利用沿彎曲的交錯(cuò)線(xiàn)延伸的交錯(cuò)的波浪發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生適于沖浪的波浪的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及波浪池的領(lǐng)域，并且特別涉及下列一種波浪池，該波浪池包括利用按 循序沿彎曲的交錯(cuò)線(xiàn)延伸的多個(gè)交錯(cuò)的波浪發(fā)生器，其中，間隔壁在每一個(gè)波浪發(fā)生器的 前部向前延伸，間隔壁使各個(gè)波狀區(qū)段能夠被形成和合并在一起以形成沿海岸線(xiàn)破碎的合 成波。
【背景技術(shù)】
[0002] 成為良好的沖浪者需要本能、技能與實(shí)踐的組合，以及學(xué)會(huì)隨著沖浪板向前掠過(guò) 波浪而在站在縱向取向的沖浪板上的同時(shí)進(jìn)行不斷的調(diào)整，使得在沖浪者學(xué)會(huì)并進(jìn)行調(diào)整 以便開(kāi)拓出適當(dāng)?shù)穆窂綍r(shí)，他或她可保持平衡并且以恰好的速度和角度向前推進(jìn)。在該方 面中，沖浪要求沖浪者將該板保持處于不斷改變平衡的狀態(tài)中，同時(shí)維持對(duì)于他或她相對(duì) 于該板的位置以及板的相對(duì)于波浪的位置的持續(xù)認(rèn)知，其中，板和沖浪者在以多種角度并 沿多種方向向前移動(dòng)時(shí)是被同步在一起的，并且利用移動(dòng)波浪的傾斜表面和重力來(lái)執(zhí)行操 縱（maneuver)〇
[0003] 由于需要仔細(xì)地使這些運(yùn)動(dòng)同步化，因此，重要的是，板于其上行進(jìn)的波浪具有足 夠大的尺寸、形狀和質(zhì)量以使沖浪者產(chǎn)生足夠大的速度并利用在波浪上形成的斜坡、轉(zhuǎn)變、 部段和中空管以便在其上執(zhí)行多種技巧和操縱。此外，板在其上行進(jìn)并且徑直穿過(guò)的波浪 表面必須是足夠平滑的并且沒(méi)有湍流和不連續(xù)性，以使沖浪者能夠執(zhí)行預(yù)期操縱，其中，如 果在波浪的結(jié)構(gòu)中存在任何參差不齊，例如脊部、角度、波紋（ripple)、旋渦、突變（chop) 等，則波浪將難于被操縱越過(guò)以及難于在其上保持平衡。而且，基于標(biāo)準(zhǔn)沖浪板的包括其整 個(gè)寬度、長(zhǎng)度和厚度的尺寸，波浪的平滑部分是充分大/寬的，使得該板可被波浪結(jié)構(gòu)完全 支承住是關(guān)鍵的，其中，當(dāng)板掠過(guò)并操縱越過(guò)該波浪時(shí)，沖浪者隨后能夠進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)以 便在執(zhí)行感興趣的操縱時(shí)保持平衡并向前移動(dòng)。如果不存在過(guò)多的湍流，例如，如果波浪的 平滑部分并不是足夠大/寬的，則板會(huì)被偏斜或誤導(dǎo)，這會(huì)迫使沖浪者必須進(jìn)行快速的補(bǔ) 償調(diào)整，這會(huì)提高發(fā)生翻倒的可能性。
[0004] 由于標(biāo)準(zhǔn)沖浪板的尺寸（其通常為約18英寸至20英寸（40cm至50cm)寬、且約2 英寸至3英寸（5cm至7cm)厚、且為約70英寸至120英寸（2米至3米）長(zhǎng)）及其可呈錐 形或曲線(xiàn)形以有助于進(jìn)行切開(kāi)（carving)的形狀，因此，令人滿(mǎn)意的是，波浪的平滑部分應(yīng) 該是足夠?qū)挼囊灾С羞@個(gè)寬度及板的各種各樣的運(yùn)動(dòng)。例如，如果存在每隔約12至24英 寸（30至60cm)間隔開(kāi)的大型波紋、撞擊或突變，則當(dāng)板遇到這些形成物時(shí)，沖浪者將必須 利用更為保守的（最低限度的操縱）姿態(tài)，膝蓋彎曲（以便充當(dāng)緩沖器），并且在沖浪者向 前行進(jìn)時(shí)進(jìn)行快速的調(diào)整，以便將板保持在其適當(dāng)?shù)穆窂缴喜⒈苊夥埂?shí)際上，在低質(zhì)波 浪上沖浪的顯著缺點(diǎn)之一是，板自身會(huì)被不期望地偏斜，例如如在板的尖端進(jìn)入突變中時(shí)， 在該情況下，板的鼻部會(huì)潛入到水中，這在沖浪語(yǔ)言（surfspeak)中，被稱(chēng)之為"向波谷俯 沖"，并且將往往導(dǎo)致翻倒。
