ES2979051T3 - Método y aparato de producción de olas - Google Patents

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Abstract

Un método y aparato para generar una ola en un cuerpo de agua alterando un flujo de agua a medida que es impulsado a través de una entrada, un paso contorneado y una salida, por ejemplo en donde un flujo primario de agua se altera de modo que uno o más flujos secundarios se crean en ángulos con respecto a la dirección del flujo primario. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método y aparato de producción de olas
Antecedentes
Campo
La presente divulgación se refiere a métodos y aparatos para producir olas, por ejemplo, en un cuerpo de agua. De manera más específica, producir olas adecuadas para surfear y/o para su uso como rasgo en lagos, piscinas, estanques, tanques para peces y otros cuerpos de agua.
Descripción de la técnica relacionada
Guías para producir olas, por ejemplo, en cuerpos de agua, son bien conocidas. Por ejemplo, en la aplicación de generación de olas aptas para el surf en una piscina o cuerpo de agua natural, hay una serie de enfoques convencionales desarrollados de manera común. Un inconveniente común de estos enfoques convencionales es que no son capaces de generar olas surfeables de alta calidad y/o no son económicamente viables en la mayoría de las situaciones.
Las guías, tal como se describen en la patente de EE.UU. n.° 5.564.859 y 6.132.317 de Lochtefeld, y la patente de EE.UU. n.° 4.792.260 de Sauerbier, generan un flujo laminar de agua que es demasiado delgado para ser surfeado de una manera que uno surfearía una ola natural, por lo que no son capaces de producir olas surfeables de alta calidad.
Las guías, tal como se describen en la patente de EE.UU. n.° 8.602.684 de Auflegeret al.y la patente de EE.UU. n.° 7.658.571 de McFarland, requieren la construcción de una instalación costosa construida a medida que tiene poco uso aparte del propósito previsto de generar olas surfeables. Este inconveniente reduce la viabilidad económica y aumenta el riesgo económico de construir una instalación de este tipo.
Las guías tales como las descritas en la patente de EE.UU. n.° 8.042.200 de Webber, en la patente de EE.UU. n.° 8.573.887 de Slateret al.y en la patente de EE.UU. n.° 8.366.347 de Sagastume, requieren una huella de tierra demasiado grande y/o requieren la construcción de un cuerpo de agua especialmente diseñado. Este inconveniente reduce la viabilidad económica y aumenta el riesgo económico de construir una instalación de este tipo.
El documento WO98/17403 de Lochtefeld se refiere a una escultura de agua en donde se genera una ola en el agua que fluye a través de una entrada, paso contorneado y salida y los bordes activos se utilizan para alterar el flujo. El documento DE2156540 de Lachnit divulga un generador de olas para una piscina en la que se genera una ola usando un impulsor de velocidad constante que tiene un ángulo de pala ajustable.
Por tanto, un enfoque nuevo e inventivo sería capaz de, pero sin limitación, producir una ola surfeable de alta calidad, mientras funciona continuamente para reducir la huella requerida, y podría introducirse en una variedad de cuerpos de agua para eliminar la carga de construir una instalación específica costosa, y que sería capaz de adaptarse a escala en tamaño, de modo que un generador de olas pequeño podría comprarse e introducirse en un cuerpo pequeño tal como una piscina comunitaria y un generador de olas grande podría comprarse e introducirse en un cuerpo de agua más grande, tal como se encuentra en un parque temático.
Sumario
La presente divulgación está dirigida a un enfoque nuevo e inventivo que tiene ventajas sobre el estado de la técnica. En este nuevo enfoque, se genera una ola deseable en un cuerpo de agua alterando un flujo de agua a medida que se impulsa a través de un aparato compuesto por una entrada, paso contorneado, salida y concha exterior.
En consecuencia, se puede simular una variedad de formas de ola naturales y no naturales, incluyendo pero sin limitarse a saltos hidráulicos; olas rompientes izquierdas, derechas y de pico que pueden sumergirse para formar tubos; u olas rompientes izquierdas, derechas, y de pico que pueden rodar sobre la parte posterior de la ola para formar olas divertidas u olas para principiantes.
De acuerdo con la invención, se altera un flujo de agua a medida que se impulsa a través de los bordes activos y los contornos de la superficie que comprenden la entrada, paso y salida.
En consecuencia, las características de la ola generada pueden modificarse alterando los bordes activos y los contornos de la superficie de la entrada, paso y salida.
En consecuencia, el aparato o partes del mismo, pueden diseñarse para ser rígidos o pueden diseñarse para ser ajustables, permitiendo la modificación de la forma de ola mientras se impulsa un flujo a través de los contornos de los bordes y superficies activos del aparato.
En consecuencia, las características de la ola generada también pueden modificarse permitiendo que la totalidad del aparato pivote suavemente dentro de un rango de movimiento.
De acuerdo con un rasgo de ejemplo de la invención, en algunas realizaciones de ejemplo, los bordes y superficies activos que forman la entrada, el paso y la salida, o partes de los mismos, están diseñados de acuerdo con geometrías encontradas en la naturaleza, por ejemplo, las geometrías de los bordes y superficies interiores de conchas tales como la del filoMollusca;GastropodaoCephalopoda.
En consecuencia, en algunas realizaciones de ejemplo, los bordes y superficies activos que forman la entrada, el paso y la salida, o partes de los mismos, están diseñados de acuerdo con la geometría de la sección áurea. De acuerdo con la invención, el aparato está diseñado para que la entrada, el paso y la salida, o partes de los mismos, están delimitados en todos los lados, por ejemplo, para su uso en realizaciones presurizadas de la invención, o para su uso en realizaciones de la invención donde el aparato se impulsa a través de un cuerpo de agua, donde ese aparato está estacionario en un flujo de río, o donde el aparato está estacionario en un flujo de marea.
De acuerdo con un rasgo de ejemplo de la invención, el aparato puede diseñarse para estar parcialmente sumergido o completamente sumergido en un cuerpo de agua, de modo que ninguna parte del aparato se extienda por encima de la superficie del cuerpo de agua.
De acuerdo con la invención, se genera una forma de ola para incluir rasgos, por ejemplo, tal como un resalte, cresta, labio, tubo, valle, cara y zona de rotura.
De acuerdo con la invención, el flujo primario de agua a través del aparato se altera de modo que se crean uno o más flujos secundarios en un ángulo con respecto a la dirección del flujo primario.
En consecuencia, el flujo se puede alterar de modo que el flujo se asemeje a un vórtice anular horizontal o una trayectoria de fluido en espiral.
En consecuencia, el flujo se puede alterar de modo que el flujo se asemeje a un vórtice anular horizontal o una trayectoria de fluido en espiral, donde una porción de la trayectoria de flujo, dirigida hacia o parcialmente hacia la dirección primaria de flujo, se altera en espiral desde el límite de valle exterior, hacia arriba de la cara y formando un tubo sobre la forma de ola, sumergiéndose finalmente en la zona de ruptura, completando casi una rotación en espiral completa, a medida que el flujo se aleja del aparato, formando el interior de la forma de tubo de la ola; y otra porción de la trayectoria de flujo, dirigida hacia o parcialmente hacia la dirección primaria de flujo y hacia la dirección de la primera trayectoria de flujo alterada, se altera en espiral desde el límite del valle, hacia arriba de la pared posterior, sobre el resalte y la cresta, para formar un tubo sobre la forma de ola, sumergiéndose finalmente en la zona de ruptura, completando casi una rotación en espiral completa, a medida que el flujo se aleja del aparato, formando el exterior de la forma de tubo de la ola.
En consecuencia, el flujo puede alterarse, como se ha descrito anteriormente, sin formar un tubo sobre la forma de ola, sino que, en su lugar, se altera de modo que la trayectoria de flujo que comprende el interior del tubo, domina la trayectoria de flujo que comprende el exterior de la forma de tubo, permitiendo que el flujo interior del tubo fluya sobre la parte posterior de la forma de ola.
En consecuencia, el flujo puede alterarse para intersecarse consigo mismo, como se ha descrito anteriormente, sin parecerse a un vórtice anular o una vía de fluido en espiral.
De acuerdo con un rasgo de ejemplo de la invención, se puede generar tanto una ola continua como una no continua, para satisfacer los requisitos de una realización de ejemplo.
De acuerdo con un rasgo de ejemplo de la invención, se puede impulsar un flujo de agua a través del aparato, mientras el aparato permanece estacionario en un cuerpo de agua, de este modo, creando una ola estacionaria.
De acuerdo con un rasgo de ejemplo de la invención, el aparato puede impulsarse a través de un cuerpo de agua, generando así una ola que se mueve en una dirección, con respecto a una línea de costa estacionaria. De acuerdo con un rasgo de ejemplo de la invención, el método para crear olas permite que la invención se pueda introducir en una variedad de cuerpos de agua, de modo que no es necesario construir una instalación únicamente para acomodar la invención.
De acuerdo con un rasgo de ejemplo de la invención, el aparato es ampliable en tamaño, por ejemplo, de modo que se pueda crear una ola muy grande en un gran cuerpo de agua, por ejemplo, un lago, para que se pueda crear una ola más pequeña en un cuerpo de agua más pequeño, por ejemplo, una piscina, o para que se pueda crear una ola muy pequeña en un cuerpo de agua muy pequeño, por ejemplo, en un tanque para peces, para un rasgo, así como la aireación del agua del tanque, y junto con una bomba de tanque para peces.
De acuerdo con un rasgo de ejemplo de la invención, se puede impulsar un flujo de agua a través del aparato de varias vías.
Flujo estacionario y continuo proporcionado por una bomba
En consecuencia, una realización de ejemplo de la invención es usar una bomba para impulsar un flujo continuo de agua a través del aparato, creando una ola estacionaria de alta calidad continua que puede operar en un cuerpo de agua que es pequeña en relación con el tamaño de la ola generada.
