[发明专利]表面重力波浪发生器和波浪池

说明书

技术领域

本申请根据35U.S.C.§119要求下面的申请的优先权，该申请在此全部并入作为参考：序列号为12/274321的、2008年11月19日申请的、名称为“表面重力波浪发生器和波浪池”美国申请。

背景技术

海浪用来进行娱乐已经长达几百年，在具有良好形成的碎浪的任何海滩处最流行的运动之一是冲浪运动。冲浪运动和其他滑水板运动实际上已经变得如此流行，以致于在适合于冲浪运动的任何拍岸碎浪附近的水面通常是拥挤的并且负担了过多的冲浪者，以致每个冲浪者不得不竞争每个波浪并且活动的时间有限。此外，地球人口中的大多数甚至没有接触海浪以便享受冲浪运动或其他海浪运动的合适途径。

另一个问题是在任何地点的波浪都是变化的和不一致的，偶尔有“多组”令人满意地形成的在被乘上之后被找寻的波浪，这些波浪之间散布着较不合意的，在某些情况下，不可乘上的波浪。甚至当冲浪者设法能乘上所选的波浪时，乘浪的持续时间平均也只持续仅仅2-30秒，大多数乘浪时间在5至10秒之间。

海面波浪是沿着水和空气之间的分界面传播的波浪，恢复力由重力提供，因此它们常常被称为表面重力波浪。图1示出了支配进入浅水的表面重力波浪的原理。深水中的波浪一般具有不变的波长。当波浪与海底相互作用时，它开始“变浅”。典型地，这发生在深度变成比波浪的波长的一半还浅、波长变短并且波幅增大时。当波幅增大时，由于波浪的波峰移动得比波谷快，所以波浪可能变得不稳定。当波幅是水深度的大约80％时，波浪开始“破碎”并且我们进行冲浪。这个上升和破碎过程取决于海滩的倾角和轮廓、波浪接近海滩的角度、水深和接近海滩的深水波浪的特性。通过对底部地形的改变，这些波浪的折射和聚焦是可能的。

海浪一般有五个阶段：产生；传播，浅化，破碎，和衰减。浅化和破碎阶段对于可乘浪而言是最希望的。强烈地取决于水深与波幅之比的破碎点在其他因素中还取决于底面的轮廓、深度和形状以及波浪的速度、波长和高度。一般而言，波浪可以表现出导致四种主要碎浪类型之一的特征：溢出，卷入，崩溃；和涌浪。在这些波浪类型中，溢出浪对于初学冲浪者是优选的，而卷入浪是更有经验的冲浪者所热爱的。这些碎浪类型在图2中示出。

各种系统和技术试图在人造环境中复制海浪。这些系统中的一些包括引导快速运动的、相对浅的一片水撞击造型成波形的固体以产生可以乘的但实际上并非波浪的水效果。其他系统利用线性致动的桨、液压或气动的水闸或仅仅利用大的受控的水喷射来产生实际的波浪。然而，所有这些系统在将能量转变成“波浪”方面都是效率低的，由于各种原因和缺点，这些系统中还没有一个接近产生这样的波浪，该波浪复制被找寻以便乘上的最令人满意的波浪的所需尺寸、波形、速度和破碎，所述波浪即进入下降的浅水、破碎成管状的波浪，该波浪具有相对长的持续时间和足够冲浪者进行动作的面。

发明内容

本文献提出了产生表面重力波浪的波浪发生器和波浪池，表面重力波浪可由冲浪板上的使用者乘上。

在一个方面中，披露了用于水池的波浪发生器，水池由具有侧壁的槽限定。波浪发生器包括一个或多个箔，每个箔至少沿着侧壁的主要部分垂直地布置并且适合于在沿着侧壁长度的方向上移动。每个箔都具有限定了前沿面和后沿面的曲线的横截面几何形状，前沿面适合由于移动而在水中产生波浪，后沿面构形成用于流复原以避免波浪中的水流分离和减轻由于移动导致的来自箔的阻力。波浪发生器还包括移动机构，其连接在侧壁和所述一个或多个箔之间用于使所述一个或多个箔在沿着侧壁长度的方向上移动，以通过所述一个或多个箔中的每一个产生表面重力波浪。

在另一个方面中，披露了一种波浪池。波浪池包括包含水且具有侧壁和底部轮廓的槽，侧壁具有高度，底部轮廓朝着浅滩或海滩远离侧壁向上倾斜。波浪池还包括一个或多个箔，基本上如上所述。在一些实施方式中，波浪池包括两个或更多个箔，优选地至少四个箔。

在又一个方面中，披露了用于产生表面重力波浪的波浪发生器。波浪发生器包括三维的箔，其具有限定了前沿面和后沿面的曲线的横截面几何形状，前沿面适合在移动过前沿面的水中产生波浪，后沿面构形成用于流复原以避免波浪中的水流分离和减轻由于移动过前沿面的水导致的来自箔的阻力。

在附图和下面的说明中阐明了一个或多个实施例的细节，根据说明书和附图以及权利要求，其他特征和优点是显而易见的。

附图说明

现在将参考下面的图详细描述这些和其他方面。

图1表示进入浅水的波浪的特性。

图2表示四种一般类型的碎浪。

图3A和3B分别是具有环形形状的池的顶视图和侧视图。