本發(fā)明涉及波浪池，以及更具體地涉及人工波的生成和沖浪碎波的產生。

背景技術：

存在通常稱為波浪池的人工沖浪波設備。一些波浪池是線性的，在于其大致為矩形的并且波浪從一端行進至另一端。其他波浪池具有位于水體內的波浪生成裝置，其中，波浪朝向波浪池的邊緣向外輻射。

本發(fā)明旨在提供用于生成波浪的新的設備并且還提供用于生成碎波的新的結構。

技術實現要素：

在第一廣義的形式中，本發(fā)明提供用于在水體的表面中生成至少一個波浪的波浪生成設備，所述波浪生成設備包括至少一個波浪生成物件和用于使所述波浪生成物件相對于所述表面豎向振蕩的器件，其中，所述波浪生成物件與所述水體接觸至少一段時間，

其中，所述至少一個波浪生成物件具有至少一個波浪生成表面，以及

其中，在存在單個波浪生成物件的情況下，波浪遠離所述波浪生成物件延伸，以及

其中，在存在多個波浪生成物件的情況下，所述波浪生成物件和波浪生成表面構造成使得生成的任何波浪中的基本所有波浪遠離所述波浪生成物件延伸。

在另一廣義的形式中，本發(fā)明提供在水體的表面中生成至少一個波浪的方法，所述方法包括：設置至少一個波浪生成物件；在所述波浪生成物件與所述水體接觸至少一段時間的情況下，使所述波浪生成物件相對于所述表面豎向振蕩，

其中，所述至少一個波浪生成物件具有至少一個波浪生成表面，以及

其中，在存在單個波浪生成物件的情況下，波浪遠離所述波浪生成物件延伸，以及

其中，在存在多個波浪生成物件的情況下，所述波浪生成物件和波浪生成表面構造成使得生成的任何波浪中的基本所有波浪遠離所述波浪生成物件延伸。

在優(yōu)選的形式中，波浪生成表面包括與振蕩的方向成角度的表面。

振蕩可以沿線性的路徑或者可以通過繞軸線旋轉。沿其他路徑形狀的振蕩在本發(fā)明的范圍內。

波浪生成物件可以構造成使得其振蕩使波浪在基本所有方向上延伸。波浪生成物件可以構造成使得其振蕩使波浪在一個或多個方向上延伸。

所述波浪生成表面可以是直線的一部分、圓的一部分、橢圓、拋物線或任何其他適合形狀的旋轉。

所述波浪生成表面不需要是對稱的。

在一個形式中，所述波浪生成表面是凸狀的并且生成隨著遠離所述波浪生成表面延伸而擴張的波浪。在另一形式中，所述波浪生成表面是凹入的并且生成隨著遠離所述波浪生成表面延伸而收縮的波浪。

在存在多個波浪生成表面的情況下，或者在單個波浪生成物件上或者在多個波浪生成物件上，所述波浪生成表面可以布置成生成擴張的波浪、收縮的波浪或兩個都不進行的波浪。

系統(tǒng)可以包括導向件，所述導向件例如約束波浪擴張。

可以在基本保持在所述水中時或者可以在部分地在水的外部或者全部在水的外部時使所述波浪生成表面振蕩。

所述波浪生成物件可以有浮力。

所述波浪生成物件可以被反復地降落或驅動至水體中，隨后被收回。

所述波浪生成物件可以安裝在一個或多個導向構件上或由一個或多個導向構件約束。在一個形式中，波浪生成物件可以具有通道，導向構件穿過通道并且使波浪生成物件沿所述導向構件振蕩。在另一形式中，可以存在位于所述波浪生成物件的外部的一個或多個導向構件，所述一個或多個導向構件接合一個或多個外表面以對所述波浪生成物件進行導向。

優(yōu)選地，使用驅動機構使所述波浪生成物件振蕩。所述驅動機構可以驅動所述波浪生成物件朝向水或進而進入水中，其中，浮力引起在相反方向上的移動。替代性地，所述驅動機構可以遠離水移動所述波浪生成物件或將所述波浪生成物件從水移出，其中，利用重力以引起相反方向上的移動。替代性地，所述驅動機構可以在兩個方向上驅動所述波浪生成物件。