En consecuencia, en esta realización, una cámara puede conectar el aparato a la bomba y puede configurarse de manera que convierta el flujo turbulento de la bomba en flujo laminar, antes de llegar a la entrada del aparato.
En consecuencia, esta realización de ejemplo permite que el aparato se pueda introducir en una variedad de cuerpos de agua existentes, por ejemplo, piscinas comunitarias locales, haciendo así que la experiencia de surfear sea accesible para personas que, por el contrario, no han tenido la oportunidad de experimentar.
En consecuencia, esta realización de ejemplo permite que el aparato se pueda transportar fácilmente de un cuerpo de agua a otro, de modo que, por ejemplo, en un área poco poblada donde no es factible construir una instalación de surf a tiempo completo, se pueda utilizar un aparato durante un corto período de tiempo y reubicarse después en otra comunidad.
En consecuencia, esta realización de ejemplo permite que el aparato se fabrique e instale a un coste menor que el estado de la técnica.
En consecuencia, esta realización de ejemplo permite aumentar el tamaño del aparato para producir olas para su uso como rasgo en lagos, piscinas, estanques, tanques para peces y otros cuerpos de agua.
Flujo estacionario y continuo o no continuo proporcionado por corriente natural
Según una realización de ejemplo de la invención, se impulsa un flujo continuo o discontinuo de agua a través del aparato por la fuerza de la naturaleza, por ejemplo, por la fuerza de la energía de las mareas o por la fuerza de la gravedad.
En consecuencia, en un ejemplo de esta realización, el aparato está instalado en un rompeolas o canal de compensación y puede estar equipado con una válvula de aleta unidireccional, permitiendo que se impulse una oleada de agua a través del aparato, de este modo, generando una ola apta para surfear un volumen de agua más tranquilo, por ejemplo, tal como un puerto. En consecuencia, en otro aspecto de esta realización, el aparato se instala en un río y al menos una parte del flujo del río se impulsa a través del aparato, generando así una ola apta para surfear aguas abajo del aparato.
En consecuencia, en otro ejemplo más de esta realización, el aparato está conectado a la salida del aliviadero de una presa y utiliza la fuerza de la gravedad para impulsar un flujo a través del aliviadero, en la entrada, a través del paso y fuera de la salida del aparato.
En consecuencia, un beneficio para esta realización, una vez instalado, el aparato es capaz de generar olas aptas para el surf que requieren poca o ninguna energía y un coste asociado para su funcionamiento.
Flujo estacionario y no continuo proporcionado por desplazamiento
Según una realización de ejemplo de la invención, se fuerza un flujo no continuo de agua a través del aparato, ya sea neumática o hidráulicamente desplazando un volumen de aire o agua desde una cámara a través del aparato.
En consecuencia, un beneficio de esta realización sería la capacidad de adaptar las instalaciones de generación de olas neumáticas o hidráulicas existentes con el aparato para que se pueda generar una variedad de olas de mayor calidad, mientras se utiliza la infraestructura existente.
No estacionario y continuo o no continuo impulsado a través de un cuerpo de agua
Según una realización de ejemplo de la invención, se impulsa un flujo continuo o no continuo de agua a través del aparato a medida que el aparato se impulsa a través de un cuerpo de agua, por ejemplo, como un casco que se mueve a través de un cuerpo de agua.
En consecuencia, el aparato puede impulsarse linealmente a lo largo de una pista recta para crear una ola no estacionaria y no continua; o puede impulsarse alrededor de la circunferencia interior o exterior de un cuerpo de agua circular o en forma toroidal, para crear una ola no estacionaria y continua.
En consecuencia, un beneficio de esta realización sobre el estado de la técnica, es que la ola generada por el aparato no depende de un contorno de fondo especialmente diseñado en el cuerpo de agua. La eliminación de esta dependencia reduce los costes de instalación, ya que se elimina el requisito de un cuerpo de agua diseñado y construido a medida; el aparato puede instalarse en un cuerpo de agua existente, por ejemplo, tal como un lago.
En apoyo de lo anterior, de acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un método para generar una ola en un cuerpo de agua que comprende:
a. impulsar que el agua fluya a través de una entrada (220), un paso contorneado (240) y una salida (260) de un aparato (202), y
b. alterar un flujo del agua con al menos uno de los bordes activos y superficies activas de al menos uno de la entrada, el paso contorneado y la salida
por lo que el agua fluye fuera de la salida (260) en forma de ola (101), caracterizado por que impulsar incluye impulsar al menos una porción de un flujo primario a través de los bordes y superficies activos para crear un flujo secundario en un ángulo con respecto a la dirección del flujo primario, e impulsar incluye impulsar al menos una porción de un flujo primario a través de los bordes y superficies activos que están configurados para alterar el flujo primario para que se convierta en la cara y el valle de la forma de ola, que están configurados para alterar el flujo primario para que se convierta en la parte posterior de la forma de ola, que están configurados para alterar el flujo primario para que se convierta en el resalte de la forma de ola, o que están configurados para alterar el flujo primario para que se convierta en el límite de valle exterior de la forma de ola.
Alterar el flujo incluye alterar el flujo con bordes y superficies activos de una concha exterior que encierra la entrada, paso contorneado y salida. Impulsar el agua a través del paso contorneado puede incluir impulsar el agua a través de una pluralidad de entradas, una pluralidad de pasos internos y una pluralidad de salidas. El método puede incluir además controlar el flujo con una válvula de control de flujo.
El método puede incluir además modificar la forma de ola generada: variando el volumen de flujo que se impulsa a través, ajustando bordes y superficies activos, articulando el aparato en al menos una dirección, o una combinación de los anteriores.
El método puede incluir adicionalmente sumergir al menos parcialmente el aparato en un cuerpo de agua y modificar la forma de ola generada a través de la interacción con el cuerpo de agua.
La alteración del flujo incluye alterar el flujo con una superficie activa limitada del paso, en donde la totalidad del flujo pasa a través del paso, o en donde una parte del flujo se altera a medida que pasa a través del paso y otra parte del flujo pasa sin verse afectada ni alterada.
Impulsar puede incluir: impulsar al menos una porción del flujo primario a través de los bordes y superficies activos del aparato que están configurados para alterar una porción del flujo primario para que se convierta en la cara y el valle de la forma de ola, impulsar al menos una porción del flujo primario a través de los bordes y superficies activos del aparato que están configurados para alterar una porción del flujo primario para que se convierta en la parte posterior de la forma de ola, impulsar al menos una porción del flujo primario a través de los bordes y superficies activos del aparato que están configurados para alterar una porción del flujo primario para que se convierta en el resalte de la forma de ola, o impulsar al menos una porción del flujo primario a través de los bordes y superficies activos del aparato que están configurados para alterar una porción del flujo primario para que se convierta en el límite de valle exterior de la forma de ola.
Alterar puede incluir alterar con bordes y superficies activos de la concha exterior que están configurados para obstruir el flujo no deseado del cuerpo de agua e impedir que el flujo de salida del aparato, alterar con bordes y superficies activos de la concha exterior que están configurados para ayudar a lograr un flujo de salida deseado del aparato, alterar por bordes y superficies activos que componen la entrada, el paso y la salida, o partes de los mismos, que están diseñados de acuerdo con la geometría de una espiral logarítmica, alterar por bordes y superficies activos que componen la entrada, el paso y la salida, o partes de los mismos, que están diseñados de acuerdo con geometrías de los bordes y superficies interiores de conchas seleccionadas del filoMollusca; Gastropoda, BivalviaoCephalopoda,o alterar por bordes y superficies activos que componen la entrada, el paso y la salida, o partes de los mismos, que están diseñados de acuerdo con la geometría de la sección áurea.
Impulsar incluye impulsar al menos una porción del flujo primario a través de bordes y superficies activos que están configurados para alterar el flujo de modo que se cree al menos un flujo secundario en ángulo con la dirección del flujo primario. Impulsar también puede incluir impulsar al menos una porción del flujo primario a través de bordes y superficies activos que están configurados para alterar el flujo de modo que el flujo se asemeje a un vórtice anular horizontal o una trayectoria de fluido en espiral. Impulsar puede incluir impulsar al menos una porción del flujo primario a través de los bordes y superficies activos del aparato y desplazar un volumen del cuerpo de agua a medida que el flujo sale de la salida e interactúa con el cuerpo de agua para que se genere un salto hidráulico en el cuerpo de agua, impulsar al menos una porción del flujo primario a través de los bordes y superficies activos que están configurados para impulsar una porción del flujo primario hacia la forma que comprende la trayectoria de flujo del tubo externo, que se sumerge sobre la trayectoria de flujo del tubo interno o la cara y el valle de la forma de ola, y en la zona de ruptura, impulsar al menos una porción del flujo primario a través de los bordes y superficies activos que están configurados para alterar el flujo de modo que la trayectoria de flujo que comprende el interior del tubo, domina la trayectoria de flujo que comprende el exterior de la forma de tubo, generar una forma de ola que no tiene un tubo, impulsar un flujo continuo de agua a través del aparato, impulsar un flujo no continuo de agua a través del aparato, impulsar el flujo de agua a través del aparato mientras el aparato permanece estacionario en un cuerpo de agua, impulsar un flujo de agua a través del aparato a medida que el aparato se mueve a través de un cuerpo de agua, impulsar por bombeo, impulsar por gravedad, impulsar por energía mareomotriz, impulsar por una corriente en el cuerpo de agua, impulsar un flujo no continuo por desplazamiento de fluido desde una cámara, impulsar por movimiento del aparato linealmente a través de un cuerpo de agua, impulsar por movimiento del aparato linealmente alrededor de la circunferencia interior o exterior de un cuerpo de agua en forma de anillo, o impulsar desde una cámara que tiene una entrada de cámara y una salida de cámara.
