PT2754781T

PT2754781T - Gerador de ondas superfíciais de gravidade e piscina de ondas

Info

Publication number: PT2754781T
Application number: PT140001397T
Authority: PT
Inventors: Slater Kelly; Fincham Adam
Original assignee: Kelly Slater Wave Co Llc
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2017-06-27
Also published as: US9574360B2; US10066410B2; EP2754781B1; CN103696591B; US8573887B2; EP2366053A1; ZA201103687B; CN103696591A; BR112015005522A2; AU2009316496A1; CA2744330C; ZA201206082B; BRPI0921946B1; US9546491B2; EP2366053B1; CN102282330B; US20170159307A1; PT2366053E; CA2744330A1; US10890004B2

Description

DESCRIÇÃO "GERADOR DE ONDAS SUPERFICIAIS DE GRAVIDADE E PISCINA DE ONDAS"

ANTECEDENTES

As ondas do mar têm sido utilizadas durante centenas de anos para fins recreativos. Um dos desportos mais populares em qualquer praia com ondas bem formadas e com boa rebentação é o surf. 0 surf e outros desportos com prancha são já tão populares, de facto, que a água perto de qualquer zona com rebentação, apropriada para a prática de surf está, de um modo geral, cheia e sobrecarregada de surfistas, de tal modo que cada surfista tem que lutar por cada onda e a exposição à prática é limitada. Além disso, a maioria da população do planeta não tem acesso adequado às ondas dos oceanos, para poder desfrutar de surf ou outros desportos de ondas oceânicas.

Outro problema é que as ondas em qualquer local adequado para a prática de surf são variadas e inconsistentes, com ocasionais "sets" de ondas bem formadas que são procuradas para serem surfadas, intercaladas com ondas menos desejáveis e, em alguns casos, impossíveis de surfar. Mesmo quando um surfista consegue surfar uma onda selecionada, a duração do deslocamento sobre a onda, dura apenas uns meros 2-30 segundos, em média, com a maioria a durar entre 5 e 10 segundos.

As ondas oceânicas de superfície, são ondas que se propagam ao longo da interface entre a água e o ar, sendo a força restauradora fornecida pela gravidade e, por isso, são muitas vezes designadas por ondas superficiais de gravidade. A FIG. 1 ilustra os princípios que regem as ondas superficiais de gravidade que entram em águas rasas. As ondas em águas profundas têm, de um modo geral, um comprimento de onda constante. Quando a onda interage com o fundo, começa o "empolamento da onda". Isto ocorre, tipicamente, quando a profundidade é mais rasa do que metade do comprimento da onda, o comprimento de onda diminui e a amplitude das ondas aumenta. À medida que a amplitude da onda aumenta, a onda pode tornar-se instável, já que a crista da onda move-se mais rapidamente do que o vale da onda. Quando a amplitude atinge, aproximadamente, 80% da profundidade da água, a onda começa a "quebrar" e obtém-se a rebentação. Este processo de crescimento e rebentação das ondas é dependente do ângulo de inclinação e contorno da praia, do ângulo segundo o qual as ondas se aproximam da praia, da profundidade da água e das propriedades das ondas de águas profundas que se aproximam da praia. A refração e concentração destas ondas são possibilitadas pelas mudanças na topografia do fundo.

As ondas do mar têm, de um modo geral, cinco fases: geração, propagação, empolamento, rebentação e declínio. As fases de empolamento e rebentação são as mais desejáveis para ondas apropriadas para o surf. O ponto de rebentação está muito dependente da relação entre a profundidade da água e a amplitude das ondas e também depende do contorno, profundidade e forma da superfície do fundo, e da velocidade, comprimento de onda e altura da onda, entre outros fatores. Em geral, uma onda pode ser caracterizada para resultar num de quatro tipos de rebentações principais: efervescente ou em derramamento, mergulhante ou em tubo, colapsante ou enrolada; oscilante ou em vagalhão. Destes tipos de ondas, as ondas efervescentes são as preferidas pelos surfistas principiantes, enquanto que as ondas em tubo são referenciadas por surfistas mais experientes. Estes tipos de rebentação estão ilustrados na FIG. 2.

