PT105457B

PT105457B - Bola insuflável para actividades futebolísticas e recreativas

Info

Publication number: PT105457B
Application number: PT105457A
Authority: PT
Inventors: Helena Neves Pereira Ramalho Rua Maria
Original assignee: Inst Superior Tecnico
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2018-04-16
Also published as: WO2012091592A1; US20130288832A1; WO2012091592A8; EP2665528B1; BR112013016625A2; EP2665528A1; WO2012091592A9; PT105457A; WO2012091592A4

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UMA BOLA (1) INSUFLÁVEL PARA ATIVIDADES FUTEBOLÍSTICAS E RECREATIVAS DESENVOLVIDA A PARTIR DE UM NOVO MODELO GEOMÉTRICO. OBJETIVA-SE A APLICAÇÃO DE SUPERFÍCIES CURVAS PLANIFICÁVEIS ¿ SUPERFÍCIES CILÍNDRICAS ¿ NA CRIAÇÃO DE ESTRUTURAS TRIDIMENSIONAIS ESFÉRICAS ¿ CALOTES E GEÓIDES ¿ EM SUBSTITUIÇÃO DAS ATUAIS ESTRUTURAS QUE RECORREM A FIGURAS GEOMÉTRICAS PLANAS, COMO É O CASO DO ICOSAEDRO TRUNCADO. TRATA-SE DE UMA CONFIGURAÇÃO, CORRESPONDENDO A UMA BOLA (1) CONSTITUÍDA POR 12 FACES OU PAINÉIS (2), 24 ARESTAS (3) E 14 VÉRTICES, SEIS DO TIPO A E OITO DO TIPO B, QUE TIRA BENEFÍCIO DA CURVATURA DE SÓLIDOS PARA REPRODUZIR UMA FIGURA EMPENADA, ESFÉRICA, SEM NECESSIDADE DE RECORRER A MOLDES PARA O SEU FABRICO, OU SEJA COM A VANTAGEM DE PODER SER PLANIFICADA.

Description

DESCRIÇÃO

Bola insuflável para atividades futebolísticas e recreativas

Campo da invenção

Campo técnico em que a invenção se insere

A presente invenção refere-se a uma bola (1) insuflável para atividades futebolísticas e recreativas, e por isso oca no seu interior, e pode ser aplicada em todas as áreas onde se utilizem bolas: desporto, cultura e ciência.

Estado da técnica

A presente invenção refere-se a uma bola (1) insuflável para atividades futebolísticas e recreativas desenvolvida a partir de um modelo geométrico adequado à construção de estruturas tridimensionais esféricas. Não obstante a potencial aplicação a várias áreas, tais como a indústria da construção, desenvolve-se a aplicação desta invenção à produção de bolas insufláveis para atividades futebolísticas e recreativas.

De acordo com a FIFA, as primeiras bolas de futebol da era moderna, designação que advém do facto de serem propositadamente projetadas construídas para serem utilizadas em jogo, surgem no final do séc. XIX, em consequência das imposições normativas concebidas pela primeira associação de futebol da sociedade civil inglesa fundada a 26 de outubro de 1863.

As bolas, fabricadas em couro curtido e bexiga de boi, tinham uma geometria semelhante à de um globo terrestre. Eram compostas por painéis cozidos entre si, mais largos no equador e afunilando na direção dos polos.

A primeira grande melhoria efetuada a este modelo verificou-se na adequação geométrica da forma. Beneficiando de um sistema de insuflagem de melhor qualidade, câmara-dear de borracha, foi possivel manter a forma redonda durante mais tempo. Este modelo, de certa forma semelhante às atuais bolas de vólei, era essencialmente constituído por 18 faces ou painéis e foi oficialmente usado até ser substituído em 1966 por outro de geometria semelhante, mas beneficiando de melhor construção conforme as elevadas exigências da FIFA para poder ser considerada 'bola oficial'.

Em 1970, é lançado o primeiro modelo 'icosaedro truncado' que tem persistido até ao presente. Desde então que as grandes alterações se verificam, não no formato da bola, mas na qualidade dos materiais e dos sistemas construtivos que, sistematicamente, permitiram que viesse a transformar-se num objeto resistente e ergonómico.