Alterar puede incluir alterar la sección de la cámara más cercana a la salida que está formada en forma de curva, alterar con un banco de capilares de matriz dentro de la cámara, en donde el diámetro de capilar interior de cada capilar es menor que el diámetro medio de espiral de la curva de la cámara, alterar con capilares de matriz que tienen un diámetro de capilar interior de entre 1/5 y 1/50 del diámetro medio de espiral de la curva de la cámara, alterar con las superficies activas de la cámara, o partes de la misma, que están diseñadas de acuerdo con las geometrías de los bordes interior y exterior de las conchas, seleccionadas del filoMollusca;Gastropoda, Bivalvia,oCephalopoda,alterar con las superficies activas de la cámara, o partes de la misma, que están diseñadas de acuerdo con la geometría de la sección áurea, alterar con la cámara, o partes de la misma, que están diseñadas de acuerdo con la geometría de una espiral logarítmica.
El método puede incluir además: extraer un flujo de agua desde el cuerpo de agua hacia la cámara; impulsar el flujo a través de la cámara en donde el flujo de extracción turbulento se hace laminar; e impulsar el flujo fuera de la cámara hacia la entrada. El método puede incluir además ajustar la altura del aparato con respecto a la superficie del cuerpo de agua, articular el aparato en al menos una dirección, o ajustar la altura del aparato con respecto a la superficie del cuerpo de agua y articular el aparato en al menos una dirección.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato (202) para generar una ola (101) en un cuerpo de agua (404) que comprende:
a. una entrada (220) configurada para recibir un flujo primario,
b. una salida (260) configurada para descargar una forma de ola, y
c. un paso (240) que conecta la entrada (220) a la salida (260),
en donde al menos uno de la entrada (220), la salida (260) y el paso (240) está configurado para alterar el flujo primario en la forma de ola (101), en donde al menos uno de la entrada (220), la salida (260) y el paso (240) incluyen bordes y superficies activos configurados para alterar una porción del flujo primario convirtiéndose en una cara y un valle de la forma de ola, caracterizado por que los bordes y superficies activos están configurados para alterar el flujo de modo que se cree un flujo secundario en un ángulo con respecto a la dirección del flujo primario, y en donde los bordes y superficies activos están configurados para alterar una porción del flujo primario convirtiéndose en una cara y un valle de la forma de ola, que están configurados para alterar el flujo primario para que se convierta en el resalte de la forma de ola, o que están configurados para alterar el flujo primario para que se convierta en el límite de valle exterior de la forma de ola.
El aparato puede comprender además una concha exterior que encierra la entrada, el paso y la salida. El paso puede comprender una pluralidad de pasos que conectan la entrada a la salida, la salida puede comprender una pluralidad de salidas, y la entrada puede comprender una pluralidad de entradas. El paso puede estar conectado a una válvula de control de flujo.
El aparato, o partes del mismo, puede ser: rígido y/o ajustable. El aparato puede: articularse en al menos una dirección, ser al menos parcialmente sumergible en un cuerpo de agua y/o ser ampliable en tamaño.
Al menos uno de la entrada, la salida y el paso pueden tener bordes y superficies activos delimitados. Al menos uno de la entrada, la salida y el paso pueden tener bordes y superficies activos ilimitados. Los bordes y superficies activos pueden configurarse para alterar una porción del flujo primario para que se convierta en la cara y el valle de la forma de ola.
Los bordes y superficies activos pueden comprender: un borde de entrada; un borde de salida y una superficie de paso que conecta la entrada a la salida. El aparato puede incluir además un perfil de paso, en donde el borde de salida está curvado hacia el perfil de paso. La curvatura de la superficie de paso puede disminuir o aumentar a medida que se aleja de la salida. La superficie activa del paso puede seguir una trayectoria curva desde la entrada hasta la salida.
Los bordes y superficies activos pueden configurarse para alterar una porción del flujo primario para que se convierta en la parte posterior de la forma de ola, el resalte de la forma de ola, o el límite de valle exterior de la forma de ola.
La concha exterior puede tener bordes y superficies activos adicionales que están configurados para obstruir el flujo no deseado del cuerpo de agua e impedir el flujo de salida del aparato o configurados para ayudar a lograr un flujo de salida deseado del aparato. Los bordes y superficies activos, o partes de los mismos, pueden diseñarse de acuerdo con la geometría de una espiral logarítmica, las geometrías de los bordes interiores y superficies de conchas seleccionadas del filoMollusca;Gastropoda, BivalviaoCephalopoda,o la geometría de la sección áurea.
Los bordes y superficies activos están configurados para alterar el flujo de modo que se cree al menos un flujo secundario en ángulo con respecto a la dirección del flujo primario. A este respecto, los bordes y superficies activos que pueden configurarse para: alterar el flujo de modo que el flujo se asemeje a un vórtice anular horizontal o una trayectoria de fluido en espiral, alterar el flujo para que se genere un salto hidráulico en el cuerpo de agua a medida que el flujo sale de la salida e interactúa con el cuerpo de agua, impulsar una porción del flujo primario en una forma que comprende una trayectoria de flujo de tubo externo que se sumerge sobre una trayectoria de flujo de tubo interno o cara y valle de la forma de ola, y en una zona de ruptura, o alterar el flujo de modo que la trayectoria de flujo que comprende el interior de un tubo, domina la trayectoria de flujo que comprende el exterior de una forma de tubo, generando una forma de ola que no tiene un tubo.
La entrada puede estar adaptada para recibir un flujo continuo de agua o un flujo no continuo de agua.
El aparato puede configurarse para recibir en la entrada un flujo de agua mientras el aparato permanece estacionario en un cuerpo de agua o recibir en la entrada un flujo de agua a medida que el aparato es impulsado a través de un cuerpo de agua. A este respecto, el flujo de agua recibido en la entrada puede ser proporcionado por una bomba. El aparato puede instalarse en un río, de modo que el flujo de agua recibido en la entrada pueda ser proporcionado por el flujo del río. El aparato puede instalarse en un rompeolas e incluir además una válvula de control de flujo unidireccional. El aparato puede conectarse a una salida de aliviadero de una presa, y el flujo de agua recibido en la entrada proporcionado por el aliviadero. El aparato puede conectarse a una cámara y el flujo de agua recibido en la entrada no ser continuo y proporcionarse neumática o hidráulicamente forzando un volumen de aire o agua desde la cámara a través del aparato.
El aparato puede incluir además medios para impulsar el aparato linealmente a través de un cuerpo de agua o medios para impulsar el aparato alrededor de la circunferencia interior o exterior de un cuerpo de agua en forma anular.
El aparato puede incluir además una cámara que tiene una entrada de la cámara y una salida de la cámara, en donde la entrada del aparato se conecta a la salida de la cámara. La sección de la cámara más cercana a la salida de la cámara puede tener la forma de una curva. La cámara puede contener un banco de capilares de matriz en donde el diámetro de capilar interior de cada capilar es menor que el diámetro medio de espiral de la curva de la cámara. El diámetro de capilar interior de cada capilar en los capilares de matriz puede estar entre 1/2 y 1/50 del diámetro medio de espiral de la curva de la cámara. Los capilares de matriz pueden adoptar la forma de un panal.
Las superficies activas de la cámara, o partes de la misma, pueden diseñarse de acuerdo con las geometrías de los bordes interior y exterior de las conchas, seleccionadas del filoMollusca; Gastropoda, Bivalvia,oCephalopoda,la geometría de la sección áurea o la geometría de una espiral logarítmica.
El aparato puede comprender además una bomba de agua con columna de descarga, que tiene una admisión y una salida, en donde al menos la admisión reside en un cuerpo de agua. El aparato puede comprender además un mecanismo para ajustar la altura de la cámara.
La cámara puede comprender además un mecanismo de junta esférica que tiene una esfera y un receptáculo. La cámara puede comprender además un mecanismo de ajuste de altura y un mecanismo de junta esférica que tiene una esfera y un receptáculo. El receptáculo puede estar unido a la cámara y contener una pluralidad de conductos que permiten que un flujo presurizado desde la cámara se dirija a la esfera, creando una fina película de agua entre las superficies de la esfera y el receptáculo.
Aspectos, rasgos y beneficios adicionales se harán evidentes a partir de la descripción detallada fluida y los dibujos de realizaciones de ejemplo, no limitantes.
Descripción
La invención se ilustrará más completamente mediante la siguiente descripción detallada de realizaciones específicas no limitantes junto con las figuras de los dibujos adjuntos. En las figuras, elementos y/o rasgos similares pueden tener la misma etiqueta de referencia. Asimismo, diversos elementos del mismo tipo se pueden distinguir siguiendo la etiqueta de referencia con una segunda etiqueta que distingue entre los elementos similares. Si solo se identifica la primera etiqueta de referencia en un paso particular de la descripción detallada, entonces ese paso describe uno cualquiera de los elementos similares que tienen la misma primera etiqueta de referencia independientemente de la segunda etiqueta de referencia.
Todos los apartados en esta memoria descriptiva se proporcionan únicamente por conveniencia, y no pretenden ser limitantes.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista lateral en alzado que ilustra un flujo primario hacia adentro y un flujo alterado hacia afuera de un aparato de ejemplo.
La figura 2 es una vista en perspectiva que ilustra el flujo primario hacia adentro y el flujo alterado hacia afuera del aparato de ejemplo.
La figura 3 es una vista lateral en alzado que ilustra el flujo primario hacia adentro y el flujo de tubo externo alterado hacia afuera del aparato de ejemplo.
La figura 4 es una vista en perspectiva despiezada que ilustra los bordes y superficies activos del aparato de ejemplo. La figura 5 es una vista en planta posterior del aparato de ejemplo que ilustra una vista de la entrada.
La figura 6 es una vista en planta frontal del aparato de ejemplo que ilustra una vista de la salida.