Tentaram-se vários sistemas e técnicas para replicar as ondas oceânicas num ambiente artificial. Alguns desses sistemas incluem dirigir uma lâmina de água, relativamente rasa e com um movimento rápido de encontro, contra uma forma de onda maciça esculpida para produzir um efeito de água que possa ser surfada, mas que não é, realmente, uma onda. Outros sistemas utilizam pás acionadas linearmente, caixões hidráulicos ou pneumáticos ou, simplesmente, grandes injeções controladas de água para gerar ondas reais. No entanto, todos estes sistemas são ineficientes no que se refere à transferência de energia para a "onda" e nenhum destes sistemas, por várias razões e limitações, conseguiu-se aproximar da geração de uma onda que replique o tamanho, forma, velocidade e rebentação desejados das ondas mais desejadas que os surfistas procuram para surfar, i. e., ondas que entrem em águas rasas e que mergulham, rebentem em forma de tubo e tenham uma duração relativamente longa e sejam suficientemente niveladas para o surfista manobrar. 0 documento WO 2008/102035 Al divulga um aparelho para gerar ondas para instalação num meio aquático e o qual compreende, pelo menos, um perfil alongado que é movido tangencialmente em relação a um fundo a profundidade constante por meio de um mecanismo de ativação. Consequentemente, forma-se uma onda sobre o perfil e move-se em uníssono com o perfil. O perfil está disposto para formar um ângulo diferente de 90° com a direção do movimento, com o fim de gerar uma onda com uma zona de escape e, assim, surfável.

Além disso, o documento WO 00/05464 Al divulga uma piscina de ondas compreendendo um canal sem fim para receber água e tendo uma periferia interior e exterior. Um meio gerador de ondas em forma de uma lâmina de onda é posicionado dentro e orientado ao longo do canal para gerar ondas que se propagam ao longo do canal.

Outras piscinas de ondas são divulgadas nos documentos WO 2006/060866 Al, US 3913332, US 6336771 Bl e US 2003/198515 Al.

SUMARIO O problema técnico subjacente foi resolvido pela matéria das reivindicações independentes. As formas de realização preferidas são definidas nas reivindicações dependentes.

Este documento apresenta um gerador de ondas e piscina de ondas que geram ondas superficiais de gravidade que podem ser surfadas por um utilizador numa prancha.

Num aspeto, é divulgado um gerador de ondas para uma piscina de água definida por um canal tendo uma parede lateral. O gerador de ondas inclui uma ou mais placas. Cada placa é disposta verticalmente ao longo de, pelo menos, uma grande parte de uma parede lateral e adaptada para movimentar-se numa direção ao longo de um comprimento da parede lateral. Cada placa tem uma geometria transversal curvilínea que define uma superfície de ataque, a qual está adaptada para gerar uma onda na água resultante do movimento, e uma superfície de fuga configurada para recuperação de escoamento, para evitar a separação do escoamento de água na onda e mitigar a resistência da placa resultante do movimento. 0 gerador de ondas inclui, ainda, um mecanismo de movimentação ligado entre a parede lateral e uma ou mais placas para movimentar a uma ou mais placas na direção ao longo do comprimento da parede lateral, para gerar uma onda superficial de gravidade por cada da uma ou mais placas.

Noutro aspeto, é divulgada uma piscina de ondas. A piscina de ondas inclui um canal contendo água e tendo uma parede lateral tendo uma altura e um contorno de fundo que se inclina para cima, afastando-se da parede lateral em direção a um baixio ou praia. A piscina de ondas inclui, ainda, uma ou mais placas, como substancialmente descrito acima. Em algumas implementações, a piscina de ondas inclui duas ou mais placas e, de um modo preferido, pelo menos, quatro placas.

Ainda noutro aspeto, é divulgado um gerador de ondas para gerar uma onda superficial de gravidade. 0 gerador de ondas inclui uma placa tridimensional tendo uma geometria transversal curvilínea que define uma superfície de ataque que está adaptada para gerar uma onda na água, passando pela superfície de ataque e uma superfície de fuga configurada para a recuperação de escoamento, para evitar a separação do escoamento de água na onda e mitigar a resistência da placa da água relativamente à água que passa pela superfície de ataque.

Os detalhes de uma ou mais formas de realização são apresentados nos desenhos em anexo e na descrição abaixo. Outras características e vantagens serão evidentes a partir da descrição e desenhos, e das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Estes e outros aspetos serão, agora, descritos em detalhe recorrendo aos seguintes desenhos. A FIG. 1 apresenta propriedades de ondas a entrar em águas rasas. A FIG. 2 ilustra quatro tipos gerais de rebentação de ondas.

As FIG. 3A e 3B são uma vista de topo e lateral, respetivamente, de uma piscina tendo uma forma anelar. A FIG. 4 ilustra um contorno de fundo de uma piscina. A FIG. 5 ilustra uma piscina com uma configuração anelar e um gerador de ondas numa parede interna da piscina. A FIG. 6 ilustra uma secção de uma piscina, com uma configuração anelar, e tendo um gerador de ondas disposto verticalmente ao longo de uma parede externa.

