IT201800004947A1 - Sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico - Google Patents

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Description

Descrizione dell’Invenzione Industriale avente per titolo:
“SISTEMA DI INTRATTENIMENTO SENSORIALE IN UN AMBIENTE GEOLOGICO”
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico.
In particolare, la presente invenzione si riferisce ad un sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico attivo a livello sonoro, infrasonoro, ultrasonoro, ecc., per sviluppare un approccio innovativo di scoperta dei paesaggi naturali creando un’esperienza che si fondi sulle sensazioni e sulle emozioni, in primo luogo legate ai suoni generati dal paesaggio stesso.
La presente invenzione vede applicazione in campo culturale e turistico.
Fino ad oggi, non è stato mai pensato un sistema architettonico in grado di intercettare e amplificare gli infrasuoni naturali provenienti da un ambiente geologico, a scopo scientifico, conoscitivo e di intrattenimento culturale, artistico e turistico.
Scopo della presente invenzione è quello di creare un sistema di paesaggio vibrante in grado di fornire un’esperienza culturale e sensoriale che permetta una connessione e una percezione sensoriale di luoghi naturali specifici.
Un ulteriore scopo è quello di creare un sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico progettando un sistema di intrattenimento artistico, culturale e turistico nell’ambiente geologico del Vulcano Etna.
Un ulteriore scopo è quello di scoprire il suddetto ambiente in modo nuovo e unico, nello specifico attraverso suono e vibrazione.
Un ulteriore scopo è quello di instaurare una connessione sensoriale ed emotiva innovativa e profonda tra uomo e paesaggio.
Un ulteriore scopo è quello di applicare le formule di risonanza meccanica delle strutture e i calcoli dei “room modes” all’invenzione, creando un’architettura sonora specifica per gli infrasuoni di un paesaggio naturale, nello specifico caso, del vulcano dell’Etna.
Un ulteriore scopo è quello di definire un sistema in grado di intercettare gli infrasuoni naturali del vulcano per trasmetterli e tradurli al fine di renderli percepibili allo spettro sensoriale umano.
Un ulteriore scopo è quello di definire una tipologia di architettura per poter percepire, vedere, sentire, la voce di paesaggi specifici come per esempio i paesaggi vulcanici e in questo caso specifico, del vulcano Etna.
Un ulteriore scopo è quello di sfruttare le formule di risonanza meccanica usate nelle architetture antisismiche, nelle strutture a ponte, nei motori, ecc. applicandole per dimensionare uno spazio acustico attraversato da infrasuoni.
I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell’invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico, come quello descritto nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l’oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.
Risulterà immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a collocazione, forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalità equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate.
La presente invenzione verrà meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
la FIG. 1 mostra una vista panoramica di una porzione di un ambiente geologico di una realizzazione del sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico secondo la presente invenzione;
la FIG. 2 mostra una vista topografica in pianta della porzione di un ambiente geologico della figura precedente;
le FIGG. 3, 4, mostrano una sezione longitudinale e una pianta di una realizzazione del sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico secondo la presente invenzione;
la FIG. 5 mostra una vista ingrandita della porzione V della FIG. 4;
le FIGG. 6, 7, mostrano due configurazioni in sezione trasversale di una realizzazione del sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico secondo la presente invenzione;
la FIG. 8 mostra una vista assonometrica di una parte di una realizzazione del sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico secondo la presente invenzione;
la FIG. 9 mostra una vista assonometrica in una fase operativa della parte della figura precedente;
le FIGG. da 10 a 13, mostrano le fasi di realizzazione di una parte del sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico secondo la presente invenzione.
Facendo riferimento alle FIGG. da 1 a 7, è possibile notare un sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico. Vantaggiosamente, tale sistema comprende almeno uno spazio 1 immerso in un ambiente geologico GL e mezzi di intercettazione e trasduzione 2 di almeno un segnale infrasonoro generato nell’ambiente geologico GL.
In particolare, sia lo spazio 1 che i mezzi di intercettazione e trasduzione 2 sono conformati per trasmettere il segnale infrasonoro e dimensionati per permettere un’amplificazione del segnale infrasonoro fino all’ottenimento di un suono di fondo udibile.
Facendo riferimento alle FIGG. da 3 a 7, lo spazio 1 ha almeno una estensione in lunghezza L uguale alla lunghezza dell’onda infrasonora preponderante del segnale infrasonoro generato nell’ambiente geologico ed almeno una estensione in altezza H in grado di contenere i mezzi di intercettazione e trasduzione 2 per mantenerli completamente immersi nello spazio 1.
