專利名稱：用于阻尼波浪池中的波浪的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及波浪池的領域，尤其涉及產生大的沖浪級波浪的波浪池，所述沖浪級波浪被阻尼以便能夠增加每個可用單位空間的容納能力。
背景技術：
近年來，波浪池在水主題公園中日益流行。波浪池是其中形成與海洋中的波浪非常類似的波浪的人造水體。波浪池通常具有位于一端的波浪發(fā)生機器以及位于另一端的帶斜坡的人工“海灘”，其中波浪發(fā)生機器產生從一端向另一端行進的周期性波浪。該池的靠近海灘端的底面優(yōu)選向上傾斜，以便隨著波浪接近，該帶斜坡的底面使得波浪在海灘上“破碎”。在某些情況下，已經增大了波浪池的尺寸和能量，從而使它們能間歇地用作“橫渡”式波浪池，這種波浪池能產生大的沖浪級波浪，所述沖浪級波浪使得能進行專門的沖浪活動和演示，例如與在現有技術的帶鰭沖浪板上進行的站立式沖浪動作有關的沖浪活動。 就像它們的名稱那樣(即，這些橫渡式波浪池一方面用于在上下移動的水的起伏波浪盆中的常規(guī)游泳者/游泳圈漂浮者，另一方面用于希望沿海灘傾斜破碎的較大的漸進波浪的沖浪者)，這些橫渡式池通常比較大并且具有比傳統(tǒng)水主題公園波浪池更深的底面。在這種情況下，目的是制造較大的沖浪級波浪以便適應不常見的專業(yè)沖浪者，同時制造中度波浪以用于市場上的大多數上下移動的游泳圈漂浮者和游泳者。然而，這種橫渡式波浪池具有很多缺點。首先，由于波浪的尺寸增大，隨之而來的是增加了會降低波浪的“可沖浪”品質的激流的發(fā)生，并且因此使得參與者更難以在其上進行沖浪操作。它們還可能增加伴隨危險。激流經常由可能在池的沿岸方向上出現的水位梯度產生，例如當波浪池具有傾斜定向的帶斜坡的底面時，其中隨著水在池的一側上聚集，抵抗到來的波浪的運動而行進的倒流水可能沿著帶斜坡的海灘向下產生，即，當水尋求其平衡時。這些“激流”傾向于抵抗到來的波浪流動，并且可能不利地影響水和波浪能量如何消散。它們還可以使波浪更早地并且更不引人注意地破碎，在這種情況下，海灘上可能存在更多的水花和水體轉移。波浪還可能破碎成多個部分。與橫渡式波浪池有關的第二個缺點是可能出現與自然存在的波浪相似的波浪反射。例如，當池的遠端存在端壁或者存在傾向于沿著相反方向橫跨波浪池向回反射波浪能量的較陡海灘或暗礁時通常會出現波浪反射，從而，當波浪前進并被向回反射時，它們可能干擾下一個到來的波浪?？紤]到這種反射，可能產生逆流，這可能導致可沖浪波浪質量顯著下降，由此可使得沖浪操作更難進行。第三個與激流和波浪反射的形成相關的必然缺點是隨之而來的池生產資產值的減小，這可能源自于在嘗試減少不希望的運動和特征時必須減小波浪的頻率。雖然通常理想的是增加波浪產生頻率以便增加每小時可踏在波浪上的踏浪者的數量(且使用相同的資產基礎增加了對應的每小時收入)，但這樣做的不利之處在于由此可能增加激流及波浪反射的出現。例如，已經發(fā)現，如果約每十五秒產生可沖浪尺寸的波浪(1.5米或更高)，則將產生顯著激流的可能性很高，并且相應地，當產生適于沖浪的大波浪時，經常必須減小波浪的頻率以便降低這些不希望的激流和波浪反射發(fā)生的可能性。因此，可能由于使用大橫渡式波浪池而產生的相關缺點是波浪產生的頻率可能被減小，即，例如減小到每分鐘至九十秒以上產生一個波浪，在這種情況下，財產的資產價值也減小了。第四個缺點是這種橫渡式波浪池往往比較大并且固有地建造成本也更高。特別是在將波浪池建立在陸地稀少的區(qū)域時尤其如此，因此，建造較大的橫渡式波浪池，僅僅增大波浪尺寸也不總是非常成本有效的。翻新已有的波浪池以使它更大也需要大量的努力和費用。橫渡式波浪池的第五個缺點出現在使用波浪池主辦沖浪展覽和競爭時。如已經討論的，因為與形成更大沖浪波浪有關的風險，已經做出一些努力來建造大到足以“稀釋”上述激流和波浪反射問題的橫渡式波浪池。例如，一種用于使波浪池反射較少并且減少激流的出現的方式是減小波浪池底面的斜度，這則需要增大波浪破碎的位置與觀眾所在位置之間的距離。不幸的是，這種解決方案的不利效果是強迫觀眾(他們通常坐在位于海灘緊后面并在水線之上的露天看臺或有頂看臺上)遠離波浪，這可能使觀眾難以看到并享受波浪和沖浪動作。因此，需要一種改進的并且專注于橫渡式波浪池的設計，該設計使得能以安全的方式制造較大并且更常見品質的波浪，而不必增大波浪池的尺寸，同時使得波浪破碎特性能被控制，激流和波浪反射能夠減少，否則將會影響可沖浪的波浪的形成。