Os campeonatos mundiais, para além de funcionarem como exigências de garantia de qualidade, também têm servido como laboratório para o lançamento de produtos cada vez mais sofisticados.

Em 2006, na Alemanha, e em 2010, na África do Sul, foram lançados modelos com uma geometria superficial diferente do antecessor. Contudo, verificado o processo de fabrico da bola oficial do último torneio, é constatável que a forma icosaédrica persiste no interior. As diferenças verificamse nas camadas de revestimento, destinadas a proporcionar melhor desempenho ao objeto.

Atualmente, o processo de fabrico de bolas de futebol encontra-se dividido em duas grandes áreas, devidamente patenteadas, nomeadamente: materiais e geometria.

A área dos materiais é a que mais desenvolvimentos e experimentações tem verificado nos últimos tempos, de forma a conjugar exigências de funcionalidade, tais como rolamento, salto e repiques, com as exigências de resistência e durabilidade ao uso, tais como impermeabilidade da superfície, adequação ao pavimento, resistência ao desgaste, entre outros, cujo desenvolvimento se encontra fora do âmbito da presente invenção.

Por sua vez, a área da geometria encontra-se estabilizada desde 1970, com a utilização de um icosaedro truncado (um dos 13 sólidos de Arquimedes) inflado, para representar uma calote esférica. Registam-se experimentações pontuais de outras formas mas que recorrem à aplicação de moldes sobre o modelo geométrico tradicional.

É nesta área que se pretende contribuir com a presente invenção.

Faz-se notar que o pedido de patente US 2008268989 AI (LALVANI, HARESH [US]), 2008.10.30 refere-se a uma bola desportiva que contém 12 painéis, em formato de polígonos de quatro lados, sendo cada painel delimitado por quatro arestas de igual tamanho e delimitado por outros quatro painéis, tendo uma superfície curva. A bola constitui um Não-poliedro composto por 12 painéis e 24 arestas. No entanto, a invenção que se pretende proteger difere substancialmente do pedido de patente referido dado que a bola é adicionalmente composta por 14 vértices, seis do tipo A e oito do tipo B, resultado da interseção de três cilindros, de igual diâmetro, 22 cm, em que cada um dos seus eixos estabelece, no espaço, um ângulo de 90°, orientados segundo os eixos ortonormados xx, yy e zz, cujas faces ou painéis (2) são iguais entre si e correspondem a troços de superfícies cilíndricas ou seja superfícies curvas planificáveis. A nova geometria da bola permite uma redução do número de constituintes da bola (1), facilidade na adaptação aos atuais processos de fabrico e uma redução de custos de fabrico e de desperdícios.

Resumo da invenção

A presente invenção refere-se a uma bola (1) insuflável para atividades futebolísticas e recreativas desenvolvida a partir de um novo modelo geométrico. Objetiva-se a aplicação de superfícies curvas planificáveis - superfícies cilíndricas - na criação de estruturas tridimensionais esféricas - calotes e geóides - em substituição das atuais estruturas que recorrem a figuras geométricas planas, como é o caso do icosaedro truncado. Trata-se de uma configuração, correspondendo a uma bola (1) constituída por 12 faces ou painéis (2), 24 arestas (3) e 14 vértices (intersecções das arestas), seis do tipo A, extremos do segmento nr/2 (5), e oito do tipo B, extremos do segmento r-χ/Σ (4) , que tira beneficio da curvatura de sólidos para reproduzir uma figura empenada, esférica, sem necessidade de recorrer a moldes para o seu fabrico, ou seja com a vantagem de poder ser planificada.

Descrição detalhada da invenção

A presente invenção refere-se a uma bola (1) própria para atividades futebolísticas e recreativas, constituída por 12 faces ou painéis (2), que se refletem na superfície da bola (1), cada uma correspondendo a troços de superfícies cilíndricas, ou seja superfícies curvas planificáveis.