所述驅動機構可以包括氣動的或液壓的撞錘。所述撞錘可以是雙作用的?？梢允褂秒姶朋w以在一個或兩個方向上驅動所述波浪生成物件。其他驅動機構在本發(fā)明的范圍內。

在另一廣義的形式中，本發(fā)明提供一種用于使由至少一個波浪生成器生成的波浪破碎的人工波浪生成礁石，所述礁石具有在所述水表面下方延伸的浸沒式碎浪生成表面，所述碎浪生成表面的更靠近所述至少一個波浪生成器的部分與遠離所述至少一個波浪生成器的部分相比距所述水表面更遠。

優(yōu)選地，所述碎浪生成表面與由所述至少一個波浪生成器生成的波浪的行進成角度地延伸，使得波浪沿著所述碎浪生成表面的長度逐漸地破碎。

所述碎浪生成表面可以遵循一個或多個線性的或彎曲的路徑。

人工波浪池可以具有多個人工波浪生成礁石，所述多個人工波浪生成礁石圍繞一個或多個人工波浪源定位。這些人工波浪生成礁石可以布置成使得波浪在一個人工波浪生成礁石上破碎并且隨后在另一個上破碎。

在另一廣義的形式中，本發(fā)明提供一種用于人工波浪生成礁石的礁石模塊，所述礁石模塊包括可移動本體，所述可移動本體包括至少一個碎浪生成表面。本體可以相對地移動以調節(jié)所述至少一個碎浪生成表面的高度和角度。