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了對先前的波浪池設計的改進，它包括用于通過提供波浪阻尼室來減少波浪池中的有害波浪反射和激流的方法和設備，該波浪阻尼室優(yōu)選位于破碎線下游，并且吸收波浪能量和阻尼(減弱)波浪，其中，可以以更大的頻率在波浪池中制造具有適于沖浪品質的更大波浪，而不會增加池尺寸或者底面設計的危險。本發(fā)明優(yōu)選包括一種具有波浪發(fā)生器和傾斜定向的帶斜坡的底面的波浪池，該底面產生在破碎線處或該破碎線附近開始破碎的波浪，其中，本發(fā)明提供的改進之一是波浪阻尼室，該波浪阻尼室優(yōu)選位于破碎線下游，其中該室優(yōu)選包括較淺的上升或“假”的穿孔的底面，該底面在一較深的固體室底面上方延伸，其中在所述實心底面上方的上升底面與該上升底面的孔隙率的組合有助于使得波浪能量被吸收并對波浪進行阻尼。通常，本發(fā)明的波浪池可以構造得非常像具有下底面和端壁以及側壁的大游泳池，該池優(yōu)選由混凝土或設置到地下的其它傳統(tǒng)材料制成。優(yōu)選在池的深端設置波浪發(fā)生裝置，該波浪發(fā)生裝置可用于產生朝向相對的較淺端橫跨波浪池行進的周期性波浪。該波浪發(fā)生裝置可以為任何傳統(tǒng)類型，例如液壓操作、機械操作或氣動操作的裝置。優(yōu)選地，所述裝置具有足夠的功率，以便產生如現有技術中已知的品質適合沖浪的大波浪。在波浪池的波浪發(fā)生端，所述下底面優(yōu)選具有較水平的區(qū)段，盡管不是必須的，但該區(qū)段的下游跟隨有有助于制造破碎波浪的斜向區(qū)段。該斜向區(qū)段優(yōu)選以預定的斜度從水平區(qū)段向上朝向破碎線延伸，該破碎線優(yōu)選處于波浪的破碎深度處，其中，該斜度確定將出現的波浪破碎動作的類型。該斜向區(qū)段也優(yōu)選傾斜地定向，并且適合于使得當周期性波浪橫跨波浪池行進時，波浪將受到所述斜向區(qū)段的斜度作用，并且最終它們將在指定的破碎點處傾斜地朝向相對端破碎和剝離。該斜向區(qū)段優(yōu)選傾斜成使得根據期望的波浪類型一無論它們是滾筒型波浪還是溢出型波浪等一使波浪的尺寸和品質最佳，如下面將討論的。該斜向區(qū)段優(yōu)選相對于波浪的行進方向以約四十五度角傾斜定向，但該角可以變動，例如從 30度變化到60度或更多。本發(fā)明提供的一個改進包括波浪阻尼室，該波浪阻尼室位于所述斜向區(qū)段的下游，也就是位于波浪池的下游部分中。該波浪阻尼室優(yōu)選包括較淺的上升或“假”的穿孔的底面，該底面在一較深的實心室底面上延伸。該上升底面優(yōu)選設置有多個開口或者穿孔，所述開口或穿孔允許預定量的水和波浪能量既向上又向下地通過開口，其中被允許在全部兩個方向上通過所述上升底面的水的流量由其“孔隙率”確定，該孔隙率是指所述上升底面的穿孔面積除以實心面積。由于所述上升底面的孔隙率以及所述上升底面相對于位于下方的所述實心底面的深度的深度，并且考慮到波浪的高度以及其他波浪特征和因素，波浪能量可被很大程度地吸收和阻尼，其中既可以在所述上升底面的上方又可以在所述上升底面的下方形成能量吸收渦流和漩渦的邊界層，這有助于顯著減小并且最終消散到來的波浪。這繼而有助于消除否則在其他情況下會出現在波浪池中的激流和波浪反射的量和強度，這從而有助于允許下一個到來的波浪沒有干涉地適當形成和破碎。本發(fā)明的波浪池在某些方面構造得非常像傳統(tǒng)波浪池，其具有設置在深端的波浪發(fā)生器以及朝向淺端向上延伸的帶斜坡的底面。在這種情況下，所述波浪發(fā)生器優(yōu)選為產生周期性波浪的傳統(tǒng)類型，該周期性波浪橫跨水體從深端朝向淺端行進，其中，帶斜坡的底面作用在波浪上，并使得波浪向上流動且聚集動量直至波浪向前翻卷并且開始破碎。但與像過去的波浪池中那樣允許波浪在海灘或礁石上破碎不同，本發(fā)明的帶斜坡的底面優(yōu)選在破碎深度處或該破碎深度附近終止，即，沿著破碎線終止，并且優(yōu)選在斜向區(qū)段下游設有波浪阻尼室以便有助于阻尼并且消散波浪，以及消除或減少否則可能在波浪池中形成的激流和不利的波浪反射。