La figura 7 es una vista en planta superior del aparato de ejemplo.
La figura 8 es una vista en planta lateral del aparato de ejemplo.
La figura 9 es una vista lateral en alzado que ilustra el flujo alterado de un segundo aparato de ejemplo.
La figura 10 es una vista en perspectiva que ilustra el flujo alterado que sale del segundo aparato de ejemplo.
La figura 11 es una vista en perspectiva despiezada que ilustra los bordes y superficies activos del segundo aparato de ejemplo.
La figura 12 es una vista en planta posterior del segundo aparato de ejemplo que ilustra una vista de la entrada. La figura 13 es una vista en planta frontal del segundo aparato de ejemplo que ilustra una vista de la salida.
La figura 14 es una vista en planta superior del segundo aparato de ejemplo.
La figura 15 es una vista en planta lateral del segundo aparato de ejemplo.
La figura 16 es una ilustración de un ejemplo de concha del filoMollusca.
La figura 17 es una ilustración de geometrías de ejemplo que se asemejan a los bordes y superficies interiores de la concha del filoMollusca.
La figura 18 es una vista lateral en alzado del aparato en un cuerpo de agua de acuerdo con una realización de ejemplo.
La figura 19 es una vista en perspectiva del aparato de acuerdo con la realización de ejemplo.
La figura 20 es una vista en perspectiva en sección del aparato de acuerdo con la realización de ejemplo.
La figura 21 es una vista lateral del aparato de acuerdo con la realización de ejemplo.
La figura 22 es una vista lateral en sección del aparato de acuerdo con la realización de ejemplo.
La figura 23 es una vista en planta posterior del aparato de acuerdo con la realización de ejemplo.
La figura 24 es una vista en planta frontal del aparato de acuerdo con la realización de ejemplo.
La figura 25 es una vista en planta superior del aparato de acuerdo con la realización de ejemplo.
La figura 26 es una vista en perspectiva de capilares de matriz de acuerdo con la realización de ejemplo. La figura 27 es una vista en planta frontal de capilares de matriz de acuerdo con la realización de ejemplo.
La figura 28 es una vista en planta lateral de capilares de matriz de acuerdo con la realización de ejemplo.
Descripción detallada de las realizaciones específicas
Visión general
Se puede observar que a veces, sin un marco de referencia claro, puede ser imposible para un observador distinguir si es él, el observador, el que está en movimiento o si es el observado que está en movimiento, con respecto al observador.
Una analogía para ilustrar este concepto: Una cámara fijada a un dron, filmando la carrera de un surfista, sigue al surfista a una velocidad constante para capturar la carrera del surfista. En el encuadre de la cámara, solo se puede ver el cielo, una ola y un surfista. La ola rompiente a una velocidad constante, no hay nubes en el cielo y la playa está fuera del encuadre. Se puede decir que sin estos rasgos, no hay puntos de referencia claros. Al ver el metraje, se vuelve imposible distinguir si el surfista se está moviendo hacia la izquierda con respecto a la playa o si el surfista está estacionario con respecto a la playa y es el agua la que fluye de izquierda a derecha, con respecto a la playa.
Cuando se elimina el marco de referencia claro, todo lo que queda es un surfista que se mueve en relación con un flujo de agua que se mueve en una dirección; de izquierda a derecha. Se retira el surfista y todo lo que queda es un flujo de agua que se mueve de izquierda a derecha.
Para promover la analogía, la ola del surfista es una ola que se hunde con una cara y un tubo limpios. Para un observador en la playa, a simple vista, el agua parece estar moviéndose desde el valle, por la cara de la ola, formando un tubo sobre la cara y el valle, y hacia la zona de ruptura de manera cilíndrica, completando casi una rotación completa, como lo hace. Para la cámara que se mueve a la misma velocidad que la ola rompiente, este movimiento cilíndrico hacia arriba de la cara de la ola, se convierte en un movimiento en espiral, completando casi una rotación en espiral completa, desde el valle hasta la zona de ruptura.
Cuando se elimina de nuevo el marco de referencia claro, todo lo que queda es un surfista que se mueve en relación con un flujo de agua que está en espiral desde el valle, hasta la cara, sobre el tubo, y en la zona de ruptura, a medida que se mueve de izquierda a derecha, completando casi una rotación en espiral completa, desde el valle hasta la zona de ruptura.
Se retira el surfista, y todo lo que queda es un flujo de agua que está en espiral desde el valle, hasta la cara, sobre el tubo, y en la zona de ruptura, a medida que se mueve de izquierda a derecha, completando casi una rotación en espiral completa, desde el valle hasta la zona de ruptura.
Un objeto de este método y aparato es simular el flujo de agua, en relación con el surfista, como se describe a lo largo de esta memoria descriptiva, independientemente de si es el aparato el que se mueve a través de un cuerpo de agua estacionario o si es un flujo de agua el que se mueve a través de un aparato estacionario.
Se puede usar una analogía adicional para ayudar a ilustrar cómo funcionan los bordes y superficies activos del aparato para lograr el flujo de agua descrito.
A través de la experimentación y el descubrimiento, se observa que un único flujo de agua en un paso puede alterarse para crear flujos secundarios con respecto a la dirección primaria de flujo. Tal alteración del flujo puede ilustrarse con la analogía de sostener el pulgar sobre la salida de una manguera. En esta analogía, el borde de salida de la manguera es maleable, de modo que la alteración del flujo está dictada no solo por la colocación del pulgar sobre la salida, sino también por la presión aplicada al borde de la salida. En esta analogía, aplicar presión al borde de salida de la manguera no solo cambia la forma del borde de salida, dando como resultado un cambio en la forma del flujo de salida, sino que también cambia la forma de la superficie activa interna de la manguera, a su vez, cambiando la trayectoria del flujo. A medida que el borde de la salida se presiona en la trayectoria de flujo, la superficie activa interna de la manguera se modifica para obstruir el primario, forzando al agua a fluir alrededor de la obstrucción y hacia la trayectoria de flujo primario. Esta observación y analogía se proporciona para ayudar a ilustrar cómo funciona la forma de los bordes de salida para crear la forma de la forma de ola y cómo funcionan los contornos del paso para alterar la trayectoria de flujo primario para generar las trayectorias de flujo que forman la forma de la ola.
Lista de elementos
101 La forma de la ola 303 Realización de ola estacionaria
110 Trayectoria de flujo de tubo externo 310 Pedestal
111 Resalte 320 Bomba
113 Cresta 321 Cámara de admisión
114 Parte posterior 323 Carcasa de admisión 115 Labio 325 Cámara de admisión
117 Labio sumergido 330 Mecanismo de ajuste de altura 119 Zona de ruptura 331 Pilares - Ajuste de altura 130 Trayectoria de flujo de tubo interno 333 Carcasas de soporte: ajuste de altura 131 Tubo
133 Capa límite de valle 325 Manguito
135 Valle 340 Junta esférica
137 Cara 341 Receptáculo de junta esférica 117 Salto Hidráulico 343 Esfera de junta esférica
150 Flujo primario 345 Brazo de ajuste de junta esférica202 Cabezal de conformación (aparato)350 Cámara
220 Entrada 351 Brida de cámara
221 Borde de entrada 353 Borde de la cámara
240 Paso 370 Capilares de matriz
241 Contorno de conformación de la cara 371 Capilares
y el valle
243 Contorno de conformación de la 373 Diámetro de capilares
pared posterior
245 Contorno de conformación del resalte 375 Cámara de tubería curva 247 Contorno de conformación del límite 377 Diámetro de tubería curva de valle
260 Salida404 Cuerpo de agua
261 Borde de conformación de la cara y el 410 Superficie
valle
263 Borde de conformación de la pared
posterior
265 Borde de conformación del resalte
267 Borde de conformación del límite de
valle
280 Brida del aparato
290 Concha exterior
Forma de ola
Como se ilustra en las figuras 1 y 3, un flujo primario150del agua se altera a medida que se impulsa a través de los bordes y superficies activos de la entrada220,el paso contorneado240y la salida260de una realización de ejemplo del aparato202.La alteración del flujo da como resultado la generación de una forma de ola101.
Como se ilustra en las figuras 1 y 3, la ola simulada generada por la realización de ejemplo del aparato202se describe como una ola rompiente sumergida derecha que comprende una trayectoria de flujo de tubo externo110y una trayectoria de flujo de tubo interno130.La trayectoria de flujo de tubo externo110que se sumerge sobre la forma de ola101,y en la zona de ruptura119,se describe como que comprende un resalte111,cresta113,parte posterior 114, labio115,y labio sumergido117.La trayectoria de flujo del tubo interno130,que fluye desde el valle135,hasta la cara137,para formar un tubo131sobre la forma de ola101,y en la zona de ruptura119,se describe como que comprende un límite de capa de valle133,valle135,cara137,y tubo131.
Como se ilustra en las figuras 1 y 2, el flujo primario150se altera a medida que se impulsa a través del aparato202,de modo que el flujo de la forma de ola101se asemeja a un vórtice anular horizontal o una vía de fluido en espiral.
En consecuencia, una porción de la trayectoria de flujo primario150,se dirige hacia o parcialmente hacia la trayectoria de flujo primario150,y se modifica para convertirse en la trayectoria de flujo del tubo interno130,en espiral desde el límite de la capa de valle exterior133,hasta la cara137,para formar un tubo131sobre la forma de ola101,sumergiéndose finalmente en la zona de ruptura119,completando casi una rotación en espiral completa, a medida que el flujo se aleja del aparato202.
Otra porción de la trayectoria de flujo primario150,de la cual se dirige hacia o parcialmente hacia la trayectoria de flujo primario150,y de la cual también se dirige hacia la trayectoria de flujo del tubo interno130,se altera para convertirse en la trayectoria de flujo del tubo externo110,en espiral desde el límite de la capa de valle133,por la parte posterior114de la forma101,sobre el resalte111y la cresta113,para formar un tubo131sobre la forma de ola101,sumergiéndose finalmente en la zona de ruptura119,completando casi una rotación en espiral completa, a medida que el flujo se aleja del aparato202.