在一個形式中，所述本體安裝成繞第一軸線旋轉，由此所述至少一個碎浪生成表面能通過所述本體繞所述第一軸線的旋轉而調節(jié)。

所述第一軸線本身可以移動，例如能繞另一軸線旋轉，所述另一軸線是例如垂直于所述第一軸線的軸線。所述第一軸線的高度可以調節(jié)。

優(yōu)選地，使用時，所述本體定位在水池的底部的上方，使得水能夠在本體與池底之間流動。

在一個形式中，所述礁石模塊包括至少一個支撐腿部和安裝成在所述至少一個支撐腿部上旋轉的本體?？蛇x地，所述至少一個支撐腿部是伸縮式的。

基于以下陳述的以下非限制性描述，本發(fā)明的這些特征和其它特征會更加明顯。

附圖說明

圖1為根據本發(fā)明的第一實施例的波浪生成裝置的側視圖。

圖2是根據本發(fā)明的第二實施例的波浪生成裝置的側視圖。

圖3是處于第一位置的使用在本發(fā)明的第一或第二實施例中的柱塞的側視圖。

圖4是處于平衡位置的圖3的柱塞的側視圖。

圖5是處于向下移動的壓低位置的圖3的柱塞的側視圖。

圖6是處于向上移動的上升位置的圖3的柱塞的側視圖。

圖7是處于再向下移動的壓低位置的圖3的柱塞的側視圖。

圖8是處于再向上移動的上升位置的圖3的柱塞的側視圖。

圖9示出圖3的柱塞的替代性柱塞的沿水平平面截取的許多可能的截面圖。

圖10示出圖3的柱塞的替代性柱塞的沿豎直平面截取的許多可能的截面圖。

圖11示出圖3的柱塞的替代性柱塞的沿豎直平面截取的許多可能的截面圖。

圖12示出根據本發(fā)明的實施例的波浪生成系統(tǒng)的透視圖。

圖13示出根據本發(fā)明的實施例的具有波浪生成系統(tǒng)和礁石陣列的水池的一部分的平面圖。

圖14示出圖13的柱塞的沿豎直平面截取的截面圖。

圖15示出圖13的柱塞的替代性柱塞的沿豎直平面截取的截面圖。

圖16是圖13的平面圖的示意圖。

圖17是具有波導器的圖13的平面圖的示意圖。

圖18示出波浪生成系統(tǒng)的一部分的側視圖。

圖19是根據本發(fā)明的實施例的礁石陣列的示意性平面圖。

圖20是圖19的礁石中的一個的細節(jié)。

圖21是根據本發(fā)明的實施例的封閉水池中的礁石陣列的示意性平面圖。

圖22是圖21的礁石陣列的側截面圖。

圖23是在根據本發(fā)明的礁石陣列中使用的第一礁石模塊的側視圖。

圖24是在根據本發(fā)明的礁石陣列中使用的第二礁石模塊的側視圖。

圖25是在根據本發(fā)明的礁石陣列中使用的第三礁石模塊的側視圖。

具體實施方式

參照圖1至圖2，該圖示意性示出了兩個波浪生成機構10和20。

在圖1中，機構10包括安裝在用于豎向運動的桿或軸14上的柱塞12，使得可以使機構在具有水表面18的水體16中豎向振蕩。

在圖2中，機構20包括安裝在外部導向構件24上或由外部導向構件24導向的柱塞22，使得可以使機構在具有水表面28的水體26中豎向振蕩。

柱塞12和22是大體相同的形狀并且分別具有圓錐形部分13和23，圓錐形部分13和23分別具有尖的下端部15和25。

機構的操作大體相同并且將參照機構20和圖3至圖8進行描述。清楚起見，在這些圖中未示出導向和驅動機構。使用時，柱塞可以如圖3初始時在水表面28上方升起，或者可以如圖4初始時部分在水26中在中立或靜置位置。

優(yōu)選地，柱塞22在水中有浮力因而會浮動而不下沉。

如由圖5的箭頭30指示的，產生柱塞22的向下運動。該運動可以如圖3通過使柱塞從水表面上方降落，或者通過具有對柱塞22施力的驅動機構，或者通過兩者的組合而產生。

進入水體或脫離平衡狀態(tài)的柱塞向側面排水。由于柱塞的浮力和/或升起柱塞的驅動機構或兩者的緣故，柱塞到達最大深度并且隨后開始向上運動。取決于驅動機構，向下的行程可能由驅動機構或由柱塞的初動量限制。

向上的運動繼續(xù)通過平衡點(如圖6所示)，并且柱塞由驅動機構被反復地向下推動(如圖7所示)并且反復反彈(如圖8所示)。

該反復的上升和下降運動在水體26中生成波浪36。輻射浪涌中的水的容積由從柱塞下方“泵送”的水替代。該運動有助于產生浪涌的循環(huán)粒子運動，非常像海涌。

柱塞22的排水的表面是大體凸狀的，因而，所有波浪遠離柱塞22輻射。這與現有技術的機構相反，在現有技術的機構中，并非所有波浪都是遠離地輻射，因此造成沖突和/或能量的浪費。相反，能量的消耗通過遠離柱塞輻射的波浪被最小化。

圖9示出適于柱塞12和22的橫截面輪廓40、42、44和46。這些橫截面輪廓是截取柱塞的橫截面，并不表示平面圖。實際的橫截面沿著柱塞的長度變化。

平面橫截面輪廓不必是如40的圓形的，可以是橢圓的(42)、正方形的(44)、矩形的(46)或任何其他適合的形狀。非圓形的橫截面輪廓造成不同的波浪圖案。例如，橢圓輪廓42將趨于在由箭頭48指示的方向上生成與在由箭頭50指示的方向上的波浪相比的強度不同的波浪。

柱塞12和22的側截面具有三角形形狀并且同樣也可以變化。圖10示出側截面輪廓60、62、64和66。這些側截面輪廓可以與平面圖輪廓以任意組合來組合。

側截面輪廓確定由柱塞的振蕩生成的波浪的“形狀”。這是因為：不同柱塞在相同深度處的容積不同，排水的量因而變化。

圖11示出可調節(jié)的側截面輪廓。柱塞22可以設置有可移動部分使得可以改變輪廓。因此，例如，柱塞可以具有按壓至水中時的如由輪廓線70指示的大的輪廓和升起時的小的輪廓72。

圖12示出驅動和導向機構100，驅動和導向機構與圖1中示出的柱塞12一起使用以使柱塞在水體102中振蕩。

驅動100包括支撐框架104和中央導向柱106，柱塞12和活塞108安裝在中央導向柱上?；钊?08安裝在缸110內。缸110從泵或壓縮機114經由一個或多個入口112接收壓縮流體，壓縮流體在該實施例中為空氣?？梢栽O置用作壓縮空氣存儲空間的中間室116?？諝庥蓧嚎s機114泵送至存儲室116并使用閥112釋放至缸。這允許壓縮機114持續(xù)地運轉。