As FIG. 7A e 7B são uma vista em perspetiva e uma vista em corte, respetivamente, para ilustrar uma forma de uma placa para uma secção de parede linear. A FIG. 8 mostra a geometria relativa da velocidade da propagação de uma onda em relação à velocidade da placa. A FIG. 9 ilustra uma piscina geradora de ondas, em que uma parede interna rotativa está posicionada dentro de uma parede externa fixa. A FIG. 10 ilustra um gerador de ondas, em que uma camada flexível está colocada numa parede externa e a parede externa inclui uma série de atuadores lineares a dispor em torno de todo o comprimento ou perímetro da parede externa. A FIG. 11 ilustra um gerador de ondas tendo uma camada flexível colocada numa parede externa. A FIG. 12 ilustra um gerador de ondas que inclui uma camada flexível ensanduichando uma placa entre si e a parede externa. Símbolos de referência iguais nos diversos desenhos indicam elementos iguais.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Este documento descreve um aparelho, método e sistema para gerar ondas que possam ser surfadas. A aptidão das ondas para a prática de surf depende do ângulo das ondas, velocidade das ondas, inclinação das ondas (i. e., declividade), tipo de rebentação, inclinação do fundo e profundidade, curvatura, refração e concentração. Muito detalhe é dedicado a ondas solitárias, uma vez que estas têm características que as tornam particularmente vantajosas para a geração pelo aparelho, método e sistema aqui apresentados. Como aqui utilizada, a expressão "onda solitária" é utilizada para descrever uma onda de água rasa ou "onda superficial de gravidade" tendo um único deslocamento de água acima de um nível médio da água. Uma onda solitária propaga-se sem dispersão. Assemelha-se muito intimamente ao tipo de onda que permite a prática de surf no oceano. Uma onda solitária, teoricamente perfeita, surge de um equilíbrio entre dispersão e não linearidade, de modo que a onda possa viajar longas distâncias preservando a sua forma e contorno, sem obstrução de ondas contrárias. Uma forma de onda de uma onda solitária é uma função da distância x e tempo t, e pode ser caracterizada pela seguinte equação:

em que Ά é a amplitude máxima, ou altura, da onda acima da superfície da água, ho é a profundidade da água, g é a aceleração da gravidade e rj(x, t) é a altura da água acima de h0. 0 comprimento de uma onda solitária, embora teoricamente infinito, é limitado pela elevação da superfície de água e pode ser definido como:

PISCINAS

Os sistemas, aparelhos e métodos aqui descritos utilizam uma piscina de água, na qual se geram ondas de tipo solitário ou outras ondas superficiais de gravidade. Em algumas implementações preferidas, a piscina é circular ou anelar, sendo definida por uma parede ou borda externa que tem um diâmetro de 60,96 m a 243,84 m (200 a 800 pés) ou mais. Em alternativa, pode utilizar-se uma piscina de forma redonda ou circular tendo um diâmetro inferior a 60,96 m (200 pés), sendo, no entanto, preferido um diâmetro de 137,16 m a 154,40 m (450 a 500 pés). Numa implementação exemplificativa, a piscina é anelar com uma ilha circular central que define um canal ou calha. Nesta configuração anelar, a piscina tem um diâmetro externo de 152,40 m (500 pés) e uma largura de canal de, pelo menos, 15,24 m (50 pés), embora o canal possa ter uma largura de 30,48 m (100 pés) ou mais, o que pode originar um comprimento de onda surfável de 9,14 m - 21,34 m (30-70 pés).

Noutra implementação exemplificativa, a piscina pode ser uma bacia contígua, tal como uma piscina circular sem uma ilha central. Na configuração circular, a piscina pode ter um fundo que se inclina para o centro, na direção de um baixio ou plataforma de apoio, e pode incluir uma calha mais profunda ou conduzir a uma zona de transbordo superficial ou superfície plana. Ainda noutras implementações, a piscina pode ser um qualquer canal curvilíneo em circuito fechado, tais como com uma forma de pista de corrida (i. e., círculo truncado), oval ou ter outra forma arredondada. Ainda noutras implementações, a piscina pode incluir um canal linear ou curvilíneo em circuito fechado através do qual a água escoa e que pode ou não utilizar um mecanismo de recaptura ou recirculação e escoamento de água. A FIG. 3A e 3B são vistas de topo e em corte, respetivamente, de uma piscina 100 de acordo com uma implementação anelar. A piscina 100 tem uma forma substancialmente anelar que é definida por uma parede 102 externa, uma parede 104 interna e um canal 106 de água entre a parede 102 externa e a parede 104 interna e definido por estas. Em implementações anelares, a parede 102 externa e parede 104 interna podem ser circulares. A parede 104 interna pode ser uma parede que se estende acima de um nível 101 de água médio do canal 106 de água e pode formar uma ilha 108 ou outro tipo de plataforma acima do nivel 101 de água médio. Em alternativa, a parede 104 interna pode formar um recife ou barreira submersos entre o canal 106 de água e uma segunda piscina. Por exemplo, a segunda piscina pode ser rasa para receber ondas espraiadas resultantes de ondas geradas no canal 106 de água. A piscina 100 inclui ainda o lado 110. Em algumas implementações, o lado 110 pode incluir uma pista, tais como um monocarril ou outro carril para receber um veiculo motorizado e o veiculo pode ser ligado a, pelo menos, um gerador de ondas, de um modo preferido, na forma de uma placa móvel, como descrito mais abaixo. Noutras implementações, a parede 102 externa, com ou sem cooperação com o lado 110, pode alojar um gerador de ondas sob a forma de uma parede flexível ou parede rotativa com placas incorporadas, também como descrito mais abaixo.