Na prática, as doze faces ou painéis (2) da bola (1), de feitio quadrilátero e iguais entre si, ao estarem posicionadas sob diferentes orientações, proporcionam o estabelecimento de uma estrutura tridimensional conformizável ao formato esférico.

A bola (1) corresponde assim à adequação de uma figura geométrica a um Não-poliedro, constituído por 12 faces ou painéis (2), 24 arestas (3) e 14 vértices, seis do tipo A e oito do tipo B.

A vantagem da adaptação desta figura geométrica ao formato esférico reside no facto de, por ser constituída por um menor número de faces ou painéis, de formato cilíndrico, e por ter um número reduzido de vértices (quando comparada ao modelo anterior - icosaedro truncado inflado), corresponder também a um número inferior de zonas sujeitas a inflar, sendo mais fácil de alcançar o resultado pretendido: a bola (1). Por sua vez, a tensão acumulável nos vértices pode ser distribuída ao longo das arestas e daí transmitida equitativamente a todas as faces ou painéis.

A invenção diz, assim, respeito a uma bola insuflável para atividades futebolísticas e recreativas constituída por uma câmara-de-ar interna e por uma cobertura exterior formada por 12 faces ou painéis (2), em formato de quadrilátero e iguais entre si, sendo cada painel (2) delimitado por 4 arestas (3) de igual comprimento através das quais os referidos painéis são interligados. Cada um dos painéis (2) é circunferencialmente delimitado por outros quatro painéis (2).

Os referidos painéis (2) têm uma superfície curva resultante da sua superposição a um Não-poliedro composto por 12 faces ou painéis (2), 24 arestas (3) e 14 vértices, seis do tipo A e oito do tipo B, resultado da intersecção de três cilindros, de igual diâmetro (d = 22 cm) em que cada um dos seus eixos estabelece, no espaço, um ângulo de 90°, orientados segundo os eixos ortonormados xx, yy e zz, cujas faces ou painéis são iguais entre si e correspondentes a troços de cilindro.

Os referidos painéis (2) são delimitados por 4 arestas (3) que, por resultarem da intersecção de três cilindros de eixos ortonormados e de igual diâmetro, correspondem a troços de elipse, em que o eixo menor corresponde a r (raio do cilindro) , de 11 cm, e o eixo maior corresponde a rVI, valor compreendido entre 15,55 cm e 15,56 cm, quando convertido ao sistema decimal, uma vez que a intersecção entre cada par de cilindros se verifica a 45°.

Os referidos painéis (2) correspondem a figuras geométricas planas duplamente simétricas, quer em relação ao segmento nr/2 (5), que corresponde a um quarto da circunferência da base do cilindro, quer em relação ao segmento (4), que corresponde ao troço da geratriz que passa pelo ponto médio do segmento anterior, que o intersecta também no seu ponto médio, e que corresponde ao momento máximo dessa grandeza, equivalendo ao dobro do coseno de 45°, ângulo em que cada par de cilindro se intersecta. Cada painel contém quatro vértices, opostos entre si, dois do tipo A, extremos do segmento nr/2 (5), e dois do tipo B, extremos do segmento r^ (4) . Os ditos painéis (2) têm, cada um, entre 160,70 cm² e 160,80 cm² de área, e entre 47,00 cm e 47,30 cm lineares de perímetro, perfazendo entre 1928,40 cm² e 1929,60 cm² de matéria, e entre 2256,00 cm e 2270,40 cm de contorno, a unir respeitando os vértices da extremidade de cada troço de elipse: A com A e B com B.

Desta forma, os ditos painéis (2) correspondem à junção de quatro faces ou painéis no vértice A, com tesselação [4,4,4,4], e à junção de três faces ou painéis no vértice B, com tesselação [4,4,4], sendo tesselação a partição do espaço em regiões.

Cada aresta (3) é delimitada a 45°, prevalecendo o troço de curva menos pronunciado, e apoia-se num vértice que corresponde às extremidades de dois segmentos de reta ortogonais entre si e que se intersectam no respetivo ponto médio, em que o primeiro (4) mede rV2, valor compreendido entre 15,55 cm e 15,56 cm, e o segundo (5), que resulta da planificação do troço de circunferência, mede nr/2, valor compreendido entre 17,27 cm e 17,28 cm, após a planificação de cada painel.