將加壓空氣引入到缸110中驅動柱塞12進入或下降至水中，從而生成波浪。

由于柱塞12不是僅依賴重力產生向下動量，因此該柱塞可以是相對有浮力的中空結構。照此，低于平衡點的按壓在柱塞12上產生向上的力。

缸110設置有由閥120控制的出口118，當柱塞上升時，閥120允許缸中的空氣溢出。如果需要，可以設置泵，泵向出口118施加抽吸力，以輔助柱塞12的向上運動。

因此，引起柱塞12上下振蕩并生成波浪。波浪的幅度可以由驅動壓力確定。波浪的頻率可以通過改變驅動頻率而被改變，盡管系統(tǒng)會趨于具有會使驅動功率需求最小化的固有頻率。

當圖12的實施例使用空氣作為驅動流體時，可以使用液體以驅動柱塞12上下。

當圖12中示出的缸/活塞裝置是單缸時，要領會的是：可以利用雙作用缸，在雙作用缸中，在兩個方向上的移動由加壓流體驅動，加壓流體是諸如為空氣的氣體或者諸如為液壓流體或普通水的液體。

導向桿106不是必不可少的并且柱塞可以由外部導向件而非中央桿導向。要領會的是，該實施例中的柱塞12不限于簡單的圓錐形狀，而可以具有包括其他圖中示出的那些輪廓的任何其他輪廓。

要領會的是，柱塞12可以由多個部件形成，活塞108可以是單獨的部件而無需與柱塞成一體。

圖12的實施例利用加壓流體以驅動柱塞12向下和隨意的向上。要領會的是可以利用其他驅動機構。柱塞12可以由機電螺線管驅動。因為螺線管僅在一個方向上驅動，需要第一組螺線管以驅動柱塞12向下，同時需要另一組以驅動柱塞12向上。

所描述的柱塞通常是緊湊的，使得一個方向的尺寸具有與橫向方向上的尺寸類似的量級，即，長度和寬度是類似的。這產生以總體徑向的方式向外輻射并且在所有方向上具有類似的大小的波浪。

本發(fā)明不限于這種柱塞和波浪形狀。圖13和14示出相對寬但相對薄的柱塞150。此外，柱塞150是彎曲的以提供凹面(平面圖)。如在圖14中看到，凹面152與(豎向)行進方向成角度以當推進到水中時生成波浪。后凸面154與(豎向)行進方向平行，因此，當柱塞進入水中時，面154生成很少的波浪或該面不生成波浪。

凹面152生成朝向點158匯聚的波浪。可以由人工礁石(未示出)生成一個或兩個碎波158，優(yōu)選地，礁石形成為使波浪具有沿相反方向移動的兩個相反碎浪157和159。

要領會的是，可以對前述圖中示出的柱塞應用柱塞的非對稱性，使得僅在特定方向上生成波浪。

如果需要，柱塞的凸面154可以構造成生成波浪，如圖15中示出的。要注意的是，面152和154相對于豎向的角度不需要相同，而且如圖15可以不同。

柱塞150的端部可以形成為從端部而不僅從凹和/或凸面生成波浪。

圖16示出位于波浪池中的沿所有方向生成波浪162的柱塞160，柱塞具有產生各種形狀和大小的碎波的多種人工礁石164。

如果需要，波浪池可以設置有附加的壁或導向件以控制波浪。圖17示出與圖16的波浪池類似的但存在導向壁的波浪池。圖17示出兩個替代性的變型。在一個變型中，導向壁172從柱塞160的相鄰的端部延伸并且朝向彼此匯聚。這會進一步集中波浪和/或防止向側面消散。在第二替代性的變型中，壁174彼此平行，并且當壁不集中波浪時其不防止向側面消散。

圖18示出通過繞軸線184旋轉的臂182安裝的柱塞180。柱塞180具有當驅動至水中時生成波浪188的面186。面190可以形成為使得由面190基本上不生成波浪或者該面可以形成為生成波浪。柱塞180可以與圖1至11中示出的那些相同或類似或者可以是圖13至15的長形柱塞。

一系列柱塞180可以布置成一條或多條線，以與單個柱塞相比生成更寬的波浪或線狀波浪。在一系列柱塞作為一組利用的情況下，可以控制一系列柱塞以同時進入水中。在一個替代性布置中，可以使一條線的柱塞順序地進入水中。