GERADOR DE ONDAS A FIG. 4 ilustra um contorno de fundo de uma piscina, seja a piscina linear, curvilínea, circular ou anelar, para uma conceção de praia criticamente inclinada. O contorno de fundo inclui uma parede 200 lateral. A parede 200 lateral pode ser uma parede lateral interna ou uma parede lateral externa. A parede 200 lateral tem uma altura que se estende, pelo menos, até uma zona superior a um nivel de água médio e, de um modo preferido, estende-se acima de uma amplitude máxima, ou altura, de uma onda gerada. A parede 200 lateral está adaptada para acomodar um gerador de ondas, tal como uma placa, o qual é colocado verticalmente na parede 200 lateral e deslocado lateralmente ao longo da parede 200 lateral. O contorno de fundo inclui, ainda, uma região 202 profunda, que, em algumas configurações, se estende, pelo menos, com o comprimento suficiente para acomodar a espessura da placa. A região 202 profunda pode estender-se mais do que a espessura da placa. A intersecção da parede 200 lateral e a região profunda também pode incluir um declive, degrau ou outra característica geométrica, ou um mecanismo de pista/carril, que participem na orientação ou motorização do movimento da placa. Pode produzir-se uma ondulação que tenha uma amplitude igual ou mesmo maior do que a profundidade da região 202 profunda, no entanto, a maioria das ondas superficiais de gravidade fica, teoricamente, instável em amplitudes de 80% da profundidade da água. O contorno de fundo da piscina inclui, ainda, um declive 204 que se eleva no sentido ascendente desde a região 202 profunda. O ângulo do declive 204 pode variar desde 1 a 16 graus e, de um modo preferido, desde 5 a 10 graus. O declive 204 pode ser linear ou curvo e pode incluir entalhes, ondulações ou outras características geométricas. O contorno de fundo inclui, ainda, um baixio 206 ou plataforma de apoio. A superfície desde um ponto no declive 204 e baixio 206 proporciona a zona de rebentação primária para uma onda gerada. A configuração das ondas na zona de rebentação pode alterar o nível de água médio. O baixio 206 pode ser achatado ou curvo e pode fazer a transição para uma região 208 planar rasa e achatada, uma vala 210 rasa ou uma vala 212 profunda, ou qualquer sua combinação alternada. O baixio 206 também pode ser uma extensão do declive 204 para terminar diretamente numa praia. A praia pode ser real ou artificial. A praia pode incorporar sistemas de evacuação de água, que, numa implementação, adotariam a forma de grelhas através das quais a água passaria, podendo estas estar ligadas a sistemas gerais de recirculação de água e/ou de filtragem. A praia também pode incorporar defletores de amortecimento de ondas que ajudam a minimizar a reflexão das ondas e reduzir transporte e correntes ao longo da costa. 0 contorno de fundo é, de um modo preferido, formado por um material rígido e pode ser coberto por um revestimento sintético. Em algumas implementações, o fundo pode conter secções de materiais mais flexíveis e mais suaves, por exemplo, pode introduzir-se um recife de espuma, que seria menos perigoso no caso de quedas. 0 revestimento pode ser mais espesso no baixio 206 ou dentro da zona de rebentação. O revestimento pode ser formado por uma camada que é menos rígida do que o material rígido e pode até servir para amortecimento de impactos. O declive 204, baixio 206 e/ou outras regiões do contorno de fundo podem ser formados por uma ou mais inserções removíveis. Além disso, qualquer parte do contorno de fundo pode ser dinamicamente reconfigurável e ajustável, para alterar rapidamente a forma e a geometria geral do contorno de fundo, através de mecanismos motorizados ou almofadas insufláveis, ou outros mecanismos de moldagem dinâmica semelhantes. Por exemplo, inserções ou módulos removíveis podem ser ligados a um piso sólido. As inserções ou módulos podem ser uniformes em torno do círculo ou variáveis para a criação de recifes recorrentes definidos por ondulações no declive 204 ou baixio 206. Deste modo, podem introduzir-se módulos particularmente modelados em locais específicos para criar uma secção com uma rebentação desejável para a prática de surf. A FIG. 5 ilustra uma piscina 300 com uma configuração anelar e um gerador 302 de ondas numa parede 304 interna da piscina 300. O gerador 302 de ondas é uma placa disposta verticalmente ao longo da parede 304 interna e movimentada na direção indicada para gerar uma onda W. A FIG. 6 ilustra uma secção de uma piscina 400 com uma configuração anelar e tendo um gerador 402 de ondas disposto verticalmente ao longo de uma parede 404 externa. O gerador 402 de ondas é movimentado na direção indicada para gerar uma onda W, como mostrado. A colocação da parede externa permite uma melhor concentração e ondas maiores do que uma colocação de parede interna, enquanto que a colocação de parede interna permite uma velocidade de onda reduzida e, possivelmente, uma melhor aptidão para a prática de surf. Os geradores 302 e 402 de ondas são, de um modo preferido, movimentados por um veiculo ou outro mecanismo motorizados que são mantidos secos e afastados da água, tais como num carril ou outra pista, parte dos quais podem estar submersos.