Nello spazio 1 l’altezza H è data dai calcoli di risonanza affinché H permetta la risonanza con l’onda infrasonora preponderante all’interno dello spazio 1.
Secondo una configurazione preferita, i mezzi di intercettazione e trasduzione 2 sono costituiti da dispositivi eccitati tramite il segnale infrasonoro, dato che la frequenza naturale propria dei mezzi di intercettazione e trasduzione 2 è approssimativamente coincidente con la frequenza principale analizzata del segnale infrasonoro.
Facendo riferimento alle FIGG. da 3 a 9, tali mezzi di intercettazione e trasduzione 2 sono collocati in almeno un spazio 1 e collegati all’ambiente geologico in modo da poter vibrare liberamente.
Facendo riferimento alla FIG. 8, ciascuno di tali mezzi di intercettazione e trasduzione 2 è costituito da una lastra di alluminio conformata come un parallelepipedo di base b, altezza h, spessore s, incastrato inferiormente nel terreno tramite la base b per una altezza hu.
Inoltre, ciascuno di tali mezzi di intercettazione e trasduzione 2 è dimensionato per far coincidere la frequenza di risonanza naturale propria di ciascuno di tali mezzi di intercettazione e trasduzione 2 con la frequenza dell’onda principale del segnale infrasonoro generato dall’ambiente geologico.
Il sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico si presta per un ambiente geologico in cui almeno un segnale infrasonoro generato dall’ambiente geologico permette di eccitare e fare entrare in risonanza i mezzi di intercettazione e trasduzione 2.
In questo caso specifico, l’ambiente geologico è il Vulcano Etna.
In questo caso specifico la frequenza dell’onda principale del segnale infrasonoro generato dall’ambiente geologico è approssimativamente uguale a 2,5 Hz.
Lo spazio 1 ha una estensione in lunghezza spazio L = 137,0 m, in larghezza spazio B = 2,0 m e in altezza spazio H = 6,0 m. Inoltre, ciascuno di tali mezzi di intercettazione e trasduzione 2 è dimensionato come b x h x s = 2,0 m x 10 m x 0,23 m ed è affondato nel terreno di una quantità hu = 4,0 m, ovvero dell’8% dell’altezza h di tali mezzi di intercettazione e trasduzione 2.
Il sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico può comprendere mezzi che permettono una percezione sensoriale del paesaggio attraverso l’udito, il tatto e la vista.
Il sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico oggetto della presente invenzione permette di raggiungere gli scopi prefissi.
Il sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico consiste in uno spazio sonoro all’interno del quale è possibile percepire attraverso i sensi gli infrasuoni, altrimenti inudibili, di un paesaggio naturale acusticamente attivo, per esempio, di un vulcano, per esempio, quello del vulcano Etna.
L’invenzione permette di rendere percepibili dall’uomo tali infrasuoni, mediante una interazione sensoriale agendo in particolare sul tatto e sulla vista.
L’invenzione si basa sul fatto che l’unico modo, per l’uomo, di percepire un infrasuono è tramite la vibrazione che esso produce. Applicato questo concetto alla scala architettonica, si parla di vibrazione del materiale, vibrazione che avviene attraverso il micro-sisma che l’infrasuono vulcanico produce.
Il sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico permette di realizzare un sistema di paesaggio risonante.
Il sistema di paesaggio risonante o vibrante si basa sull’uso di lastre di metallo dimensionate secondo la loro frequenza di risonanza meccanica accordata ai valori delle frequenze infrasonore di un vulcano.
Tali lastre vengono opportunamente dimensionate, realizzate, incastrate nel terreno in modo da poter entrare in risonanza e ondeggiare senza rompersi in presenza dell’infrasuono vulcanico.
Lo spazio in cui alloggiano tali lastre viene dimensionato (anch’esso) per risuonare alla frequenza dell’onda principale del segnale infrasonoro generato dall’ambiente geologico del vulcano Etna. All’interno dello spazio 1 si genera un’amplificazione naturale delle onde infrasonore dell’ambiente geologico che arriva a generare un rumore di fondo molto basso ma udibile.