在設置一條線的柱塞的情況下，線可以是直的或彎曲的。曲線可以是圓弧、拋物線的部分或任何適合的形狀。在設置曲線的情況下，柱塞可以生成匯聚于中心礁石或類似物的波浪。

需要以特別方式形成同心波以便建立沖浪波。

通過概述在封閉領域內向外輻射浪涌的中央波生成方法，可以使用海岸線以形成波浪。然而，為了使設備的用途最大化并為了將沖浪者與游泳者分開，最好建立一系列的“離岸”礁石，其可以是有形地板的部分或者作為單獨構造及安裝的模塊化單元。

理想的是使波浪分成兩個碎浪并使碎波在一個方向上剝離；因此，礁石必須與浪涌成角度地影響波浪。由于同心浪涌在圓周上輻射和增大，因此，必須沿碎浪的長度改變礁石的形狀、角度和深度，以便建立一致的碎波。

圖19示出由同心線204表示的模塊化礁石202的陣列200，其布置成沿著浪涌的長度提供一致的碎波。陣列200可以具有一組主(主要)礁石206以在最初使浪涌204破碎。陣列200還可以具有從主礁石204后退的被深水分開的次要礁石208，使得在主礁石上破碎后，浪涌會改變，準備好在次要礁石208上破碎。

圖20示出圖19的主礁石206中的一個的詳細視圖。礁石206由一系列的單獨的模塊化礁石單元210形成。礁石單元210總體包括矩形單元212、成角度單元214和成角度頂部單元216。矩形單元212可以以相對直的線放置，其中成角度單元214允許方向的改變。頂部單元216設置成建立浪涌的初始破碎。

直浪需要礁石沿著礁石的長度在大體相同的深度以提供可騎行的碎浪。然而，同心浪涌向外輻射且強度減小，因此，礁石需要沿著碎浪提供減少的深度以提供一致的形狀。因此，更加遠離波源的礁石單元需要提供與靠近波源的那些礁石單元相比更靠近水表面的上表面。

使用人工礁石而非海岸線還使游泳者能夠與沖浪者分開。圖21和22示出具有波源222和礁石陣列224的水池220。礁石陣列可以類似于圖19和20的礁石陣列。礁石陣列224遠離海岸線226定位。由波源222生成的波浪在礁石的前表面/邊緣228上破碎，沖浪者會在陰影區(qū)域230中騎行這些碎波。

位于最外的礁石與海岸線226之間的區(qū)域232可以被游泳者等使用。

模塊化礁石單元可以固定至池底或可以浮動。

圖23示出浮動礁石單元240，浮動礁石單元位于水表面242下方以及池底244上方。因此，在礁石單元240與池底244之間存在通道246，破碎于海岸線的水可以穿過該通道返回至水池的中央，如由箭頭248指示的。礁石單元是有浮力的并且通過適當的錨索250保持就位。優(yōu)選地，這些錨索在礁石單元下方延伸至底部244以不在使用者要沖浪的地方。

圖24示出錨固至池底244的礁石單元260。單元260具有腿部262，腿部支撐構件264。構件264具有用于生成碎波267的表面266。優(yōu)選地，構件繞前軸線268樞轉，使得表面264可以相對于水表面242成角度。優(yōu)選地，腿部是伸縮式的，因此，可以調節(jié)表面266在水表面242下方的位置。通過設置可調節(jié)的腿部，軸線260可以相對于水表面成角度，以在距波源一距離的地方提供朝向水表面升高的礁石單元。如圖23的實施例，通道246存在于單元260下方，使得水可以朝向水池的中央返回。

圖25示出為單元260的變型的礁石單元270。礁石單元用于淺水的應用并且具有更短的腿部272，但是在其他方面功能上與單元260相同。

除非上下文另外明確要求，否則在整個說明書和任何權利要求中，詞語“包括”、“包含”等應以包括的意義而不是排除或窮盡的意義來解釋；也就是說，以“包括但不限于”的意義來解釋。

在特征不相互排斥的情況下，在本文中描述或提及的本發(fā)明的特征可以以特征的任意組合來組合。

對于本領域技術人員而言很明顯的是，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可對文中描述的實施例做出許多明顯的改型和變型。