Os geradores de onda também podem ser configurados para funcionar no centro do canal, caso em que haveria praias nas paredes interna e externa, e o mecanismo de pista/carril seria suportado por uma estrutura suspensa ou por pilares.

PLACAS

Em implementações preferidas, as piscinas de ondas aqui descritas utilizam uma ou mais placas para a geração de ondas para uma prática desejada de surf. As placas são formatadas para gerar ondas num escoamento supercritico, i. e., as placas movimentam-se mais rapidamente do que a velocidade das ondas geradas. A velocidade de uma onda em águas rasas (quando a profundidade da água é comparável com o comprimento de onda) pode ser representada por Vw:

em que g é a força da gravidade, h0 é a profundidade da água e A é a amplitude da onda. A supercriticalidade pode ser representada pelo número de Froude (Fr) , em que um número maior do que 1 é supercritico e um número menor do que 1 é subcritico:

em que VF é a velocidade da placa em relação à água.

As placas são adaptadas para propagar a onda para longe de uma parte dianteira da placa quando a água e a placa se movimentam entre si, e para conseguir a transferência mais direta de energia mecânica para a onda a partir desse movimento. Deste modo, formam-se ondulações ideais imediatamente adjacentes à parte dianteira da placa. As placas são, normalmente, otimizadas para gerar a maior ondulação possível para uma determinada profundidade de água, mas, em algumas configurações, pode ser desejável gerar ondas mais pequenas. 0 procedimento proposto baseia-se na combinação entre o deslocamento transmitido pela placa em cada local e o campo de deslocamento natural da onda. Para um local fixo através do qual a placa passará P, se se fizer com que a direcção normal à placa seja x e a espessura da parte da placa actualmente em P se j a X (t) . A taxa de variação do X no ponto P pode ser combinada com a velocidade de profundidade média da onda ΰ · Isto é expresso na equação (1).

b. Aplicando a mudança de variável desde (x,t) para (Θ=ct-X,t) em que c é a velocidade de fase da onda.

(2)

Na equação (2), a velocidade de profundidade média da onda u pode ser dada por várias teorias diferentes, por exemplo, a solução de onda solitária de Rayleigh (Rayleigh Lord, On Waves., Phil. Mag., 1 (1876), p257-279), ou a de Boussinesq (Boussinesq M.J., Théorie de 1'intumescence liquide, appelée onde solitaire ou de translation, se propageant dans un canal rectangulaire, C.-R. Acad. Sci. Paris, 72 (1871), p. 755-59.). No caso de ondas solitárias que adotam a forma de equação 3 e 4 abaixo, exploram-se vários exemplos. Esta técnica de conceção das placas também pode ser aplicada a qualquer outra forma de onda superficial de gravidade para a qual existe uma solução calculada, medida ou aproximada.

(3) (4)

Aqui, η(θ) é a elevação da superfície livre desde o repouso, A é a amplitude de onda solitária, h0 é a profundidade média da água, β é o coeficiente de declínio de periferia e c é a velocidade de fase. E u (Θ) é a velocidade de profundidade média horizontal. C e β irão diferir para diferentes ondas solitárias.

Combinando as equações (2) e (3) com a (4) obtém-se a taxa de variação da espessura da placa no tempo numa posição fixa (5) e esta está relacionada com a forma X(Y) de placa, por meio da velocidade VF de placa, substituindo t=Y/VF a.

(5) A espessura máxima da placa é dada a partir de (5), como:

0 comprimento da secção ativa da placa pode, então, ser aproximado como:

Os valores de C e β correspondendo à onda solitária de Rayleigh são:

Neste exemplo, para pequenos deslocamentos após linearização, a forma X(Y) de placa pode ser aproximada como.

Esta solução também pode ser aproximada com uma função tangente hiperbólica.