甚至可以在遠端設置端壁，該端壁在普通波浪池中可能引起不希望的波浪反射的發(fā)生，本發(fā)明的波浪阻尼室優(yōu)選阻尼并且消散波浪和波浪能量，以使在下一個到來的波浪接近并且被帶斜坡的底面作用時波浪中剩余的動能即使有也很少。在一個方面中，本發(fā)明提供了一種對先前波浪池設計的改進，其中波浪阻尼室優(yōu)選包括專門設計的上升且穿孔的底面，該底面有助于吸收波浪能量，并且因此降低波浪的高度(在它們開始破碎之后)，最終使波浪消散，以便在下一個到來的波浪接近時，使否則可能與下一個到來的波浪干涉的激流和波浪反射顯著減少或不存在。這使得波浪池的沖浪區(qū)域(在波浪最終破碎的破浪線上游)基本沒有不希望的運動，包括激流和波浪反射，由此有助于以較大的頻率制造更大并且沖浪品質更好的波浪，并且由此增大容納能力而不會增加波浪池尺寸。盡管在傳統(tǒng)波浪池中，來自在海灘上破碎的波浪的能量通常形成水花以及向海灘的水體轉移，本發(fā)明的后破碎區(qū)域阻尼并且消散波浪，從而通常在沖浪區(qū)域中和周圍產生的激流和波浪反射顯著減小，并且可以以較大的頻率制造具有可沖浪品質的較大波浪。影響所述上升底面可阻尼并吸收到來的波浪的能量的程度的一個因素是該上升底面的孔隙率。在此，術語“孔隙率”定義為底面的穿孔面積除以底面的實心面積。相應地， 當孔隙率為零時，底面基本為實心，當孔隙率為一時，底面基本是透明的。在本例中，已經發(fā)現，所述上升底面的理想孔隙率優(yōu)選介入兩者之間，例如0< γ <0.5，并且更具體地，在約0. 05^ γ < 0.25的范圍內，其中孔隙率由γ表示。在這方面，理想孔隙率可以通過考慮多個不同因素而針對任何給定應用確定，所述因素包括但不限于破碎深度、波浪高度、池深度、上升底面相對于室底面的深度的深度、波浪周期、波浪長度以及波浪的形狀。正是水沿兩個方向流過開口即水向上和向下流動通過穿孔的限制性運動有助于確定上升底面的波浪阻尼特性。影響波浪池的波浪阻尼特性的另一個因素是上升底面的浸沒深度與它下面的實心室底面的深度之間的比值。通常，這可以用上升底面下方距離(從上升底面向下到該上升底面下方的實心室底面的底部)相對于該上升底面上方距離(從上升底面向上到池中的靜止平均水位)來表示。在這方面，優(yōu)選比值可以為如下所述上升底面和實心室底面之間的距離優(yōu)選為上升底面在靜止平均水位下方的深度的約2到4倍(更優(yōu)選為約2. 5到3 倍)。如果該比值太低，這意味著上升底面相對于實心室底面過深，則上升底面的下方將沒有足夠的空間用于使能量吸收渦流和漩渦適當地形成和循環(huán)，其中上升底面的阻尼特性可能減少。另一方面，如果該比值是理想的，這意味著上升底面的浸沒深度相對于該上升底面下方的實心室底面的深度是理想的，則波浪阻尼特性也可能是理想的。盡管使該比值更高可以有助于通過在上升底面下方提供更多用于形成能量吸收渦流和漩渦的空間來進一步增加阻尼特性，但存在減少循環(huán)點的問題，其中使室更深的成本可能超過可通過使實心室底面更深獲得的收益。相應地，在每種情況中，優(yōu)選存在最佳比值或范圍，該比值或范圍提供相對于室底面的深度和構造具有該量級的深度的池所需的花費來說最好的可能阻尼率。要考慮的另一因素是，優(yōu)選地，通過波浪發(fā)生器在波浪池中產生的波浪的高度大于或等于上升底面在靜止平均水位下方的深度，對于滾筒型波浪尤其是這樣。而且，為確保波浪適當地形成和破碎，所述斜向區(qū)段的頂部優(yōu)選不深于其破碎深度，因為否則波浪可能不會適當地破碎。而且，所述上升底面優(yōu)選以與所述斜向區(qū)段的頂部相同的深度并且基本水平地朝向第二端延伸。在這方面，應當注意的是，上升底面可以淺于破碎深度，雖然如果它過淺則可能出現不希望的逆流?？赡苡绊懖ɡ顺氐淖枘崽匦缘牧硪灰蛩厣婕霸谠摬ɡ顺刂行纬傻牟ɡ说膶嶋H特性，尤其是波浪高度、波浪周期、波浪長度和碎浪形狀。例如，如果波浪高度較高，這意味著它具有比較小的波浪更大的勢能，可以看到的是當波浪破碎時將消耗更多能量，其中更重要的是上升底面的孔隙率更高，以使足夠的水和波浪能量經過該上升底面以便有效地阻尼波浪。在具有更多波浪能量的情況下，將需要對波浪施加更多的影響，以使波浪基本被阻尼和消散。在一種可選實施方式中，所述上升底面可以用多層穿孔板材構成，其中各層通過預定距離的間隙分開，并且其中各層可具有不同的孔隙率。而且，在相鄰層之間，上方的層的孔隙率優(yōu)選高于下方的層的孔隙率。例如，當上升底面由三個層構成時，頂層優(yōu)選具有較高的孔隙率，而中間層具有中間孔隙率，底層具有較低的孔隙率。具有不同數量的層和孔隙率布置的其它變型也是可行和可想象的。在另一可選實施方式中，所述上升底面如果需要可以與實心室底面一起傾斜。通過向所述上升底面施加斜坡，可以沿著波浪行進方向改變所述上升底面的阻尼率，即，當上升底面的浸沒深度改變時，阻尼率也改變。如前面解釋的，上升底面優(yōu)選不深于破碎深度， 當其深于破碎深度時波浪可能不能被適當地破碎。