Como se ilustra en las FIGS. 9 y 10, la ola simulada del segundo aparato de ejemplo202se describe como una ola rompiente sumergida izquierda que comprende una trayectoria de flujo de tubo externo110y una trayectoria de flujo de tubo interno130.La trayectoria de flujo de tubo externo110,que se sumerge sobre la forma de ola101y en la zona de ruptura119,se describe como que comprende un resalte111,cresta113,parte posterior 114, labio115,y labio sumergido117.La trayectoria de flujo del tubo interno130,que fluye desde el valle135,hasta la cara137,para formar un tubo131sobre la forma de ola101,y en la zona de ruptura119,se describe como que comprende una capa límite de valle133,valle135,cara137,y tubo131.
Como se ilustra en las FIGS. 9 y 10, el aparato202está completamente sumergido en el cuerpo de agua404y la superficie del valle135está debajo de la superficie410del cuerpo de agua404;creando un salto hidráulico surfeable139en el cuerpo de agua404.La inmersión de la salida260,o porción de, debajo de la superficie410del cuerpo de agua404provoca un desplazamiento de agua en el cuerpo de agua404,dando como resultado una variedad de formas de olas aptas para surfear, por ejemplo, como un salto hidráulico139o estela.
En la realización de ejemplo202,se puede observar que la concha exterior290está configurada para obstruir el flujo no deseado del cuerpo de agua 404 desde detrás de la salida260.
Como se ilustra en las figuras 9 y 10 y se ha descrito anteriormente, sin un marco de referencia claro, puede ser imposible para un observador distinguir si el aparato202está estacionario en el cuerpo de agua404,o si el aparato202está siendo impulsado a través del cuerpo de agua404,por ejemplo, mediante un medio para impulsar el aparato, por ejemplo, un chorro o una hélice motorizada. Las figuras 9 y 10 ilustran la generación de la forma de ola101tanto impulsando al aparato202a través de un cuerpo de agua404como impulsando un flujo a través del aparato202mientras que el aparato202está estacionario en el cuerpo de agua404.
Aparato
Como se ilustra en las figuras 4 y 8, el aparato de ejemplo está compuesto por una entrada220,un paso interno contorneado240que conecta la entrada220a la salida260,una salida260,y una concha exterior290que encierra la entrada220,el paso240,y la salida260.La entrada220comprende un borde de entrada221.El paso comprende un contorno de conformación de la cara y el valle241,un contorno de conformación de la pared posterior243,un contorno de conformación del resalte245,y un contorno de conformación del límite de valle247.La salida260comprende un borde de conformación de la cara y el valle261,un borde de conformación de la pared posterior263,un borde de conformación del resalte265,y un borde de límite de valle267.Como se ilustra, la entrada, el paso y la salida del aparato de ejemplo están limitados en todos los lados.
Como se ilustra en las figuras 11 y 15, el segundo aparato de ejemplo está compuesto por una entrada220,un paso interno contorneado240que conecta la entrada220a la salida260,una salida260,y una concha exterior290que encierra la entrada220,el paso240,y la salida260.La entrada220comprende un borde de entrada221.El paso comprende un contorno de conformación de la cara y el valle241,un contorno de conformación de la pared posterior243,y un contorno de conformación del resalte245;pero en lugar de tener un contorno de conformación del límite de valle247,el contorno de conformación de la pared posterior se conecta directamente a la cara y al contorno de conformación de valle. La salida260comprende un borde de conformación de la cara y el valle261,un borde de conformación de la pared posterior263,y un borde de conformación del resalte265;pero en lugar de tener un borde de límite de valle267,el borde de conformación de la pared posterior263se conecta directamente al borde de conformación de la cara y el valle261.Como se ilustra, la entrada, el paso y la salida del aparato de ejemplo están limitados en todos los lados.
Entrada - Borde de entrada
Como se ilustra en las figuras 4 y 8, en la primera realización de ejemplo202,la forma del borde221de la entrada220coincide aproximadamente con el borde353la forma ovalada de una cámara350,permitiendo que el flujo pase desde la cámara350en el paso240del aparato202sin encontrar ningún cambio abrupto que pueda alterar negativamente la trayectoria del flujo, añadiendo turbulencia al flujo en el proceso.
Como se ilustra en las figuras 11 y 15, en la segunda realización de ejemplo202,la conformación del borde de entrada221está dictada por la conformación y la forma de las tres superficies activas del paso240de modo que el borde de entrada221comprende un borde curvo que limita el lado de entrada220del contorno de conformación de la cara y el valle241;un borde curvo que limita el lado de entrada220del contorno de conformación de la pared posterior243,que también adopta la forma de una forma de borde de salida353de la cámara ovalada350; y un borde curvo que limita el lado de entrada220del contorno de conformación del resalte245.
Paso
Tal como se ilustra en las figuras 1-15, las superficies activas que comprenden la función de paso240para alterar el flujo primario150de agua a medida que pasa a través del paso240.Las combinaciones de estas superficies activas permiten que el paso240altere el flujo primario150convirtiéndose en los flujos que forman las formas de ola101de ejemplo. La configuración de estas superficies activas se puede alterar en una variedad de formas para crear una variedad de formas de ola101deseadas.
Como se ilustra en las figuras 4 y 8, en la primera realización de ejemplo del aparato202,el paso240conecta la entrada220a la salida260y se segmenta en aproximadamente cuatro superficies activas: un contorno de conformación de la cara y el valle241,un contorno de conformación de la pared posterior243,un contorno de conformación del resalte245,y un contorno de conformación del límite de valle247.El aparato202de ejemplo crece a una tasa logarítmica, de una forma ovalada en la entrada220a una forma aproximadamente circular en la salida260;y sigue la trayectoria curva de un círculo que tiene un diámetro de aproximadamente dos veces el diámetro del diámetro de paso240; desde 0 grados con respecto al flujo primario en la entrada220,hasta aproximadamente 30 grados con respecto al flujo primario en la salida260.
Como se ilustra en la Figura 8, en la realización de ejemplo, el contorno de conformación de la cara y el valle241se inserta con respecto al contorno de conformación de la pared posterior243y el contorno de conformación del resalte245,para inhibir que la trayectoria de flujo del tubo interno130supere la trayectoria de flujo del tubo externo110.En algunas realizaciones de ejemplo, la inserción se reduce para crear olas que no son de tubo.
Como se ilustra en las figuras 11 y 15, en la segunda realización de ejemplo del aparato202,el paso240conecta la entrada220a la salida260y se segmenta en aproximadamente tres superficies activas: un contorno de conformación de la cara y el valle241,un contorno de conformación de la pared posterior243,y un contorno de conformación del resalte245.El aparato202de ejemplo crece a una tasa logarítmica, de una forma ovalada en la entrada220a una forma aproximadamente circular en la salida260;sigue la trayectoria curva de un círculo que tiene un diámetro de aproximadamente dos veces el diámetro del diámetro de paso240; desde 0 grados con respecto al flujo primario en la entrada220,hasta aproximadamente 30 grados con respecto al flujo primario en la salida260;y espirales desde 30 grados negativos en la entrada220hasta 0 grados en la salida260.
Como se ilustra en la Figura 14, en la realización de ejemplo, el contorno de conformación de la cara y el valle241se inserta con respecto al contorno de conformación de la pared posterior243y el contorno de conformación del resalte245,para inhibir que la trayectoria de flujo del tubo interno130supere la trayectoria de flujo del tubo externo110.En algunas realizaciones de ejemplo, la inserción se reduce para crear olas que no son de tubo.
En algunas realizaciones ilustrativas del aparato202,las superficies activas que componen el paso240,o partes de las mismas, están diseñadas de acuerdo con geometrías encontradas en la naturaleza, por ejemplo, las geometrías de los bordes interior y/o exterior de conchas tales como la del filoMollusca; Gastropoda, BivalviaoCephalopoda.En algunas realizaciones de ejemplo, las superficies activas que componen el paso240,o partes de las mismas, están diseñadas de acuerdo con la geometría de la sección áurea. En algunas realizaciones de ejemplo, las superficies activas que componen el paso240,o partes de las mismas, se extienden desde la dirección de la entrada en una tasa logarítmica.
En una realización alternativa, el paso240se subdivide en dos o más puertos, de modo que múltiples flujos puedan inclinarse uno hacia el otro, creando una intersección de flujos en un punto dentro del paso240o en la salida260.El beneficio de dividir el paso240en múltiples puertos es que el flujo de agua en cada puerto puede controlarse mediante una válvula. La capacidad de controlar el flujo en cada puerto permite que las características de las olas se alteren durante el funcionamiento, simplemente ajustando los flujos de cada puerto. La desventaja de dividir el canal de paso240, es que los flujos que se cruzan pueden crear una cierta cantidad de turbulencia; más notablemente cuando el flujo de un puerto es sustancialmente diferente al flujo de otro. Otra desventaja de la utilización de múltiples puertos dentro del paso240es la complejidad añadida del diseño causada por las particiones y válvulas. Una ventaja de utilizar múltiples puertos es la capacidad añadida de intersecar flujos de agua en ángulos mayores.
Paso - Contorno de conformación de la cara y el valle
Como se ilustra en las figuras 1 y 3, al impulsarse el flujo primario150a través del paso240,el contorno de conformación de la cara y el valle241,obstruye la trayectoria de flujo primario150,forzando una porción de la trayectoria de flujo primario150en espiral desde el límite exterior del valle133,hasta la cara137,y el tubo131sobre la forma de ola101,sumergiéndose finalmente en la zona de ruptura119,completando casi una rotación en espiral completa, a medida que el flujo se aleja del aparato202,formando la trayectoria de flujo del tubo interno130.