Assim, cada aresta (3) corresponde a um troço de elipse que se apoia em dois vértices, em que a extremidade do troço de elipse correspondente ao ponto sobre o eixo menor se apoia no vértice A do segmento nr/2 (5), e a extremidade do troço da elipse seccionada pelos planos a 45° corresponde ao vértice B do segmento rVI (4).

As arestas (3) têm, cada uma, um comprimento entre 11,80 cm e 11,85 cm, e ao serem ligadas duas a duas, correspondem a uma área de costura de 283,20 cm a 284,40 cm, que une todos os painéis (2) .

A vantagem na utilização desta nova forma geométrica reside em três aspetos fundamentais:

- redução do número de constituintes da bola (1), de:

faces ou painéis, 90 arestas e 60 vértices (icosaedro truncado), para:

faces ou painéis (2), 24 arestas (3) e 14 vértices, seis do tipo A e oito do tipo B, (Não-poliedro proposto) .

Sendo composta por menos faces ou painéis (2), maiores e iguais entre si, e uniformemente distribuídas, o resultado é uma forma mais equilibrada e de menor complexidade de montagem, o que permite obter um objeto de menor atrito e com melhor desempenho.

- facilidade na adaptação dos atuais processos de fabrico a esta geometria. Por se tratar de um modelo constituído por faces ou painéis (2) planificáveis, apenas se torna necessário adaptar os moldes ao novo corte agora proposto, sem precisar alterar a sequência de montagem nem de recorrer a outro tipo de equipamento.

- redução de custos de fabrico e de desperdícios. Sendo um objeto composto por faces ou painéis (2) de formato quadrilátero, a sua repetição permite aproveitar melhor a área de corte do molde, resultando na redução no desperdício de matéria prima de valores iguais ou superiores a 40% para 12%, quando comparando o corte de uma bola das que atualmente são produzidas. Em consequência, pode esperar obter-se uma melhor gestão do material utilizado, inclusivamente no planeamento dos elementos decorativos a imprimir no mesmo rolo de material. Em termos de costura, pode estimar-se uma redução de 30%, quando comparado aos atuais padrões:

de:

(90 arestas x 4,5 cm) = 405 cm (icosaedro truncado), para:

(24 arestas (3) x 11,8 cm) = 283,2 cm (Não-poliedro proposto).

Podemos assim concluir que o produto apresentado tem potencial de vir a substituir, com sucesso, os seus antecessores.

Descrição das figuras

A Figura 1 representa a estrutura da bola (1).

A Figura 2 representa a bola (1) gerada pela inflação do Não-poliedro proposto.

A Figura 3 representa o Não-poliedro proposto.

A Figura 4 representa a Interseção, o rebatimento (Método Europeu) e a planificação da aresta (3) do Não-poliedro proposto.

A Figura 5 representa a planificação da face ou painel (2) do Não-poliedro proposto.

A Figura 6 representa a construção da bola (1), evidenciando a ligação dos painéis (2) do Não-poliedro proposto.

A Figura 7 representa a planificação do corte dos painéis (2) .

Referências Bibliográficas

CRITCHLOW, K. 1973. Order in Space. A Design Source Book, Thames and Hudson, London. ISBN 0500340331

MURANI, C., 2004. A Tesselação (5,6,6) - A Bola de Futebol - Visualizada em Caleidoscópio Generalizado. Anais do VIII Encontro Nacional de Educação Matemática, Educação Matemática: Um Compromisso Social, Comunicação Cientifica GT 3 - Educação Matemática no Ensino Médio, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 18 a 15 de Julho.