Il sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico oggetto della presente invenzione permette l’instaurarsi del seguente fenomeno: in presenza di attività infrasonora, per esempio di tipo vulcanico, le lastre di metallo all’interno dello spazio si muovono ondeggiando, in quanto dimensionate per vibrare alle frequenze infrasonore del vulcano; inoltre, nello spazio stesso si genera un rumore di fondo molto grave e totalizzante generato dall’amplificazione delle frequenze infrasonore del vulcano in seguito a opportuno dimensionamento di tale spazio.
Il suono è una vibrazione che si propaga come un'onda di pressione attraverso un mezzo di trasmissione come un gas, un liquido o un solido. Nella fisica umana il suono è la ricezione di tali onde e la loro percezione da parte del corpo e del cervello.
I suoni di un vulcano, come per esempio quelli dell'Etna, possono verificarsi prima, durante o dopo l'eruzione e sono rispettivamente infrasuoni (<20 Hz) e suoni (> 20 Hz).
Infrasuoni dell’Etna:
- da 0,5 a 2,5 Hz;
- durata da 1s a giorni;
- onde lunghe scarsamente assorbite dall'ambiente vengono prodotte da: sistema idraulico, getti di gas; e da attività sismica di tipo idrotermale e terremoto.
Gli infrasuoni sono percepibili dall’uomo solo attraverso la vibrazione e possono avere un effetto subconscio sul nostro sistema provocando ansia e paura.
Il cratere più attivo dell’Etna a livello infrasonoro è il NEC (North East Crater).
Nel 2006 INGV ha istituito sull’Etna una rete di 5 sensori a infrasuoni: EBEL (miglior segnale -stazione di riferimento), EPDN, EPCL, EPCN, ESLN.
Sensori a infrasuoni: Microfoni 40AN con sensibilità 50 mV / Pa nell'intervallo di frequenza da 0,3 a 20.000 Hz e ± 3 dB nell'intervallo 0,1-0,3 Hz. La frequenza di campionamento è uguale a 100Hz.
L’invenzione si basa sulla vibrazione del materiale, come unico modo per l’uomo di percepire gli infrasuoni.
Risonanza meccanica: la risonanza meccanica è la tendenza di un sistema meccanico a rispondere con un'ampiezza maggiore rispetto alla risposta con altre frequenze quando la frequenza delle sue oscillazioni corrisponde alla frequenza naturale di vibrazione del sistema, la sua frequenza di risonanza. Può causare grandi movimenti ondeggianti e persino il collasso in strutture costruite in modo improprio.
Di conseguenza, ciascuna lastra di metallo del sistema oggetto di invenzione viene dimensionata affinché la frequenza naturale propria della lastra di metallo coincida con la frequenza dell’onda principale del segnale infrasonoro generato dall’ambiente geologico.
Dimensionamento lastre. La formula di calcolo è:
La frequenza dell’onda infrasonora vulcanica scelta è uguale a 2,5 Hz. Il materiale della lastra è alluminio.
Affinché la lastra entri in risonanza, data un’altezza lastra di 6 m fuori da terra ed una larghezza lastra di 2 m, si calcola uno spessore s della lastra con la seguente formula:
Un eventuale sovradimensionamento dello spessore lastra s viene applicato per evitare il collasso: s=0,23 m .
Ampiezza delle onde ad una distanza r. Per stimare l’ampiezza delle onde infrasonore generate dall’ambiente geologico alla stazione di registrazione EBEL, luogo sull’Etna in cui l’invenzione è collocata, viene utilizzata la seguente formula di attenuazione delle onde.
Dati:
- attenuazione onde di volume = 1/r^2
dove: r = distanza dall’epicentro;
- attenuazione onde di superficie = 1/r^1/2
- fattore di attenuazione generale = 1/r.
Data l’applicazione delle seguenti formule: A0= ampiezza all’epicentro
Ar= ampiezza a una distanza r
Distanza epicentro infrasonoro-EBEL= 700m
L’ampiezza di movimento delle lastre di metallo nel luogo è uguale a 0-25 cm.
Ad un’onda infrasonora 0,5-2,5 Hz che si trasmette alle lastre di alluminio alla stazione EBEL corrisponde un’oscillazione delle stesse lastre di alluminio che va da 0 a 25 cm , con un minimo di 0cm di oscillazione e un picco di 25cm di oscillazione.
Fondazioni. Il tipo di terreno presente alla stazione EBEL sull’Etna, luogo in cui è collocata l’invenzione, è un terreno roccioso molto duro e rigido coperto da uno strato minore di terreno meno rigido.
