Principe de fonctionnement de la Boule à Vagues

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Malgré son apparence simple, la Boule à Vagues est un produit de haute technologie. Plusieurs capteurs combinés à un logiciel/matériel efficace permettent à la Boule à Vagues de produire et d’augmenter les vagues avec un contrôle complet de la fréquence et de l’amplitude.

Principe de création des vagues

Principe de fonctionnement

La Boule à Vagues est le résultat d’application de trois principes de fonctionnement physiques :

  • Principe d’Archimède : la Boule à Vagues est une sphère flottante placée dans la piscine.
  • Principe d’action-réaction : une charge mobile bouge de bas en haut à l’intérieur de la coque de la Boule à Vagues. Comme la Boule à Vagues est placée dans l’eau, la coque bouge de haut en bas le long d'un axe.
  • Principe de résonance: comme la Boule à Vagues fonctionne avec plusieurs fréquences de résonance, l’énergie donnée au bassin est gardée dans le bassin grâce aux franc-bords. Chaque fois que la Boule à Vagues transmet son énergie à la piscine, les vagues deviennent de plus en plus grosses.

Chaque vague est caractérisée grâce à plusieurs paramètres tels que l’amplitude (ou hauteur), longueur de vagues (longueur de crête à crête) et fréquence.

 

Photo 1 et figure 1: Caractéristiques des vagues
 

 

Création de la vague et contrôle

Grâce à la poussée vers le haut créée par la Boule à Vagues, une première vague est répandue dans la piscine (figure 2). Une fois réfléchie contre le mur de la piscine (figure 3), la vague revient vers la Boule à Vagues où elle est amplifiée (figure 4). Un système informatique calcule le bon temps d’impulsion pour augmenter ou diminuer les vagues.

 

Fig 2 : Plusieurs petites vagues sont créées par la Boule à Vagues
 
 

Fig 3 : Les petites vagues sont répandues vers les murs de la piscine
 
 

Fig 4 : Les vagues se reflètent et sont amplifiées chaque fois qu’elles reviennent vers la boule
 

Grâce à son électronique, la Boule à Vagues est capable de calculer l’exact moment où la vague revient du mur et de prédire lorsqu’une pulsion doit être donnée. Le mouvement de la vague est alors renforcé à chaque fois que la vague revient vers la Boule à Vagues. L’amplitude grandira alors jusqu’à atteindre celle requise (fig 4).

 

Le principe est le même que lorsque vous jouez sur la balançoire et que quelqu’un vous pousse. Si la personne vous pousse au bon moment, l’amplitude du mouvement augmentera, même si la force avec laquelle on vous pousse est faible. Au contraire, si on ne vous pousse pas au bon moment, s’il est hors phase, le mouvement s’arrêtera de grandir et donc diminuera.

 

Le mécanisme de contrôle d’amplitude de la vague

Plus la Boule à Vagues transmet son énergie à l’eau, plus la hauteur de la vague augmente. Donc, si vous voulez contrôler l’amplitude des vagues, nous devons contrôler l’énergie qui est transférée de la Boule à Vagues à l’eau.

Le transfert d’énergie est uniquement possible si le mouvement de la Boule à Vagues est décalé du mouvement de la vague. Pour être efficace, la Boule à Vagues doit anticiper son mouvement contre celui de la vague. Le décalage entre le mouvement de la Boule à Vagues et le mouvement de la vague est appelé la différence de phase (figure 5). Elle est mesurée en degrés (°). La Boule à Vagues peut donner plus ou moins d’énergie en adaptant la différence de phase entre son mouvement et celui de la vague.

 

Figure 5: Mécanisme de la vague
 

Le contrôle d’amplitude des vagues stationnaires

Etant donné que le mouvement des vagues est régulier, la Boule à Vagues peut déterminer avec précision l’amplitude des vagues et la différence de phase entre son propre mouvement et celui de la vague. La Boule à Vagues peut alors adapter sa différence de phase afin de réduire la différence d’amplitude entre celle mesurée et celle requise et donc garder les vagues à une amplitude déterminée.

 

Le contrôle d’amplitude des vagues non stationnaires

Etant donné que le mouvement des vagues n’est pas régulier, l’amplitude et la différence de phase varient rapidement. Donc, il n’est pas possible de contrôler avec précision l’amplitude des vagues. Le contrôle permet d’avoir une moyenne de vagues fortes ou petites.

Description de la Boule à Vagues et de l’équipement électrique

Le système peut être divisé en deux unités fondamentales qui sont la Boule à Vagues flottant dans la piscine et l’équipement électrique et de contrôle de la Boule à Vagues dans le local technique.

Composition de la Boule à Vagues

 

Figure 6: Wave Ball composition
 

 

  1. The moving load : The vertical movements of this load puts the ball in action. This load is moved by a rod-crank system connected to motor-reduction gear.
  2. The motor-reduction unit : Used to put the moving load in motion. The motor is an asynchronous 12V AC motor.
  3. Synchronization sensors : One principal sensor and one backup sensor, used for motor regulation purpose.
  4. Water sensor : Used for the detection of water in the ball
  5. CB50 box : Used for sensor acquisition (water and synchronization sensors) and transmission to the electrical cabinet (modulation/demodulation signal) . Contains  the accelerometer for wave frequency and amplitude control purpose.
  6. Umbilical cable : The electrical power needed is supplied by a cable coming from the electrical equipment.