Como se ilustra en las figuras 4 y 8, en la primera realización de ejemplo, el contorno de conformación de la cara y el valle241es una obstrucción convexa con respecto a la trayectoria de flujo primario150,que toma la forma aproximada de una porción de una concha de molusco marino. Esta superficie contorneada241está limitada por un segmento del borde de entrada221y está delimitada por el segmento de borde de conformación de la cara y el valle261de la salida260.El contorno de conformación de la cara y el valle241está delimitado en sus lados por el contorno de conformación del resalte245y el contorno de conformación del límite de valle247.
Como se ilustra en las figuras 11 y 15, en la segunda realización de ejemplo, el contorno de conformación de la cara y el valle241es una obstrucción convexa con respecto a la trayectoria de flujo primario150,que toma la forma aproximada de una porción de una concha de molusco marino. Esta superficie contorneada241está limitada por un segmento del borde de entrada221de la entrada220y está delimitada por el segmento del borde de conformación de la cara y el valle261de la salida260.En la realización de ejemplo, el contorno de conformación de la cara y el valle241está delimitado en sus lados por el contorno de conformación del resalte245y el contorno de conformación de la pared posterior243.
Paso - Contorno de conformación de la pared posterior
Como se ilustra en las figuras 1 y 3, al impulsarse el flujo primario150a través del paso240,el contorno de conformación de la pared posterior cóncava243,obstruye una porción de la trayectoria de flujo primario150,haciendo que el flujo suba en espiral y sobre la parte posterior de la trayectoria de flujo del tubo externo110,y el tubo131sobre la forma de ola101,sumergiéndose finalmente en la zona de ruptura119,mientras dirige el flujo hacia la trayectoria de flujo del tubo interno130.
Como se ilustra en las figuras 4 y 8, en la primera realización de ejemplo, el contorno de conformación de la pared posterior243delimitado en sus lados por el contorno de conformación del límite de valle247y el contorno de conformación del resalte245;y está delimitado por el borde de conformación de la pared posterior263de la salida260y una porción del borde de entrada221de la entrada220.
Como se ilustra en las figuras 11 y 15, en la segunda realización de ejemplo, el contorno de conformación de la pared posterior243delimitado en sus lados por la cara y el contorno de conformación de valle247y el contorno de conformación del resalte245;y está delimitado por el borde de conformación de la pared posterior263de la salida260y una porción del borde de entrada221de la entrada220.
Se ha descubierto, en realizaciones alternativas, que el contorno de conformación de la pared posterior243puede diseñarse para generar un flujo que se interseca con la trayectoria de flujo del contorno de conformación de la cara y el valle241,que no forma una espiral, sino que simplemente ahueca el flujo del tubo interno en espiral130del contorno de conformación de la cara y el valle241.Se percibe, sin embargo, que generar dos trayectorias de flujo en espiral complementarias genera menos resistencia y, por lo tanto, es más eficaz.
Paso - Contorno de conformación del límite de valle
Como se ilustra en las figuras 1 y 3, al impulsarse el flujo primario150a través del paso240,el contorno de conformación del límite de valle247está configurado para impulsar una porción de la trayectoria de flujo primario150,lejos de la dirección de la trayectoria de flujo primario150de modo que se crea menos turbulencia en la interacción entre el flujo de límite de valle y el cuerpo de agua404.En realizaciones alternativas, el contorno de conformación del límite de valle247está configurado para impulsar una porción del flujo primario150en la trayectoria de flujo primario150.
Como se ilustra en las figuras 4 y 8, en la realización de ejemplo, el contorno de conformación del límite de valle247,delimitado en sus lados por la cara y el contorno de conformación de valle247y el contorno de conformación de la pared posterior243;y está delimitado por el borde de límite de valle267de la salida260y una porción del borde de entrada221de la entrada220.
Paso - Contorno de conformación del resalte
Como se ilustra en las figuras 1 y 3, al impulsarse el flujo primario150a través del paso240,el contorno de conformación del resalte cóncavo245impulsa una porción de la trayectoria de flujo primario150,hacia arriba y hacia la trayectoria de flujo primario150.La fuerza de este flujo es necesaria para crear el tubo131de la forma de ola101.
Como se puede observar en la Figura 3, el ángulo en el que el contorno de conformación del resalte del ángulo245interseca la trayectoria de flujo primario150dicta, al menos en parte, el ángulo en el que la trayectoria de flujo del tubo externo110forma un tubo131sobre la forma de ola101.
Como se ilustra en las figuras 4 a 8 y 11 a 15, en ambas realizaciones de ejemplo, el contorno de conformación del resalte245está limitado por sus lados por el contorno de conformación de la pared posterior243y la conformación de la cara y el valle241;y está delimitado por el borde de conformación del resalte267de la salida260y una porción del borde de entrada221de la entrada220.En las realizaciones de ejemplo, el contorno de conformación del resalte245está inclinado hacia arriba a aproximadamente 45 grados, y está inclinado hacia la dirección primaria de flujo en un ángulo aproximado de 30 grados.
Salida
Las conformaciones de borde de salida260se pueden modificar de cualquier manera necesaria para lograr una forma de flujo deseada para la forma de ola101,por ejemplo, como se ilustra en las figuras 1 a 3.
Como se ilustra en las figuras 4 y 8, en la primera realización de ejemplo, el borde de salida260se segmenta en aproximadamente cuatro secciones de borde activas: un borde de límite de valle267,un borde de conformación de la cara y el valle261,un borde de conformación de la pared posterior263,y un borde de conformación del resalte265.
Como se ilustra en las figuras 11 y 15, en la segunda realización de ejemplo, el borde de salida260se segmenta en aproximadamente tres secciones de borde activas: un borde de conformación de la cara y el valle261,un borde de conformación de la pared posterior263,y un borde de conformación del resalte265.
En algunas realizaciones de ejemplo, la forma del borde, o partes del mismo, que forman la salida260están diseñados de acuerdo con geometrías encontradas en la naturaleza, por ejemplo, las geometrías de los bordes interior y/o exterior de conchas tales como la del filoMollusca;Gastropoda, BivalviaoCephalopoda.En algunas realizaciones de ejemplo, la forma del borde, o partes del mismo, están diseñadas de acuerdo con la geometría de la sección áurea. En algunas realizaciones de ejemplo, la forma del borde, o partes del mismo, se extienden desde la dirección de la entrada en una tasa logarítmica, tal como se describe en la realización de ejemplo.
Salida - Borde de límite de valle
Como se ilustra en las figuras 1 y 3, el borde de límite de valle267determina la forma de la porción de la capa de flujo de límite de valle133de la forma de ola101.
Como se ilustra en las figuras 4 y 8, el borde de límite del valle267es redondo y conecta el borde de conformación de la cara y el valle261al borde de conformación de la pared posterior263.También, el borde de límite de valle267sirve como el borde delimitador del contorno de conformación del límite de valle247en la salida260.
Salida - Borde de conformación de la cara y el valle
Como se ilustra en las figuras 1 a 3, 9 y 10, el borde de conformación de la cara y el valle261crea la forma de las porciones de la cara137y el valle135de la trayectoria de flujo del tubo interno130,de la forma de ola101.
Como se ilustra en las figuras 4 y 8, en la realización de ejemplo, el borde de conformación de la cara y el valle261tiene forma ovalada. El borde de conformación de la cara y el valle261conecta el segmento del borde de límite de valle267de la salida260al segmento del borde de conformación del resalte265de la salida260y sirve como el borde delimitador del contorno de conformación de la cara y el valle241en la salida260.
Como se ilustra en las figuras 11 y 15, en la realización de ejemplo, el borde de conformación de la cara y el valle261tiene forma ovalada. El borde de conformación de la cara y el valle261conecta el segmento del borde de conformación de la pared posterior263de la salida260al segmento del borde de conformación del resalte265de la salida260y sirve como el borde delimitador de la cara y el contorno de conformación del valle241en la salida260.
Como se ilustra en la Figura 8, en la realización de ejemplo, el borde de conformación de la cara y el valle241se inserta con respecto al borde de conformación de la pared posterior263y el borde de conformación del resalte265de modo que la trayectoria de flujo del tubo interno130,de las figuras 1 a 3, se evita que supere la trayectoria de flujo del tubo externo110,de las figuras 1 a 3, permitiendo que la forma de ola101forme un tubo131.
Es ilustrativo en algunas realizaciones que el borde de conformación de la cara y el valle261,o porciones del mismo, y el contorno de conformación de la cara y el valle241,o partes del mismo, no están insertados en relación con el borde de conformación de la pared posterior263y el borde de conformación del resalte265,para permitir que el flujo de tubo interno130supere el flujo del tubo externo110y ruede sobre la parte posterior de la forma de ola101,creando una forma de ola no de tubo101.
Salida - Borde de conformación del resalte
Como se ilustra en las figuras 1 y 3, el borde de conformación del resalte265controla la forma de las porciones de la cresta113y el resalte111de la trayectoria de flujo del tubo externo110de la forma de ola101.
Como se ilustra en las figuras 4 a 8 y 11 a 15, en ambas realizaciones de ejemplo, el borde de conformación del resalte265conecta el borde de conformación de la pared posterior263al borde de conformación de la cara y el valle261y sirve como el borde delimitador del contorno de conformación del resalte245en la salida260.
Salida - Borde de conformación de la pared posterior
Como se ilustra en las figuras 1 y 3, el borde de conformación de la pared posterior263crea la forma de la porción de pared posterior114del flujo que forma la trayectoria de flujo del tubo externo110de la forma de ola101.
Como se ilustra en las figuras 4 y 8, en la primera realización de ejemplo, el borde de conformación de la pared posterior263conecta el segmento del borde de límite de valle267de la salida260al segmento del borde de conformación del resalte265de la salida260y sirve como el borde delimitador del borde de salida del contorno de conformación de la pared posterior243.