在另一可選實施方式中，所述上升底面的孔隙率可在下游改變。例如，所述上升底面的上游部分可具有較高的孔隙率，接著是中間孔隙率區(qū)段，隨后再次是具有較低孔隙率的區(qū)段。通過使上升底面的孔隙率發(fā)生變動，可以使理想孔隙率與沿著上升底面的任何給定點處的理想波浪高度相配，即，當波浪破碎并開始減少時下游部分的孔隙率可以較低，以便考慮波浪將消耗的較低能量。這樣，當波浪在波浪阻尼室上行進和前進時，孔隙率可以降低，以便更好地接納將隨著波浪消散在下游退出的低波浪高度條件。任何給定位置的實際孔隙率都可改變，但孔隙率范圍優(yōu)選在上述討論的相同范圍內。


圖1是示出本發(fā)明的波浪池的實施方式的俯視圖，該波浪池具有水平的底面區(qū)段，該底面區(qū)段下游(從左向右)是傾斜定向的斜向區(qū)段以及在破碎線之后的具有穿孔的上升底面的波浪阻尼室；圖2是沿圖1中的剖面A-A截取的剖面圖，其中示出最左端處的波浪發(fā)生器，該波浪發(fā)生器下游(從左到右)是水平底面區(qū)段和斜向區(qū)段，以及在破碎線之后的具有穿孔的上升底面的波浪阻尼室；圖3是沿圖1中的剖面C-C截取的剖面圖，其中示出最左端處的波浪發(fā)生器，該波浪發(fā)生器下游(從左到右)是水平底面區(qū)段和斜向區(qū)段，以及在破碎線之后的具有穿孔的上升底面的波浪阻尼室；圖4是沿圖1中的剖面B-B截取的剖面圖，其中示出最左端處的波浪發(fā)生器，該波浪發(fā)生器下游(從左到右)是水平底面區(qū)段和斜向區(qū)段，以及在破碎線之后的具有穿孔的上升底面的波浪阻尼室；圖5是沿圖1中的剖面A-A截取的剖面圖，其中示出最左端處的波浪發(fā)生器，該波浪發(fā)生器下游(從左到右)是水平底面區(qū)段和斜向區(qū)段，以及在破碎線之后的具有穿孔的上升底面的波浪阻尼室，其中示出了與波浪阻尼室的阻尼率相關的各種設計參數；圖6是三個不同初始波浪高度的合成波浪數Ki (阻尼率)相對于孔隙率的曲線圖， 其中根據波浪的高度，峰值阻尼率出現在不同孔隙率處；圖7是在具有三種不同孔隙率的三個不同的穿孔的上升底面上行進的波浪高度分布的比較圖，其中當孔隙率最佳時波浪高度最終達到零(由實線和黑色箭頭示出)；圖8包括一系列六幅圖，其中示出橫跨本發(fā)明的波浪池行進的單個波浪，該波浪池具有理想孔隙率的波浪阻尼室，其中波浪在破碎線處或附近破碎，并且隨著它橫跨波浪阻尼室而開始消散，其中波浪形狀和高度分布顯示出隨著時間的推移波浪將在從端壁反射回之后最終消散；圖9包括一系列六幅圖，其中示出橫跨本發(fā)明的波浪池行進的單個波浪，該波浪池具有零孔隙率的波浪阻尼室，該波浪阻尼室實質上是實心的上升底面，其中波浪在破碎線處或附近破碎，并且隨著波浪繼續(xù)橫跨波浪阻尼室波浪高度僅略微減小，然后隨著其被反射離開遠端壁，該波浪繼續(xù)以基本相同的高度和形狀行進；圖10包括一系列六幅圖，其中示出橫跨本發(fā)明的波浪池行進的單個波浪，該波浪池具有孔隙率為一的波浪阻尼室，該波浪阻尼室實質上是透明的底面，其中波浪在破碎線處或附近破碎，并且轉化成繼續(xù)橫跨波浪阻尼室的非破碎波濤，其中隨著時間的推移該波濤繼續(xù)并且反射離開遠端壁，其中該波濤繼續(xù)以基本相同的方式行進，其中形狀或高度稍微變化；圖11是本發(fā)明的波浪池的俯視圖，其中示出可沿著傾斜定向的斜向區(qū)段出現的水流樣式，該水流樣式由具有最佳孔隙率的上升底面的波浪阻尼室產生，其中斜箭頭表示沿著沿岸方向的水流樣式，從右向左的箭頭表示以相反方向行進的激流，向上的小箭頭表示有助于保持池的平衡的恢復流，其中箭頭的粗度表示這些水流相對于圖12和圖13中所示的水流的強度；圖