[发明专利]表面重力波发生器和波浪池

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§120，本申请要求2012年9月12日提交的、名称为“Surface Gravity Wave Generator And Wave Pool”的美国专利申请13/612，716的优先权的权益，其是2008年11月19日提交的、名称为“Surface Gravity Wave Generator And Wave Pool”的美国专利申请12/274，321的部分继续申请，优先权申请的公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及波浪池，并且更特别地涉及具有用于在波浪池中产生波浪的至少一个翼片和用于减缓由翼片引起的波浪池中的平均流、突变和假潮的一个或多个被动式控制机构的波浪池。

背景技术

海浪用来进行娱乐已经长达几百年。在具有良好形状的破碎波的任何海滩处最流行的运动之一是冲浪。冲浪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，使得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合适的机会接触海浪以便享受冲浪或其他海浪运动。

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”令人满意地成形的、为人们驾乘所需要的波浪，其中散布着较不合意的、在某些情况下不可驾乘的波浪。甚至是当冲浪者设法能驾乘所选的波浪时，乘浪的持续时间平均只持续仅仅2-30秒，大多数乘浪时间在5至10秒长之间。

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。图1示出了支配进入浅水的表面重力波的原理。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”并且我们得到拍岸浪。这个上涨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、以及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，这些波浪的折射和集中是可能的。

海浪一般有五个阶段：产生、传播、浅化、破碎、和衰退。浅化和破碎阶段对于可驾乘波浪而言是最合意的。破碎点不但强烈地取决于水深与波幅之比，而且取决于海底的轮廓、深度和形状。另外，在其他因素中，波浪的速度、波长和高度也可能有助于波浪的破碎。一般而言，波浪可以描述为导致四种主要的碎浪类型，该四种主要碎浪类型为：崩破，卷破，塌破，和滚破。在这些波浪类型中，初学冲浪者更喜欢崩破波浪，而卷破波浪是更有经验的冲浪者所尊崇的。这些碎浪类型在图2中示出。

各种系统和技术已经试图在人造环境中复制海浪。这些系统中的一些包括靠着实体造型的波形引导快速运动的、相对浅的一片水以产生可以驾乘的但实际上并非波浪的水效果。其他系统利用线性地致动的桨、水力学或气动学浮筒或仅仅利用大的受控的水注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，并且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，该波浪复制为人们驾乘所需要的最令人满意的波浪的所需尺寸、形状、速度和破碎，即崩破的进入卷浅水、以管状破碎的波浪，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

本文献提出了产生可由冲浪板上的使用者驾乘的表面重力波的波浪发生器系统和波浪池。

波浪池包括用于容纳水并限定了沟槽的池子，沟槽具有第一侧壁、第二侧壁和底部，底部的轮廓从邻近第一侧壁的深处区域朝着由第二侧壁限定的槛部向上倾斜。波浪池还包括至少一个翼片，其在侧壁附近至少部分地浸没在水中，并且适于通过移动机构在沿着侧壁的方向上移动以在沟槽中产生至少一个波浪，其在槛部上形成破碎波；和

在一个方面中，波浪池包括一个或多个被动式流动控制机构以减缓由所述至少一个翼片在沿着侧壁的方向上的移动所引起的水的平均流。在另一个方面中，波浪池包括一个或多个被动式流控引水沟机构以减缓由所述至少一个翼片在沿着侧壁的方向上的移动所引起的水中的水流。在又一个方面中，波浪池包括被动式突变和假潮控制机构以减轻水中的随机突变和假潮，所述随机突变和假潮至少部分地由所述至少一个翼片在沿着侧壁的方向上的移动所引起和至少部分地由沟槽的形状和轮廓所引起。在还一个方面中，波浪池可以包括上述控制机构中的任一个或全部以控制和/或最小化除了由所述至少一个翼片中的每一个所产生的主表面重力波之外的水流量、突变或辅助波浪。