Como se ilustra en las figuras 11 y 15, en la segunda realización de ejemplo, el borde de conformación de la pared posterior263conecta el segmento del borde de conformación de la cara y el valle261de la salida260al segmento del borde de conformación del resalte265de la salida260y sirve como el borde delimitador del borde de salida del contorno de conformación de la pared posterior243.
Como se ilustra en las figuras 8 y 15, en ambas realizaciones de ejemplo, el borde de conformación de la pared posterior263se extiende más allá de la entrada220que el borde de conformación de la cara y el valle261,por las razones explicadas anteriormente.
Brida
Como se ilustra en las figuras 5 y 8, en esta realización de ejemplo, el aparato202también está equipado con una brida280para acoplarse con la cámara350del aparato202,tal como se describirá adicionalmente a continuación.
Concha exterior
Como se ilustra en las figuras 5 a 8 y 12 a 15, las superficies de la concha exterior290encierran las partes internas del aparato202.
Como se ilustra en las figuras 5 y 8, en esta realización de ejemplo, la concha exterior290simplemente toma la forma aproximada de las superficies activas que componen la entrada220,el paso240,y la salida260.Es un rasgo de ejemplo del aparato202que la cubierta exterior290puede diseñarse para adaptarse a cualquier estética deseada siempre que el diseño no interfiera con la función o los bordes y superficies activos del aparato202.
Como se ilustra en las figuras 12 y 15, en esta realización de ejemplo, la concha exterior290toma la forma aproximada de las superficies activas que componen la entrada220,el paso240,y la salida260;y también está configurada para obstruir el flujo no deseado del cuerpo de agua404desde detrás de la salida260.
Como se ilustra en las figuras 16 y 17, en algunas realizaciones de ejemplo, los bordes y superficies activos que forman la entrada220,el paso240,y la salida260,o partes de los mismos, están diseñados de acuerdo con geometrías encontradas en la naturaleza, por ejemplo, las geometrías de los bordes y superficies interiores y/o exteriores de conchas tales como la del filoMollusca;Gastropoda, BivalviaoCephalopoda.
En consecuencia, en algunas realizaciones de ejemplo, los bordes y superficies activos que forman la entrada, el paso y la salida, o partes de los mismos, están diseñados de acuerdo con la geometría de la sección áurea.
Realización de ola estacionaria
Como se ilustra en la Figura 18, en esta realización de ejemplo, el aparato202reside en un cuerpo de agua404.La salida260del aparato202está semisumergida en el cuerpo de agua404,para que el valle de la forma de ola135,esté aproximadamente al nivel de la superficie410del cuerpo de agua404para que no se produzca salto hidráulico139en el cuerpo de agua404.
Como se ilustra en las figuras 20 y 22, una bomba impulsora320se utiliza para impulsar un flujo continuo de agua a través del aparato202,permitiendo que el aparato202genere una ola estacionaria101de flujo continuo.
Como se ilustra en las figuras 18 y 25, en esta realización de ejemplo, el aparato202y sus partes están montadas en un pedestal310que descansa sobre el suelo del cuerpo de agua404y actúa como una base de nivel para la bomba impulsora320,que se requiere que permanezca en una posición vertical.
Como se ilustra en las figuras 20 y 22, en esta realización de ejemplo, la bomba320se asienta en una columna de descarga325que está montada en la parte superior de la cámara de admisión321de la bomba320. La carcasa323de la cámara de admisión321se extiende más allá de la base de la columna de descarga325, con el fin de acoplarse con el manguito335del mecanismo de ajuste de altura330del aparato202, como se expondrá más adelante. La carcasa323de la cámara de admisión321está conectada al pedestal310del aparato202.
Como se ilustra en las figuras 18, 20 y 22, en esta realización de ejemplo, la bomba320extrae agua del cuerpo de agua404a través de la cámara de admisión321en la cámara350del aparato202.En este ejemplo, la cámara de admisión321puede equiparse con una pantalla o rejilla protectora por seguridad, así como para evitar obstrucciones. En este ejemplo, la cámara de admisión321extrae agua de la dirección opuesta a la forma de ola generada101.
Alternativamente, en algunas realizaciones puede ser beneficioso que la cámara de admisión321extraiga agua de otra dirección. Alternativamente, en algunas realizaciones puede ser beneficioso que la dirección de admisión de la cámara de admisión321sea ajustable, creando la capacidad para que la cámara de admisión321gire hasta 360 grados, para crear y/o modificar una corriente en el cuerpo de agua404con fines de seguridad y/o con el fin de aumentar la forma de ola101.
Como se ilustra en las figuras 19, 21, 23 y 24, en la realización de ejemplo, el pedestal310también contiene cuatro carcasas de soporte333que acoplan el pedestal320del aparato202a los cuatro pilares331del mecanismo de ajuste de altura330del aparato202. Los cuatro pilares331se ajustan hacia arriba y hacia abajo, en las carcasas de soporte333.Este ajuste se puede lograr mecánicamente, hidráulicamente, neumáticamente o como se prefiera.
El mecanismo de ajuste de altura330se incluye en el diseño de la realización de ejemplo por varias razones. Cuando funciona en un pequeño cuerpo de agua404en relación con el tamaño del aparato202,el desplazamiento del agua del cuerpo de agua404en la forma de ola generada101,da como resultado una reducción del nivel de agua en el cuerpo de agua404.El mecanismo de ajuste de altura330ajusta las alturas del aparato202con respecto al nivel de la superficie del cuerpo de agua404,para dar cuenta de este desplazamiento. Un beneficio adicional para permitir que el aparato202se ajuste con respecto a la superficie410del cuerpo de agua404es la mayor capacidad para modificar la forma de la ola generada ajustando la profundidad a la que el flujo de salida interactúa con el cuerpo de agua 404, por ejemplo, sumergiendo el flujo de salida más profundamente en el cuerpo de agua404para crear un valle135más profundo, más pronunciado y un salto hidráulico139.Asimismo, es una necesidad del mecanismo de ajuste de altura330que el aparato202debe subirse y bajarse para tener en cuenta el cambio en la altura del aparato202debido a los ajustes de la junta esférica340del aparato202,como se discutirá más adelante.
Como se ilustra en las figuras 19, 21, 23 y 24, en la realización de ejemplo, el mecanismo de ajuste de altura330conecta el pedestal310del aparato202a la cámara350del aparato202mediante el uso de una junta esférica340.
La junta esférica340permite que el aparato202y la cámara350pivoten suavemente dentro de un rango limitado, en todas las direcciones. El propósito de la inclusión de una junta esférica340en el diseño es añadir más capacidad de ajuste y variedad a la forma de ola101generada del aparato202.Aunque los bordes y superficies activos del aparato202pueden diseñarse para ser ajustable, es bastante beneficioso poder articular también la totalidad del aparato202,igualmente.
Como se ilustra en las figuras 19 a 23 y 25, la junta esférica340está compuesta por una esfera343y un receptáculo341,donde la esfera343está asegurada a la cámara350del aparato202y el receptáculo341forma una parte del mecanismo de ajuste de altura330.El receptáculo341del mecanismo de ajuste de altura330se extiende hacia abajo para formar un manguito335que se acopla con la carcasa323de la cámara de admisión analizada anteriormente321.Como se ilustra, la columna de descarga325de la bomba320se extiende hacia arriba a través del manguito335y la junta esférica340del mecanismo de ajuste de altura330para que el interior de la esfera343,el receptáculo341,y el manguito335se conviertan en parte de la cámara presurizada350.El propósito de esta configuración es permitir que la bomba320permanezca en una posición vertical mientras se presuriza la cámara350ya que se mueve en un movimiento hacia arriba y hacia abajo, y pivota dentro de un rango limitado, en todas las direcciones.
En algunas realizaciones, puede resultar beneficioso asegurar los brazos de ajuste de la junta esférica al pedestal310y la cámara350,para articular de manera más eficaz el movimiento del aparato202.
Como se ilustra en las figuras 18 y 15, en esta realización de ejemplo, la cámara350actúa como un conector entre el pedestal310y la bomba320y el aparato202,en sí mismo. En esta realización, la cámara350también sirve como conducto para convertir el flujo de entrada de la bomba turbulenta320en flujo de salida laminar.
Es beneficioso que el flujo de salida del aparato202permanezca en un estado laminar, para que se puedan generar formas de ola101más estéticamente agradables, más limpias y más cristalinas. Algunas realizaciones ilustrativas del aparato requieren que el flujo en la entrada220sea laminar, mientras que algunas realizaciones ilustrativas no requieren que el flujo primario150en la entrada220sea laminar, ya que estas realizaciones son capaces de cambiar el flujo de turbulento a laminar en el paso240entre la entrada220y la salida260del aparato202.
El flujo de fluido en las tuberías se caracteriza por un número adimensional denominado número de Reynolds (Re). Hasta Re 2000, el flujo de fluido se clasifica como laminar o aerodinámico. Por encima de 10.000, el flujo se clasifica como turbulento o completamente desarrollado. La región entre 2.000 Re y 10.000 Re se denomina como de transición. El número de Reynolds en el que comienza el flujo turbulento se denomina número de Reynolds crítico. En una tubería recta, el número de Reynolds crítico en el que el flujo se vuelve turbulento es solo aproximadamente 2100; no obstante, el número de Reynolds crítico para el flujo en una tubería se puede aumentar drásticamente enrollando una longitud de la tubería, aplicando el efecto Dean.
Como se ilustra en las figuras 18 y 22, en esta realización, para ayudar en la conversión de flujo turbulento a laminar, la cámara350se forma en forma de una curva en S. La curva final de 90 grados375en la forma de la cámara350contiene un banco de capilares de matriz370,donde el diámetro de capilar interior373de cada capilar371es aproximadamente 1/9 del diámetro medio de espiral377de la curva en S de la cámara.