12是本發(fā)明的波浪池的俯視圖，其中示出可沿著傾斜定向的斜向區(qū)段出現的水流樣式，該水流樣式由具有零孔隙率的上升底面的波浪阻尼室產生，其中斜箭頭表示沿著沿岸方向的水流樣式，從右向左的箭頭表示以相反方向行進的激流，向上的小箭頭表示保持池的平衡的恢復流，其中箭頭的粗度表示這些水流相對于圖11和圖13中所示的水流的強度；圖13是本發(fā)明的波浪池的俯視圖，其中示出可沿著傾斜定向的斜向區(qū)段出現的水流樣式，該水流樣式由具有孔隙率為一的上升底面的波浪阻尼室產生，其中斜箭頭表示沿著沿岸方向的水流樣式，從右向左的箭頭表示以相反方向行進的激流，向上的小箭頭表示保持池的平衡的恢復流，其中箭頭的粗度表示這些水流相對于圖11和圖12中所示的水流的強度；圖14是示出阻尼率相對于給定上升底面的孔隙率的曲線，其中示出針對三個不同浸沒深度比值(上升底面的深度除以上升底面下方的室底面的深度)上升底面的浸沒深度對阻尼率的作用；圖15是示出本發(fā)明的可選實施方式的剖面圖，其中示出具有多層的上升底面的波浪阻尼室，其中各個層具有不同的孔隙率；圖16是示出本發(fā)明的可選實施方式的剖面圖，其中示出具有斜向上升底面和斜向室底面的波浪阻尼室；圖17是示出本發(fā)明的可選實施方式的俯視圖，其中示出具有上升底面的波浪阻尼室，其中該上升底面的孔隙率從破碎線朝向池的端壁變化；以及圖18是示出在本發(fā)明的波浪阻尼室尤其是上升底面上傳播的波浪的剖面圖，其中能量吸收渦流和漩渦被示出為形成在上升底面的上方和下方并由波浪形成的變化狀況產生。
具體實施例方式圖1是俯視圖，圖2至4是剖視圖，其中示出了本發(fā)明的波浪池1的實施方式，該波浪池優(yōu)選具有第一端2 (在圖1至4的最左端示出)和第二端4 (在圖1至4的最右端示出)。優(yōu)選地，波浪池1被構造成與具有下底面和端壁以及側壁的大的游泳池非常相似，它優(yōu)選由混凝土或設置到地面中的其它傳統(tǒng)材料制成。優(yōu)選沿著一側(沿圖1的頂部示出) 延伸有第一側壁6，并且優(yōu)選沿著相對側(沿圖1的底部示出)延伸有第二側壁8。第二端 4優(yōu)選包括端壁12，但也可設想具有沿著第二端4延伸的帶斜坡的海灘、暗礁或水岸線的實施方式。在俯視圖中，波浪池1優(yōu)選為矩形形狀，但這不是必須的，即側壁也可形成角度。在該優(yōu)選實施方式中，一個或多個波浪發(fā)生器3優(yōu)選位于第一端2處，所述一個或多個波浪發(fā)生器能向波浪池1中的水體7釋放足以產生周期性波浪5 (在圖2至4中示出) 的能量和/或一團水流，該周期性波浪5行進通過水體7并且橫跨波浪池1。波浪發(fā)生器3 可以為任何傳統(tǒng)類型，例如現有技術中已知的機械地、液壓地或氣動地操作的波浪發(fā)生器。 優(yōu)選地，波浪發(fā)生器3具有足夠的功率，以便產生橫跨波浪池1行進的大的可沖浪品質的波浪。波浪池1優(yōu)選包括第一上游波浪形成部9，該第一上游波浪形成部9優(yōu)選包括基本水平的底面11，該底面11之后為下游的斜向區(qū)段13，該斜向區(qū)段13作用在波浪5上以使它們開始破碎，即沿著圖1中所示的破碎線10或在該破碎線10附近破碎。在圖1至4中， “下游”是指從第一端2向第二端4即在這些圖中從左向右延伸的方向。水平的底面11優(yōu)選從第一端2向下游基本水平地延伸預定距離，斜向區(qū)段13優(yōu)選在該預定距離處開始向上傾斜，其中斜向區(qū)段13優(yōu)選相對于波浪5的行進方向傾斜地定向，因此水平底面11向下游延伸的距離將取決于下游斜向區(qū)段13延伸多遠，這在波浪池1的不同側不同。例如，在圖1 所示的實施方式中，在第一端2和斜向區(qū)段13之間延伸的最短距離沿著第一側壁6 (沿剖面B-B)，在第一端2和斜向區(qū)段13之間延伸的最長距離沿著第二側壁8 (沿剖面C-C)。優(yōu)選地，沿著水平底面11在第一端2和斜向區(qū)段13之間延伸的最短距離為約20到25英尺， 這可沿著第一側壁6出現，這使得足夠尺寸和幅度的波浪5能在被斜向區(qū)段13影響之前形成和傳播，即，水平底面11優(yōu)選延伸至少20至25英尺以使得能夠適當地形成具有4至5 英尺的高度的波浪。根據用于任何給定應用的期望波浪高度該距離可以更短或更長。