Como mostrado numa configuração exemplificativa nas FIG. 7A e 7B, as placas 500 são tridimensionais com geometrias curvilíneas tendo uma superfície 502 de ataque, ou "secção X(Y) ativa", que gera uma onda, e uma superfície 504 de fuga com a função de recuperação de escoamento para evitar a separação do escoamento e diminuir a resistência da placa 500 para melhorar a eficiência energética. A placa 500 é formatada de modo a obter a maior parte da energia no modo primário de onda solitária e minimizar a energia em ondas oscilatórias subsequentes. Sendo assim, a placa 500 promove um ambiente de repouso para um gerador de ondas e placas seguintes, se aplicável. Cada placa 500 pode conter atuadores internos que permitem a transformação da sua forma para produzir ondas diferentes e/ou se podem articular de forma a considerar alterações na curvatura da parede externa em piscinas não circulares ou não lineares. Em algumas implementações, a transformação da placa irá permitir a inversão do mecanismo para gerar ondas, movimentando a placa na direção oposta.

As placas são moldadas e formadas segundo uma geometria específica com base numa transformação para uma função de espaço a partir de uma analogia para uma equação em função do tempo de funções tangente hiperbólica que definem matematicamente o curso de um êmbolo em função do tempo, quando esse êmbolo empurra uma placa de onda para criar uma onda de águas rasas. Estas funções tangente hiperbólica consideram a posição da placa de onda em relação à posição da onda gerada num modelo de geração de onda longa e produzem um perfil aceitável tanto para as ondas solitárias como para as cnoidais. Estas técnicas podem ser utilizadas para gerar qualquer onda superficial de gravidade em propagação tendo em consideração a propagação da onda para longe do gerador durante a geração (i. e., adaptar-se à forma como a onda se altera durante a geração). A compensação de movimento do gerador ao longo do tempo ajuda a remover ondas oscilatórias subsequentes, proporcionando um processo de geração mais compacto e eficiente. Podem definir-se outros tipos de ondas suplementares as discutidas aqui. A espessura da placa está relacionada com a amplitude (altura) da onda e a profundidade da água. Por conseguinte, para uma profundidade conhecida e uma amplitude A desejada, pode determinar-se uma espessura da placa, FT, a qual é a seguinte:

Para uma onda solitária Rayleigh:

Para uma onda solitária Boussenesq:

Para uma onda solitária de segunda ordem de águas rasas:

A FIG. 8 mostra uma geometria de corte de uma placa 600. Enquanto objeto tridimensional, a placa 600 gera uma onda tendo uma velocidade de propagação e vetor Vw, com base na velocidade e vetor da placa VF. Quando a placa se desloca no sentido mostrado, e dependente da sua velocidade, a onda vai propagar-se para fora segundo um ângulo α de separação, dado por sena=Fr_1, assim, para uma determinada profundidade de água e altura da onda, o ângulo de separação é determinado pela velocidade da placa, correspondendo velocidades maiores a ângulos de separação mais pequenos. Quanto menor for o ângulo de separação, mais longo é o comprimento de onda através de toda a piscina. A FIG. 9 ilustra um gerador 700 de ondas, em que uma parede 702 interna rotativa está posicionada no interior de uma parede 706 externa fixa. A parede 702 interna rotativa está equipada com uma ou mais placas 704 fixas, que têm, de um modo geral, o mesmo tamanho e forma que as placas acima descritas. Estas placas incorporadas podem ter atuadores 708 internos que lhes permitem transformar-se e alterar a forma de acordo com uma variedade de formas transversais descritas acima, acomodando, assim, "pontos ideais" para diferentes velocidades e profundidades da água. A FIG. 10 ilustra um gerador 800 de ondas, em que uma camada 802 flexível está colocada numa parede 804 externa e a parede externa inclui uma série de atuadores 806 lineares dispostos em torno de todo o comprimento ou circunferência da parede 804 externa e também ligados à parede flexível. A camada 802 flexível pode ser formada em borracha ou um material semelhante. Os atuadores 806 lineares são atuadores mecânicos ou pneumáticos, ou outros dispositivos que tenham, pelo menos, uma direção radial de expansão e retração. Os atuadores lineares são acionados de modo a formar uma forma móvel na camada 802 flexível que se aproxima da forma das placas, como descrito acima. A forma de placa propaga-se ao longo da parede com uma velocidade VF, muito parecida com a da onda humana num estádio desportivo. A FIG. 11 ilustra um gerador 900 de ondas, o qual inclui uma camada 902 flexível colocada numa parede 904 externa. A folga entre a camada 902 flexível e a parede 904 externa define uma placa 906 móvel, substancialmente como descrita acima, mas inclui rolos em pistas 908 que se ligam à parede externa e à parede flexível. Os rolos nas pistas 908 permitem que a placa 906 passe suavemente na folga. Esta placa 906 móvel produz um movimento radial da parede flexível, que se aproxima intimamente da forma de uma placa formada por um material separado, como descrito acima. A FIG. 12 ilustra um gerador 1000 de ondas que inclui uma camada 1002 flexível, a qual pode ser elevada e afastada da parede 1004 externa para definir uma placa 1006. A placa 1006 tem atuadores 1010 internos que lhe permitem transformar a sua forma, para um movimento para a frente e para trás. A placa 1006 definida movimenta-se por meio de rolos em pistas 1008, como acima. Por conseguinte, a camada flexível pode ser moldada para ficar com uma forma aproximada das placas acima descritas, protegendo, ao mesmo tempo, os atuadores e rolos/pistas da água, enquanto diminuindo também o risco de uma placa móvel separada, poder atingir partes corporais.