En realizaciones alternativas, la cámara350puede diseñarse en cualquier forma y tamaño necesarios para obtener un flujo laminar y la estética requerida.
En algunas realizaciones ilustrativas del aparato202,la cámara350,o partes de la misma, están diseñadas de acuerdo con geometrías encontradas en la naturaleza, por ejemplo, las geometrías de los bordes interior y/o exterior de las conchas, por ejemplo, como se ilustra en las figuras 16 y 17, tales como la del filoMollusca;Gastropoda, BivalviaoCephalopoda.En algunas realizaciones de ejemplo, la cámara350,o partes de la misma, están diseñadas de acuerdo con la geometría de la sección áurea.
Como se ilustra en las figuras 18 y 24, en la realización de ejemplo, una brida compuesta por el elemento de brida hembra351de la cámara350y el elemento de brida macho280del aparato, conecta el aparato202a la cámara350.
Esto permite que una variedad de realizaciones del aparato202se intercambien y se usen rápida y fácilmente con una sola cámara350.En esta realización, se prefiere una brida de canal ranurada o machihembrada. Alternativamente, una brida atornillada o brida de abrazadera puede ser más adecuada en ciertas situaciones.
Por tanto, se ha descrito un método y un aparato para generar una ola en un cuerpo de agua alterando un flujo de agua a medida que se impulsa a través de una entrada, un paso contorneado y una salida, en donde se altera un flujo primario del agua de modo que se crean uno o más flujos secundarios en ángulos con respecto a la dirección del flujo primario. Aunque no limitantes, se han descrito e ilustrado realizaciones de ejemplo, los expertos en la materia reconocerán que muchas otras alternativas, variaciones, adaptaciones y aplicaciones caen dentro del alcance de la invención que se define por las siguientes reivindicaciones.

Claims (28)

REIVINDICACIONES
1. Un método para generar una ola (101) en un cuerpo de agua (404) que comprende:
a. impulsar que el agua fluya a través de una entrada (220), un paso contorneado (240) y una salida (260) de un aparato (202), y
b. alterar un flujo del agua con al menos uno de los bordes activos y superficies activas de al menos uno de la entrada, el paso contorneado y la salida
por lo que el agua fluye fuera de la salida (260) en forma de ola (101), caracterizado por que impulsar incluye impulsar al menos una porción de un flujo primario a través de los bordes y superficies activos para crear un flujo secundario en un ángulo con respecto a la dirección del flujo primario, e impulsar incluye impulsar al menos una porción de un flujo primario a través de los bordes y superficies activos que están configurados para alterar el flujo primario para que se convierta en la cara y el valle de la forma de ola, que están configurados para alterar el flujo primario para que se convierta en la parte posterior de la forma de ola, que están configurados para alterar el flujo primario para que se convierta en el resalte de la forma de ola, o que están configurados para alterar el flujo primario para que se convierta en el límite de valle exterior de la forma de ola.
2. El método de la reivindicación 1, en donde alterar el flujo incluye alterar el flujo con bordes y superficies activos de una concha exterior que encierra la entrada, el paso contorneado y la salida y en donde la alteración incluye la alteración con bordes y superficies activos de la concha exterior que están configurados para obstruir el flujo no deseado del cuerpo de agua e impedir que el agua fluya fuera de la salida.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que incluye además modificar la forma de ola generada variando una tasa volumétrica de flujo que se impulsa a través.
4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que incluye además modificar la forma de ola generada ajustando los bordes y superficies activos.
5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que incluye además modificar la forma de ola generada articulando el aparato en al menos una dirección.
6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que incluye además sumergir al menos parcialmente el aparato en el cuerpo de agua y modificar la forma de ola generada a través de la interacción con el cuerpo de agua.
7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde impulsar incluye impulsar al menos una porción del flujo primario a través de los bordes y superficies activos del aparato que están configurados para alterar una porción del flujo primario para que se convierta en una cara y un valle de la forma de ola.
8. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde alterar incluye:
alterar por bordes y superficies activos que componen la entrada, el paso y la salida, o partes de los mismos, que están diseñados de acuerdo con la geometría de una espiral logarítmica;
alterar por bordes y superficies activos que componen la entrada, el paso y la salida, o partes de los mismos, que están diseñados de acuerdo con geometrías de los bordes y superficies interiores de conchas seleccionadas del filoMollusca; Gastropoda, BivalviaoCephalopoda;o
alterar por bordes y superficies activos que componen la entrada, el paso y la salida, o partes de los mismos, que están diseñados de acuerdo con la geometría de la sección áurea.
9. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde impulsar incluye impulsar al menos una porción del flujo primario a través de los bordes y superficies activos que están configurados para alterar el flujo primario de modo que la forma de ola se asemeje a un vórtice anular horizontal o una trayectoria de fluido en espiral.
10. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde impulsar incluye impulsar al menos una porción del flujo primario a través de los bordes y superficies activos que están configurados para impulsar una porción del flujo primario en una forma que conforma una trayectoria de flujo de tubo externo, que se sumerge sobre una trayectoria de flujo de tubo interno o cara y valle de la forma de ola, y en una zona de ruptura.
11. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde impulsar incluye impulsar el agua para que fluya a través del aparato mientras el aparato permanece estacionario en el cuerpo de agua.
12. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde:
impulsar incluye impulsar desde una cámara que tiene una entrada de cámara y una salida de cámara para hacer que el flujo turbulento sea laminar; y
alterar incluye:
alterar por una sección de la cámara más cercana a la salida que está formada en forma de curva; y alterar con un banco de capilares de matriz dentro de la cámara, en donde un diámetro de capilar interior de cada capilar es menor que un diámetro medio de espiral de la curva de la cámara.
13. El método de la reivindicación 12, en donde los capilares de matriz tienen un diámetro de capilar interior de entre 1/5 y 1/50 del diámetro medio de espiral de la curva de la cámara.
14. Un aparato (202) para generar una ola (101) en un cuerpo de agua (404) que comprende:
a. una entrada (220) configurada para recibir un flujo primario,
b. una salida (260) configurada para descargar una forma de ola, y
c. un paso contorneado (240) que conecta la entrada (220) a la salida (260),
en donde al menos uno de la entrada (220), la salida (260) y el paso (240) está configurado para alterar el flujo primario en la forma de ola (101), en donde al menos uno de la entrada (220), la salida (260) y el paso contorneado (240) incluyen bordes y superficies activos caracterizados por que los bordes y superficies activos están configurados para alterar el flujo de modo que se cree un flujo secundario en un ángulo con respecto a la dirección del flujo primario, y en donde los bordes y superficies activos están configurados para alterar una porción del flujo primario para que se convierta en una cara y un valle de la forma de ola, que están configurados para alterar el flujo primario para que se convierta en el resalte de la forma de ola, o que están configurados para alterar el flujo primario para que se convierta en el límite de valle exterior de la forma de ola.
15. El aparato de la reivindicación 14, en donde el aparato comprende además una concha exterior que encierra la entrada, el paso y la salida y en donde la concha exterior tiene bordes y superficies activos que están configurados para obstruir el flujo no deseado del cuerpo de agua para impedir la forma de ola.
16. El aparato según la reivindicación 14 o 15, en donde el paso comprende una pluralidad de pasos que conectan la entrada a la salida.
17. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, en donde el aparato está configurado para articularse en al menos una dirección.
18. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, en donde los bordes y superficies activos comprenden:
a. un borde de entrada;
b. borde de salida, y
c. una superficie de paso que conecta la entrada a la salida.
19. El aparato de la reivindicación 18, que incluye además un perfil de paso, en donde el borde de salida está curvado hacia el perfil de paso y en donde la superficie de paso sigue una trayectoria curva desde la entrada hasta la salida y en donde la curvatura de la superficie de paso disminuye a medida que se aleja de la salida.
20. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, en donde los bordes y superficies activos, o partes de los mismos, están diseñados de acuerdo con:
la geometría de una espiral logarítmica;
geometrías de los bordes interiores y superficies de conchas seleccionadas del filoMollusca; Gastropoda, BivalviaoCephalopoda;o
la geometría de la sección áurea.
21. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, en donde los bordes y superficies activos están configurados para alterar el flujo primario de modo que se genere un salto hidráulico en el cuerpo de agua a medida que la forma de ola sale de la salida e interactúa con el cuerpo de agua.
22. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 21, en donde los bordes y superficies activos están configurados para alterar el flujo primario de modo que la forma de ola se asemeje a un vórtice anular horizontal o trayectoria de fluido en espiral y en donde los bordes y superficies activos están configurados para impulsar una porción del flujo primario en una forma que comprende una trayectoria de flujo de tubo externo que se sumerge sobre una trayectoria de flujo de tubo interno o la cara y el valle de la forma de ola, y en una zona de ruptura.
23. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 22, que incluye además una cámara que tiene una entrada de cámara y una salida de cámara, en donde la entrada del aparato se conecta a la salida de la cámara
24. El aparato de la reivindicación 23, en donde una sección de la cámara más cercana a la salida de la cámara está formada en forma de curva.
25. El aparato de la reivindicación 24, en donde la cámara incluye un banco de capilares de matriz en donde un diámetro de capilar interior de cada capilar es menor que un diámetro medio de espiral de la curva de la cámara.
26. El aparato de la reivindicación 25, en donde el diámetro de capilar interior de cada capilar en los capilares de matriz está entre 1/2 y 1/50 del diámetro medio de espiral de la curva de la cámara.
27. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 23 a 26, que comprende además una bomba de agua con una columna de descarga, que tiene una admisión y una salida, en donde al menos la admisión reside en el cuerpo de agua.
28. El aparato de la reivindicación 27 que comprende además un mecanismo para ajustar una altura de la cámara.
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