盡管水平底面11優(yōu)選基本是水平的，但本發(fā)明也可設想使水平底面11設置有小的斜度而不脫離本發(fā)明的范圍，即，誤差將允許水平底面11以在池1的距離上增加的漸進的向上斜度，或者以在池1的距離上開始向上傾斜的漸進的向下的斜度等開始。在任何情況下，斜向區(qū)段13都優(yōu)選具有斜度，以使它能作用在波浪5上以便使所述波浪在橫跨波浪池1行進時開始破碎并且向前溢出，其中斜向區(qū)段13的斜度決定所形成的破碎波浪的特性和特征，即，它們是溢出型波浪還是滾筒型波浪等。斜向區(qū)段13的斜度優(yōu)選設計成使得波浪的尺寸和品質最佳，從而可產生適于沖浪的波浪。例如，當斜度較緩時，例如低于5%，可以形成溢出型波浪，而當斜度較陡時，例如在5%至10%之間，通常將形成滾筒型波浪。當斜度較高時，傾向于形成提阿胡瀑(Teahup00)波浪。出于這些原因，根據希望產生的波浪類型，斜向區(qū)段13的斜度優(yōu)選大致在大約和10%之間(沿著波浪行進方向)。例如，為了產生具有約八秒的波浪周期的溢出型波
浪，斜向區(qū)段13的優(yōu)選斜度為約5%或更少，但實際斜度可能取決于期望的波浪高度和波浪長度(其中波浪長度取決于波浪周期和池深度)。另一方面，為了產生具有約十五秒的波浪周期的滾筒型波浪，斜向區(qū)段13的優(yōu)選斜度為在約5%和10%之間，但同樣，實際斜度可能最終取決于期望的波浪高度和波浪長度(其中波浪長度取決于波浪周期和池深度)。第一波浪形成部9中的水平底面11的優(yōu)選深度(在圖5中標示為“池深度”，在其他情況下始終用(?、杌駾p表示)取決于下面將討論的若干因素。目前，可以說的是，水平底面11的池深度或dft優(yōu)選大約為將在波浪形成部9中傳播的波浪的期望高度的三倍。由于用于沖浪目的的理想高度優(yōu)選在約三英尺和八英尺之間，水平底面11的優(yōu)選深度或^尤選為約九英尺至二十四英尺，這取決于待制造的波浪的實際尺寸。實際情況是，可以看出，水平底面11的深度以及斜向區(qū)段13的斜度將一起決定斜向區(qū)段13在到達其最大高度之前必須在波浪行進方向上延伸的長度，該最大高度優(yōu)選位于破碎深度處，即位于波浪將開始破碎并且繼續(xù)向前移動的點。例如，如果水平底面11的深度為九英尺，斜向區(qū)段的斜度為10%，并且破碎深度為三英尺，則斜向區(qū)段13的長度將必須為約六十英尺(這基于一比十的斜度比，六英尺的深度差的十倍)。同樣，如果水平底面11的深度為二十四英尺，斜向區(qū)段的斜度為5%，并且破碎深度為八英尺，則斜向區(qū)段13 的長度將為約三百二十英尺(這基于一比二十的斜度比，十六英尺的深度差的二十倍)。由于這些原因，可以看出，池1中的斜向區(qū)段13的尺寸和長度將很大程度上取決于波浪池1 是被設計成產生滾筒型波浪還是產生溢出型波浪。為此，已經發(fā)現，出于建造成本的考慮， 經常希望建造具有產生滾筒型波浪的更陡的斜向區(qū)段而非具有產生溢出型波浪的較緩的斜向區(qū)段的波浪池。應當指出，由于斜向區(qū)段13優(yōu)選相對于波浪行進方向傾斜定向，該斜向區(qū)段13的從一端到另一端的實際長度實際上長于任何給定橫截面處的斜向區(qū)段13的距離。在上述第一實施例中，即使斜向區(qū)段13在距第一端2 二十英尺處開始向上傾斜(沿著第一側壁 6)，斜向區(qū)段13也可能在相對側不開始向上傾斜，直至距第一端2 —百二十英尺時(沿著第二側壁8)為止。而且，其程度取決于斜向區(qū)段的傾斜角和波浪池1的整體寬度。例如，如果波浪池1寬五十英尺，傾斜角為四十五度，則可以看到，斜向區(qū)段13將開始沿第二側壁8比沿第一側壁6向下游多向上傾斜五十英尺。實際情況是，在上述實施例中，斜向區(qū)段13的實際長度(沿波浪行進方向)將為約一百一十英尺，即，六十英尺加五十英尺，以便考慮斜向區(qū)段的傾斜角。然而，應當看到，也可以設想具有這種底面的波浪池，即，該底面具有連續(xù)的斜度，而非水平底面以及隨后的斜向區(qū)段，在這種情況下，池的長度和尺寸會在某種程度上減少。當然，如下面將要更詳細地討論的，本發(fā)明的一個目的是當波浪池1中生成的波浪朝向第二端4溢出或破碎時對該波浪進行阻尼，因此，優(yōu)選地，斜向區(qū)段13在正好到達池中的靜止平均水位之前終止。