PRICE, D.S., JONES, R., HARLAND, A.R., 'Soccer bali anisotropy modelling', Materials Science and Engineering, Elsevier, 2006 (doi:10.1016/j.msea.2006.01.079)

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US 2008268989 AI (LALVANI, HARESH [US]), 2008.10.30.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Bola (1) insuflável para atividades futebolísticas e recreativas constituída por uma câmara-de-ar interna e por uma cobertura exterior formada por uma pluralidade de painéis, sendo a referida cobertura exterior constituída por doze painéis (2), em formato de quadrilátero e iguais entre si, em que cada painel (2) é delimitado por quatro arestas (3) de igual comprimento através das quais os referidos painéis são interligados, sendo cada um dos painéis (2) circunferencialmente delimitado por outros quatro painéis, tendo cada um dos painéis (2) uma superfície curva resultante da sua superposição a um Não-poliedro composto por 12 faces ou painéis (2), 24 arestas (3), caracterizada por cada um dos ditos painéis (2) conter 14 vértices, seis do tipo A e oito do tipo B, resultado da interseção de três cilindros, de igual diâmetro, 22 cm, em que cada um dos seus eixos estabelece, no espaço, um ângulo de 90°, orientados segundo os eixos ortonormados xx, yy e zz, cujas faces ou painéis (2) são iguais entre si e correspondem a troços de superfícies cilíndricas.

2. Bola (1) insuflável para atividades futebolísticas e recreativas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por os referidos painéis (2) serem delimitados por 4 arestas (3) que, por resultarem da interseção de três cilindros de eixos ortonormados e de igual diâmetro, correspondem a troços de elipse, em que o eixo menor corresponde a r, de

11 cm, e o eixo maior corresponde a rV2, valor compreendido entre 15,55 cm e 15,56 cm, sendo r o raio do cilindro.

3. Bola (1) insuflável para atividades futebolísticas e recreativas, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por os referidos painéis (2), corresponderem a figuras geométricas planas duplamente simétricas, quer em relação ao segmento nr/2 (5) quer em relação ao segmento r λ/Σ (4), sendo r o raio do cilindro.

4. Bola (1) insuflável para atividades futebolísticas e recreativas, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por os referidos painéis (2) conterem quatro vértices, opostos entre si, dois do tipo A e dois do tipo

B.

5. Bola (1) insuflável para atividades futebolísticas e recreativas, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por os referidos painéis (2) terem, cada um, entre 160,70 cm² e 160,80 cm² de área, e entre 47,00 cm e 47,30 cm lineares de perímetro, perfazendo entre 1928,40 cm²e 1929,60 cm² de matéria, e entre 2256,00 cm e 2270,40 cm de contorno, a unir respeitando os vértices da extremidade de cada troço de elipse: A com A e B com B.

6. Bola (1) insuflável para atividades futebolísticas e recreativas, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por os referidos painéis (2) corresponderem à junção de quatro faces ou painéis (2) no vértice A, com tesselação [4,4,4,4], e à junção de três faces ou painéis (2) no vértice B, com tesselação [4,4,4].

7. Bola (1) insuflável para atividades futebolísticas e recreativas, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de cada aresta (3) ser delimitada a 45°, prevalecendo o troço de curva menos pronunciado.

8. Bola (1) insuflável para atividades futebolísticas e recreativas, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de cada aresta (3) apoiar-se num vértice que corresponde às extremidades de dois segmentos de reta ortogonais entre si e que se intersectam no respetivo ponto médio, em que o primeiro (4) mede r^, valor compreendido entre 15,55 cm e 15,56 cm, e o segundo (5), que resulta da planificação do troço de circunferência, mede nr/2, valor compreendido entre 17,27 cm e 17,28 cm, após a planificação de cada painel (2), sendo r o raio do cilindro.

9. Bola (1) insuflável para atividades futebolísticas e recreativas, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de cada aresta (3) corresponder a um troço de elipse que se apoia em dois vértices, em que a extremidade do troço de elipse correspondente ao ponto sobre o eixo menor se apoia no vértice A do segmento nr/2 (5), e a extremidade do troço da elipse seccionada pelos planos a 45° corresponde ao vértice B do segmento rj2 (4).

10. Bola (1) insuflável para atividades futebolísticas e recreativas, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizada por as arestas (3) terem, cada uma, um comprimento entre 11,80 cm e 11,85 cm, que ao serem ligadas duas a duas, correspondem a uma área de costura de 283,20 cm a 284,4 cm, que une todos os painéis (2).