ello permite también aplicar al casco una fuerza de tracción superior sin correr el riesgo de extraerlo fuera del agua.

La figura 6 representa un casco 3 que presenta a la vez las características de los cascos representados en las figuras 4 y 5, es decir un fondo perforado, y una parte superior en forma de campana. En este ejemplo, no se prevén derivas por razones de seguridad.

Las formas de ejecución descritas anteriormente con referencias a los dibujos son ejemplos no limitativos del dispositivo según la invención.

El dispositivo según la invención puede fácilmente instalarse en una piscina existente, sin modificar su infraestructura. En el caso de una piscina 1 cubierta, el cabrestante 5 y su caja de mando pueden fijarse en el techo de la piscina. En una variante, una o varias poleas de reenvío permiten instalar la caja de mando en el lado de la piscina 1 o en un local vecino. En el caso de una piscina a cielo abierto, una estructura 14 que comporta una vara que permite suspender el casco 3 en un punto adecuado de la piscina 1.

Claims (15)

1. Dispositivo de creación de olas periódicas en un líquido (2) contenido en una alberca (1) tal y como una piscina que comprende un cuerpo destinado a ser inmerso por lo menos parcialmente en el líquido o a la superficie del mismo y órganos destinados a provocar un movimiento alternativo vertical de este cuerpo, este cuerpo siendo un casco (3) hueco que comprende un fondo horizontal y paredes laterales en sustancia verticales y que va destinado a llenarse, por lo menos parcialmente, por dicho líquido caracterizado por el hecho de que dicho casco (3) va destinado a ser colgado con un medio de enlace (4) flexible a un medio apta para ejecutar periódicamente la acción de levantar verticalmente dicho casco (3) durante un período determinado, dejándolo luego bajar para generar dichas olas periódicas, dicho casco siendo destinado a quedar, por lo menos parcialmente, inmerso en el líquido y llenado del líquido en el curso de estos movimientos alternativos, dichos medios constituyendo los órganos del dispositivo.

2. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que el casco (3) comprende por lo menos un agujero (12) permitiendo la penetración del líquido (2) en el casco (3).

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el casco (3) dispone de un elemento de flotación (13).

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el casco (3) dispone de un fondo provisto de una pluralidad de agujeros (12).

5. Dispositivo según la reivindicación 4, por el hecho de que los agujeros (12) aptos para favorecer la penetración del líquido (2) en el casco (3), desfavoreciendo la salida del mismo.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el casco (3) comprende una parte superior en forma de campana, provista de por lo menos una apertura de paso para el aire (17).

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que una apertura de paso para el aire (17) está apta para favorecer la salida del aire situado en la parte superior del casco (3), desfavoreciendo su entrada.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el medio apto para ejecutar periódicamente la acción de levantar periódicamente dicho casco (3) durante un período determinado dejándolo luego bajar para generar dichas olas periódicas, comprende un cabrestante (5) destinado a enrollar y desenrollar el medio de enlace (4) flexible.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que este cabrestante (5) comprende una caja de regulación (8) apta para regular el período de arrollamiento y desarrollamiento de dicho cabrestante (5).

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado por el hecho de que el cabrestante (5) comporta una caja de regulación (8) apta para regular el par motor del mismo.

11. Procedimiento de creación de olas periódicas en un líquido (2) contenido en una alberca (1) tal y como una piscina mediante un dispositivo de una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por el hecho de que comprende las operaciones siguientes:

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Se cuelga el casco (3) hueco mediante el medio de enlace flexible (4) en un punto de la alberca (1), en el seno del líquido o a la superficie del mismo, dicho casco (3) siendo por lo menos parcialmente inmerso en el líquido (2) y lleno del líquido (2)

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Se ejecuta periódicamente la acción de levantar dicho casco (3) durante un período determinado dejándolo bajar por el intermediario de dicho medio de enlace flexible, para generar dichas olas periódicas,

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Dicho casco quedándose por lo menos parcialmente inmerso en el líquido y lleno del líquido en el curso de estos movimientos alternativos.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que el medio apta para ejecutar periódicamente la acción de levantar verticalmente dicho casco (3) durante un periodo determinado dejándolo bajar luego para generar dichas olas periódicas, comprende un cabrestante (5) destinado a enrollar y desenrollar le medio de enlace flexible (4).

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 y 12 caracterizado por el hecho de que se determina la periodicidad de los movimientos impuestos al casco (3) de manera que se excite una frecuencia propia de oscilación del líquido (2) contenido en la piscina (1).

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado por el hecho de que se determina el par motor aplicado al cabrestante (5) durante el período de levantamiento del casco (3) de manera que se obtenga olas con la amplitud deseada.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado por el hecho de que se determina el par aplicado al cabrestante (5) durante el período de bajada del casco (3) de manera a mantener en permanencia el medio de enlace flexible (4) bajo tensión.