ESCOAMENTO MÉDIO

Em outras implementações, uma piscina inclui um sistema para fornecer um escoamento ou circulação médios. 0 sistema pode incluir uma série de jatos de escoamento através dos quais água é bombeada para combater ou mitigar qualquer escoamento tipo "rio lento" criado pelas placas móveis e/ou ajudar a alterar a forma da rebentação da onda. A circulação média pode ter uma variabilidade vertical ou horizontal. Podem utilizar-se outros sistemas de escoamento médio, tais como um lado oposto, fundo ou outro mecanismo contra-rotativo.

FUNDO VIRTUAL

Em algumas implementações, um sistema de jatos está posicionado perto do fundo da piscina no declive que simula a água mais rasa do que realmente é e, portanto, a onda rebenta em águas mais profundas do que o normal. Estes jatos podem ser posicionados de modo a gerar um escoamento médio e turbulência com o nivel exigido. A distribuição destes jatos pode mudar radialmente e como um movimento desde a parede externa para a praia com mais jatos na praia. Também pode haver variação azimutal na natureza e quantidade dos jatos. Este sistema de jatos pode ser incorporado no sistema de filtragem e no sistema para fornecer um escoamento médio ou a mitigação do escoamento tipo rio lento. Elementos de rugosidade podem ser adicionados ao fundo para promover a geração de turbulência, que pode promover alterações na rebentação das ondas. A distribuição e tamanho dos elementos de rugosidade seriam uma função do raio e do azimute. Os elementos de rugosidade podem assumir a forma de geradores de vórtice clássicos e inovadores.

Embora algumas formas de realização tenham sido descritas em pormenor acima, são possíveis outras modificações. Outras formas de realização podem estar abrangidas pelo âmbito das reivindicações que se seguem.