實際上，優(yōu)選地，斜向區(qū)段13在該斜向區(qū)段13的斜度的破碎深度處終止。在這方面，為了有助于確保波浪在被波浪阻尼室19阻尼之前適當地破碎，斜向區(qū)段13優(yōu)選在第一端2的下游向上延伸足夠的距離，其中斜向區(qū)段優(yōu)選在破碎深度處終止，在大多數情況下，該深度為沿著破碎線10延伸的深度。該點或深度可以通過考慮現有技術中已知的若干數量的因素來在數學上估計/ 確定，所述因素包括波浪長度、波浪周期、波浪高度、池深度、傾斜斜度、波浪形狀等。一般而言，下列計算是估計/確定給定波浪的破碎深度所必須的。該破碎深度指數(破碎高度和破碎深度之間的比值)限定如下Yb = Hb/db, (1)其中Hb是破碎點處的波浪高度，db是破碎點處的水深度。為了計算破碎深度指數， 我們可以使用下列公式
權利要求
1.一種波浪池，在所述波浪池中具有水體，所述水體具有靜止平均水位，所述波浪池包括基本位于所述波浪池的第一端處的波浪發(fā)生器，所述波浪發(fā)生器用于產生從所述第一端橫跨所述水體朝向第二端行進的波浪，所述第二端與所述第一端相對；第一池部分，所述第一池部分包括沿所述第二端的方向從所述第一端延伸的底面，所述底面包括斜向區(qū)段，所述斜向區(qū)段至少向上延伸到所述斜向區(qū)段的破碎深度處；第二池部分，所述第二池部分從所述斜向區(qū)段朝向所述第二端延伸，并包括波浪阻尼室，所述波浪阻尼室基本位于所述斜向區(qū)段和所述第二端之間；以及其中，所述波浪阻尼室包括實心下底面以及在所述實心下底面上方的穿孔的上升底面，其中，所述上升底面具有在0< γ <0.5的范圍內的預定孔隙率(Y)，所述預定孔隙率有助于阻尼橫跨所述波浪阻尼室行進的波浪。
2.如權利要求1所述的波浪池，其中，所述第一池部分包括水平區(qū)段，所述水平區(qū)段在下游跟隨有所述斜向區(qū)段，其中，所述斜向區(qū)段相對于波浪的行進方向傾斜定向。
3.如權利要求1所述的波浪池，其中，所述斜向區(qū)段在基本等于其破碎深度的最大高度處達到最高點，并且其中，所述上升底面從所述斜向區(qū)段基本水平地延伸至所述第二端， 并且定位成不深于所述斜向區(qū)段的破碎深度。
4.如權利要求1所述的波浪池，其中，所述上升底面具有在0.05< γ <0.25的范圍內的孔隙率。
5.如權利要求1所述的波浪池，其中，所述上升底面的孔隙率基于下列公式確定
6.如權利要求1所述的波浪池，其中，所述下底面在所述上升底面之下延伸的距離大約為所述上升底面在所述水體的靜止平均水位之下延伸的距離的二至四倍。
7.如權利要求2所述的波浪池，其中，所述上升底面的孔隙率在約0.05至0. 25之間的范圍內，所述下底面在所述上升底面之下延伸的距離大約為所述上升底面在所述水體的靜止平均水位之下延伸的距離的2. 5至3倍。
8.如權利要求7所述的波浪池，其中，所述第一池部分的所述水平區(qū)段的深度在約9英尺至24英尺之間的范圍內，其中，所述斜向區(qū)段的斜度在約5%至10%之間的范圍內，從而能夠在所述波浪池中制造高度為約3英尺至8英尺的滾筒型波浪，并且其中所述上升底面的深度能夠在所述水體的靜止平均水位下方約1. 8英尺至5英尺之間的范圍內，所述下底面在所述上升底面之下約3. 6英尺至20英尺之間的范圍內延伸。
9.如權利要求2所述的波浪池，其中，所述上升底面的孔隙率在約0.10至0. 30之間的范圍內，所述第一池部分的所述水平區(qū)段的深度在約9英尺至M英尺之間的范圍內，其中，所述斜向區(qū)段的斜度小于約5%，從而能夠在所述波浪池中制造高度為約3英尺至8英尺的溢出型波浪，并且其中所述上升底面的深度在所述水體的靜止平均水位下方約3. 7英尺至10英尺之間的范圍內，所述下底面在所述上升底面之下約7英尺至30英尺之間的范圍內延伸。
10.如權利要求1所述的波浪池，其中，所述上升底面通過使在所述上升底面上方和下方延伸的能量吸收渦流和漩渦生成邊界層來吸收所述波浪池中的波浪的能量。
11.如權利要求1所述的波浪池，其中，在操作時，由所述波浪發(fā)生器產生的波浪的高度大于或等于在所述水體的靜止平均水位下方的所述上升底面的深度。