Dato il desiderio di utilizzare solo un materiale, la lastra di alluminio dovrà andare in profondità l’8% dell'altezza esterna della lastra stessa. 6 m fuori terra, 4 m nel terreno. Il fissaggio delle lastre all’interno del terreno avviene tramite macchinari a vibrazione idraulica, FIG 15.
Le lastre di metallo finiscono per vibrare a seconda degli infrasuoni del vulcano.
Il microsisma creato dall’evento infrasonoro si trasmette alle lastre di metallo permettendo la vibrazione delle stesse.
Di conseguenza, le lastre si trasformano in idiofoni. Inserendole in uno spazio risonante e riverberante adeguatamente dimensionato è possibile amplificare la vibrazione in suono.
“Room modes”. I “room modes”, tradotto letteralmente “modalità camera” sono la raccolta di risonanze che esistono in una stanza quando la stanza è eccitata da una fonte acustica.
L'ingresso di energia acustica nella stanza alle frequenze modali e multiple provoca onde stazionarie. I nodi e gli anti-nodi di queste onde stazionarie si esprimono in una differenza di volume delle frequenze risonanti nei differenti punti della stanza. Queste onde stazionarie possono essere considerate un deposito temporaneo di energia acustica poiché necessitano di un tempo finito per generarsi e un tempo finito per dissiparsi una volta rimossa la fonte di energia sonora.
Una stanza con superfici generalmente dure mostrerà, Q alta, risonanze ben chiare e sintonizzate.
Affinché lo spazio contenente i mezzi di intercettazione e trasduzione entri in risonanza con la frequenza dell’onda principale del segnale infrasonoro generato dall’ambiente geologico, è necessario che il “room mode” la “modalità camera” principale dello spazio sia calcolato per la frequenza desiderata. Nel caso specifico del Vulcano Etna la frequenza principale analizzata è 2,5 Hz e quindi lo spazio 1 è dimensionato per risuonare alla frequenza di 2,5 Hz.
La condizione migliore per creare risonanza di una certa frequenza è creare una stanza con una lunghezza pari alla lunghezza fisica dell’onda infrasonora alla frequenza scelta.
Potrebbero essere udibili alcuni “modes”x, “modalità”, tangenziali o obliqui di bassa frequenza, possedendo alte intensità iniziali o ampi spazi.
Quindi:
SPAZIO DIMENSIONATO PER 2.5 Hz:
Lunghezza = 137 m
Larghezza = 2 m
Altezza = 6 m
Frequenza lunghezza d'onda, 1/2, 1/4 p, q r Mode 1,3 hz 264,94: 132,47: 66,23 (1,0,0 assiale) 2,5 hz 48% 137,77: 68,88: 34,44 (2,0,0 assiale) 3,8 hz 34,2% 90,64: 45,32: 22,66 (3,0,0 assiale) Volume: 1644 m ^ 3
Superficie totale: 2216 m ^ 2
Superficie Superficie: 274 m ^ 2
Soffitto a superficie piana Pavimento: 548 m ^ 2 Parete anteriore superficie: 12 m ^ 2 Superficie anteriore e posteriore: 24 m ^ 2 Parete sinistra della superficie: 822 m ^ 2 Muro sinistro e destro della superficie: 1644 m ^ 2 Superficie 4 pareti: 1668 m ^ 2
Superficie 4 Pareti piano: 1942 m ^ 2
(sabins - front wall - carpet) / Left Righ t Rear wall: 7%
(sabins - front wall) / Left Right Parete posteriore: 24%
Schroeder Fc: 37hz
Regioni di frequenza:
- Nessuna spinta modale: da 1 ora a 1 ora
- Le modalità Room dominano: da 1 ora a 37 Hz
- Diffrazione e Diffusione dominano: 37hz a 148hz - Riflessioni speculari e raggi acustiche prevalgono: 148 hz a 20000hz
Conta (1,2-250 hz): Axials = 208, Tangentials = 1996, Obliques = 3168
Conta (1,2-100 hz): Assiali = 83, Tangenziali = 222, Obliqui = 33
Distanza critica (diretta = campo riverberante): 10.40m
Facendo riferimento alle FIGG. da 10 a 13, il procedimento specifico di realizzazione del sistema di paesaggio vibrante nell’ambiente geologico dell’Etna comprende le seguenti fasi: scavo con martello pneumatico a percussione per tunnel, FIG.
10; lisciatura della superficie dello scavo con un trituratore per roccia, FIG. 11; pulitura dello scavo con escavatore per raccogliere scarti di materiale dello spazio geologico, come pietra dura, FIG. 12; fissaggio dei mezzi di intercettazione e trasduzione del segnale infrasonoro con macchina a vibrazione idraulica, FIG. 13.