Lisboa, 14 de junho de 2017

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Piscina (100, 300, 400) de ondas compreendendo: um canal (10 6) contendo água e tendo um contorno de fundo tendo um declive (204) que se eleva no sentido ascendente desde uma região (202) profunda, o contorno de fundo incluindo ainda um baixio (206) que é uma extensão do declive (204); uma ou mais placas (500; 600; 704; 906; 1006), pelo menos, parcialmente submersas na água, estando cada placa (500; 600; 704; 906; 1006) disposta verticalmente na proximidade de uma região (202) profunda do canal (106) e adaptada para movimento numa direção ao longo de um comprimento do canal (106), tendo cada placa (500; 600; 704; 906; 1006) uma geometria transversal curvilinea que define uma superfície (502) de ataque que é côncava em torno de um eixo vertical para proporcionar resistência para gerar uma onda primária lateralmente na água que contacta com a superfície de ataque da placa (500; 600; 704; 906; 1006) e que está adaptada para gerar uma onda solitária em direção ao baixio (206) na água resultante do movimento, e uma superfície (504) de fuga, em que a superfície (504) de fuga se estreita a partir de uma largura máxima da placa (500; 60 0; 704; 90 6; 100 6) adjacente à superfície (502) de ataque até um ponto numa extremidade da placa (500; 600; 704; 906; 1006), tal que a superfície (504) de fuga diminui a resistência da placa (500; 600; 704; 906; 1006) e minimiza ondas oscilatórias subsequentes à onda primária, relativamente à água que passa pela superfície (502) de ataque da placa (500; 600; 704; 906; 1006), e em que a superfície (504) de fuga está configurada para recuperação de escoamento para evitar a separação do escoamento de água na onda e mitigar a resistência da placa (500; 600; 704; 906; 1006) na água resultante do movimento; e um mecanismo de movimentação tendo uma pista ao longo do comprimento do canal na proximidade da região (202) profunda do canal (106), o mecanismo de movimentação para deslocar a uma ou mais placas (500; 600; 704; 906; 1006) ao longo da pista na direção ao longo do comprimento do canal (106) para gerar uma onda superficial de gravidade resultante da onda solitária por cada da uma ou mais placas (500; 600; 704; 906; 1006).
2. Piscina (100; 300; 400) de ondas, de acordo com a reivindicação 1, em que o canal (106) é em forma de anel.
3. Piscina (100; 300; 400) de ondas, de acordo com a reivindicação 1, em que o canal (106) é linear.
4. Piscina (100; 300; 400) de ondas, de acordo com a reivindicação 1, em que o canal (106) é curvilíneo.
5. Piscina (100; 300; 400) de ondas de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o mecanismo de movimentação inclui ainda: um veículo associado com cada da uma ou mais placas (500; 600; 704; 906; 1006), adaptado para percorrer a pista; e um elemento de ligação ligado a cada placa (500; 600; 704; 906; 1006) a partir de cada veículo.
6. Piscina (100; 300; 400) de ondas de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o canal (106) tem uma parede (200) lateral tendo uma altura, e em que o contorno de fundo inclina-se para cima, afastando-se da parede (200) lateral em direção ao baixio (206) .
7. Piscina (100; 300; 400) de ondas de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que cada placa (500; 600; 704; 906; 1006) está disposta verticalmente ao longo de, pelo menos, uma grande parte da parede (200) lateral.
8. Piscina (100; 300; 400) de ondas de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o mecanismo de movimentação está ligado entre a parede (200) lateral e a uma ou mais placas (500; 600; 704; 906; 1006).
9. Gerador (302; 402; 700; 800; 900; 1000) de ondas para uma piscina (100; 300; 400) de água e tendo um contorno de fundo tendo um declive (204) que se eleva no sentido ascendente desde uma região (202) profunda, o contorno de fundo incluindo ainda um baixio (206) que é uma extensão do declive (204), o gerador (302; 402; 700; 800; 900; 1000) de ondas compreendendo: uma ou mais placas (500; 600; 704; 906; 1006), pelo menos, parcialmente submersas na água, estando cada placa (500; 600; 704; 906; 1006) disposta verticalmente na proximidade da região (202) profunda da piscina (100; 200; 400) e adaptada para movimento numa direção na piscina (100; 200; 400), tendo cada placa (500; 600; 704; 906; 1006) uma geometria transversal curvilinea que define uma superfície (502) de ataque que é côncava em torno de um eixo vertical para proporcionar resistência para gerar uma onda primária lateralmente na água que contacta com a superfície de ataque da placa (500; 600; 704; 906; 1006) e que está adaptada para gerar uma onda solitária em direção ao baixio (206) na água resultante do movimento, e uma superfície (504) de fuga, em que a superfície (504) de fuga se estreita a partir de uma largura máxima da placa (500; 600; 704; 906; 1006) adjacente à superfície (502) de ataque até um ponto numa extremidade da placa (500; 600; 704; 906; 1006), tal que a superfície (504) de fuga diminui a resistência da placa (500; 600; 704; 906; 1006) e minimiza ondas oscilatórias subsequentes à onda primária relativamente à água que passa pela superfície (502) de ataque da placa (500; 600; 704; 906; 1006), e em que a superfície (504) de fuga está configurada para recuperação de escoamento para evitar a separação do escoamento de água na onda e mitigar resistência da placa (500; 600; 704; 906; 1006) resultante do movimento; e um mecanismo de movimentação tendo uma pista disposta na proximidade da região (202) profunda da piscina (100; 200; 400), o mecanismo de movimentação para deslocar a uma ou mais placas (500; 600; 704; 906; 1006) ao longo da pista na direção para gerar uma onda superficial de gravidade resultante da onda solitária por cada da uma ou mais placas (500; 600; 704; 906; 1006) .
10. Gerador (302; 402; 700; 800; 900; 1000) de ondas, de acordo com a reivindicação 9, em que o mecanismo de movimentação inclui, ainda: um veiculo associado com cada da uma ou mais placas (500; 600; 704; 906; 1006) adaptado para percorrer a pista; e um elemento de ligação ligado a cada placa (500; 600; 704; 906; 1006) a partir de cada veiculo.
11. Gerador (302; 402; 700; 800; 900; 1000) de ondas, de acordo com a reivindicação 10, em que um comprimento LF da superfície (502) de ataque da uma ou mais placas (500; 600; 704; 906; 1006) é:

em que A é uma amplitude da onda superficial de gravidade, h0 é uma profundidade média da água, β é um coeficiente de declínio de periferia e c é uma velocidade de fase.
12. Gerador (302; 402; 700; 800; 900; 1000) de ondas, de acordo com a reivindicação 11, em que uma espessura FT da uma ou mais placas (500; 600; 704; 906; 1006) é:
13. Gerador (302; 402; 700; 800; 900; 1000) de ondas, de acordo com a reivindicação 12, em que uma espessura FT da uma ou mais placas (500; 600; 704; 906; 1006) é:
14. Gerador (302; 402; 700; 800; 900; 1000) de ondas, de acordo com a reivindicação 13, em que uma espessura FT da uma ou mais placas (500; 600; 704; 906; 1006) é a seguinte:

Lisboa, 14 de junho de 2017