12.如權利要求1所述的波浪池，其中，所述上升底面包括下列特征中的至少一個特征1)第一和第二層，其中所述第一層的孔隙率大于所述第二層的孔隙率；2)第一和第二層，其中所述第一層的孔隙率大于所述第二層的孔隙率，所述第一層在所述第二層上方延伸，所述第一和第二層之間設有預定空間；3)所述上升底面的孔隙率在其不同部位而不同；4)所述上升底面在靠近所述第二端處的孔隙率小于在靠近所述第一端處的孔隙率；5)所述上升底面沿斜線延伸；以及6)所述上升底面和下底面沿斜線延伸。
13.—種阻尼波浪池中的波浪的方法，在所述波浪池中具有水體，所述水體具有靜止平均水位，所述方法包括設置基本位于所述波浪池的第一端處的波浪發(fā)生器；產生從所述第一端橫跨所述水體朝向基本與所述第一端相對的第二端行進的波浪；允許波浪行進通過第一池部分，所述第一池部分包括底面，所述底面具有斜向區(qū)段，所述斜向區(qū)段從所述第一端朝向所述第二端基本向上延伸，并使得波浪在所述斜向區(qū)段處或所述斜向區(qū)段附近開始破碎；允許波浪行進通過第二池部分，所述第二池部分包括基本位于所述斜向區(qū)段和所述第二端之間的波浪阻尼室，其中所述波浪阻尼室包括下底面和位于所述下底面上方的穿孔的上升底面，其中所述上升底面具有預定孔隙率；以及使得波浪被所述上升底面作用，其中通過產生在所述上升底面上方和下方延伸的能量吸收渦流和漩渦的邊界層而對波浪進行阻尼。
14.如權利要求13所述的方法，其中，當波浪行進通過所述第一池部分時，它們行進通過在下游繼以所述斜向區(qū)段的水平區(qū)段，其中所述斜向區(qū)段至少向上延伸到所述斜向區(qū)段的破碎深度處，并且所述斜向區(qū)段相對于波浪的行進方向傾斜定向，其中所產生的波浪傾向于相對于波浪的行進方向傾斜地破碎。
15.如權利要求13所述的方法，其中，波浪在所述斜向區(qū)段的頂部處或該頂部附近開始破碎，所述斜向區(qū)段在基本等于其破碎深度的最大高度處達到最高點，其中所述上升底面從所述斜向區(qū)段的頂部朝向所述第二端基本水平地延伸。
16.如權利要求13所述的方法，其中，波浪在所述上升底面上行進，所述上升底面具有在0.05 < γ < 0.25范圍內的孔隙率。
17.如權利要求13所述的方法，其中，波浪在所述上升底面上行進，所述上升底面具有基于下列公式確定的孔隙率K = F r,^,L,τ,ξ,其中K是阻尼率，Y是所述上升底面的孔隙率，(!^ /(^是所述上升底面的深度相對于所述上升底面與所述下底面之間的距離的比值，11/(1^是相對于所述第一池部分的最大深度的入射波浪高度，L是波浪長度，T是波浪周期，碎浪形狀由碎波ξ b限定。
18.如權利要求13所述的方法，其中，波浪在所述上升底面上行進，所述上升底面在所述下底面上方一距離處延伸，該距離大約為所述上升底面在所述水體的靜止平均水位之下延伸的距離的二至四倍。
19.如權利要求13所述的方法，其中，允許波浪朝向所述第二端行進，并允許所述波浪被位于所述第二端的端壁反射，其中所述波浪阻尼室有助于減少否則可能在所述波浪池中出現的反射和激流。
20.如權利要求13所述的方法，其中，在操作時，由所述波浪發(fā)生器產生的波浪的高度大于或等于在所述水體的靜止平均水位下方的所述上升底面的深度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于阻尼波浪的方法和設備，該設備優(yōu)選包括波浪池，該波浪池具有兩個部分，即第一波浪形成部分，其具有相對于波浪的行進方向傾斜定向的斜向區(qū)段，該斜向區(qū)段使波浪開始破碎；以及第二波浪阻尼部分，其具有較深的實心室底面和位于該實心室底面上方的穿孔的上升底面，以用于在波浪開始破碎之后阻尼波浪。在設計阻尼系統(tǒng)時考慮上升底面的包括其孔隙率、其深度(相當于室深度)的特性，以及包括波浪高度和形狀的待阻尼的波浪的特征，該阻尼系統(tǒng)基本消散波浪，這又減少了可能干涉下次到來的波浪的波浪反射和激流，由此有助于以高的頻率維持沖浪品質的波浪，而不增加池尺寸。
文檔編號A47K3/10GK102307507SQ200980155275
公開日2012年1月4日 申請日期2009年11月25日 優(yōu)先權日2008年11月25日
發(fā)明者亨德里克·迪爾克·凡·埃廷格, 托馬斯·J·勒希特費爾德, 迪爾克·巴斯滕霍夫 申請人:亨德里克·迪爾克·凡·埃廷格, 托馬斯·J·勒希特費爾德, 迪爾克·巴斯滕霍夫