Il sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico oggetto della presente invenzione è applicabile a diversi tipi di paesaggi, non solo vulcanici. Lo spazio creato può essere una cavità come in questo caso, oppure un volume esterno o altro ancora.
I mezzi di intercettazione e trasduzione del segnale infrasonoro possono essere di materiale, forma e dimensioni differenti.
I diversi dimensionamenti dello spazio e degli elementi che lo costituiscono possono variare a seconda delle frequenze scelte presenti nell’ambiente geologico prescelto.
Si è descritta una forma preferita di attuazione dell’invenzione, ma naturalmente essa è suscettibile di ulteriori modifiche e varianti nell’ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione come evidenziato nelle rivendicazioni allegate nelle quali, eventuali segni di riferimento posti tra parentesi non possono essere interpretati nel senso di limitare le rivendicazioni stesse. Inoltre, la parola "comprendente" non esclude la presenza di elementi e/o fasi diversi da quelli elencati nelle rivendicazioni. L’articolo “un”, “uno” o “una” precedente un elemento non esclude la presenza di una pluralità di tali elementi. Il semplice fatto che alcune caratteristiche siano citate in rivendicazioni dipendenti diverse tra loro non indica che una combinazione di queste caratteristiche non possa essere vantaggiosamente utilizzata.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno uno spazio (1) immerso in un ambiente geologico (GL) e mezzi di intercettazione e trasduzione (2) di almeno un segnale infrasonoro generato nell’ambiente geologico, detto almeno uno spazio (1) e detti mezzi di intercettazione e trasduzione (2) conformati per trasmettere il segnale infrasonoro e dimensionati per permettere un’amplificazione del segnale infrasonoro fino all’ottenimento di un suono di fondo udibile.
  2. 2. Sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto almeno uno spazio (1) ha almeno una estensione in lunghezza (L) uguale alla lunghezza dell’onda infrasonora preponderante del segnale infrasonoro generato nell’ambiente geologico.
  3. 3. Sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto che detto almeno uno spazio (1) ha almeno una estensione in altezza (H) in grado di contenere detti mezzi di intercettazione e trasduzione (2) per mantenerli completamente immersi nello spazio (1), l’altezza (H) essendo data dai calcoli di risonanza affinché l’altezza (H) permetta la risonanza con l’onda infrasonora preponderante all’interno dello spazio (1).
  4. 4. Sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto che suddetti mezzi di intercettazione e trasduzione (2) sono costituiti da dispositivi eccitati tramite il segnale infrasonoro generato nell’ambiente geologico.
  5. 5. Sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la frequenza di risonanza di detti mezzi di intercettazione e trasduzione (2) è approssimativamente coincidente con la frequenza dell’onda principale del segnale infrasonoro generato dall’ambiente geologico.
  6. 6. Sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di intercettazione e trasduzione (2) sono collegati all’ambiente geologico in modo da poter vibrare liberamente.
  7. 7. Sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti mezzi di intercettazione e trasduzione (2) è costituito da una lastra di alluminio conformata come un parallelepipedo di base (b), altezza (h), spessore (s), incastrato inferiormente nel terreno tramite la base (b) per una altezza (hu).
  8. 8. Sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti mezzi di intercettazione e trasduzione (2) è dimensionato per far coincidere la frequenza di risonanza naturale propria di ciascuno di detti mezzi di intercettazione e trasduzione (2) con la frequenza dell’onda principale del segnale infrasonoro generato dall’ambiente geologico.
  9. 9. Sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto di riguardare un paesaggio specifico, il Vulcano Etna GL, caratterizzato da un segnale infrasonoro con frequenza d’onda principale approssimativamente uguale a 2,5 Hz, lo spazio (1) avente una estensione in lunghezza spazio (L = 137,0 m), in larghezza spazio (B = 2,0 m) e altezza spazio (H = 6,0 m), ciascuno di detti mezzi di intercettazione e trasduzione (2) essendo dimensionato come (b x h x s = 2,0 m x 10 m x 0,23 m), ed essendo affondato nel terreno di una quantità (hu = 4,0 m), ovvero dell’8% dell’altezza (h) dei mezzi di intercettazione e trasduzione (2).
  10. 10. Sistema di intrattenimento sensoriale in un ambiente geologico secondo una rivendicazione delle precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi che permettono una percezione sensoriale del paesaggio attraverso l’udito, il tatto e la vista.
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