[0005] 過(guò)去，由于世界上僅存在天然地形成質(zhì)量可沖浪的波浪的幾個(gè)地方，因此，對(duì)于沖 浪者而言，必須行進(jìn)很長(zhǎng)的距離來(lái)沖浪。并且時(shí)常地，理想的天氣狀況存在的時(shí)機(jī)會(huì)是相對(duì) 少的，從而使得沖浪者難于從事他們的體育運(yùn)動(dòng)并且捕獲住大型的波浪。并且，鑒于缺少可 用資源，因此大部分的沖浪者已經(jīng)將更為注重利用波浪池來(lái)形成人造波浪。
[0006] 波浪池是在其中形成波浪以便對(duì)海洋中的波浪進(jìn)行模擬的人造水體。波浪池通常 具有處于一端的波浪發(fā)生裝置和定位于另一端的人造的傾斜"海灘"，其中，波浪發(fā)生裝置 在水中形成擾動(dòng)，這些擾動(dòng)產(chǎn)生從一端行進(jìn)至另一端的波浪，例如周期波浪。海岸線(xiàn)的基底 優(yōu)選地是傾斜向上的，以致當(dāng)波浪接近時(shí)，該基底導(dǎo)致波浪改變形狀并"拍擊"在海灘上。
[0007] 傳統(tǒng)波浪池的缺點(diǎn)之一是它們通常是大型的并且因此需要大量的陸地，并由此是 建造相對(duì)昂貴的。另外，為了產(chǎn)生可沖浪的大型波浪，則該池不僅必須是大型的，而且波浪 發(fā)生器自身也必須是較大的且是較為大功率的以便推動(dòng)更多的水來(lái)形成預(yù)期可沖浪的波 浪。一些波浪池已經(jīng)被建造有沿深端并排定位的多個(gè)波浪發(fā)生器，這多個(gè)波浪發(fā)生器能夠 被同時(shí)啟動(dòng)以便產(chǎn)生從深端向淺端行進(jìn)的單個(gè)波浪。通常，在這種情況下，每一個(gè)波浪發(fā)生 器均被同時(shí)啟動(dòng)以便同時(shí)形成前進(jìn)越過(guò)該池并破碎的單個(gè)合成波。
[0008] 在Cohen的美國(guó)專(zhuān)利No. 5, 342, 145中，示出了具有用于產(chǎn)生卷躍型波浪的有角礁 石（reef)的波浪發(fā)生設(shè)施，其中，沿該礁石的離岸側(cè)成傾斜角度地設(shè)置多個(gè)波浪發(fā)生器， 以便按順序產(chǎn)生多個(gè)波浪，其中，波浪被隨后合并在一起以形成沿該礁石側(cè)向剝離（peel) 的單個(gè)波浪。在Cohen中，波浪發(fā)生器是交錯(cuò)的并被相對(duì)于移動(dòng)波浪的前部或波峰成傾斜 角度地定位，并且同樣，該礁石沿同一傾斜角度延伸，使得當(dāng)波浪前進(jìn)時(shí)，它們將側(cè)向地剝 離并越過(guò)該礁石破碎。
[0009] 然而，Cohen的一個(gè)缺點(diǎn)是，波浪發(fā)生器定位在露天水面中，并未對(duì)波浪區(qū)段將如 何形成并且合并在一起以形成單個(gè)合成波作出任何規(guī)定。由于波浪發(fā)生器面對(duì)露天水面， 并且它們產(chǎn)生的多個(gè)波浪區(qū)段必須在露天池中合并在一起，因此，沿會(huì)聚區(qū)域會(huì)產(chǎn)生自然 力和包括不合乎要求的渦流和流動(dòng)轉(zhuǎn)向（flowsheer)的擾動(dòng)，其會(huì)妨礙形成平滑的可沖浪 的波浪。Cohen并未考慮到的是，當(dāng)這些波浪區(qū)段會(huì)聚并出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，這些運(yùn)動(dòng)將負(fù)面地影 響隨后而來(lái)的波浪的短期形成，其中，隨后出現(xiàn)（例如處于約45秒時(shí)間范圍內(nèi)）的任何波 浪將遇到顯著的不穩(wěn)定因素，例如，波紋、突變和旋渦等，這些不穩(wěn)定因素是易變的并因此 不適用于沖浪。此外，通過(guò)產(chǎn)生這種擾動(dòng)而消耗的能量會(huì)減小預(yù)期波浪的整體尺寸、高度和 幅度。
[0010] 在Leigh的美國(guó)專(zhuān)利No. 3, 350, 724中，示出了一種用于在水體中產(chǎn)生人造波浪的 方法和設(shè)備，其中，示出了用于產(chǎn)生合并在一起的各個(gè)波浪的多個(gè)波浪發(fā)生器。根據(jù)Leigh， 每一個(gè)波浪發(fā)生器均設(shè)置有向前延伸的一對(duì)傾斜壁，從而致使波浪在它們向前行進(jìn)時(shí)拉 長(zhǎng)，使得一旦波浪合并在一起，它們就形成單個(gè)合成波，該單個(gè)合成波帶有比組合的波浪發(fā) 生器的寬度長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)前部。通過(guò)使每一個(gè)波浪發(fā)生器的前部中的壁大致對(duì)齊，波浪將必然 隨著它們向前行進(jìn)而展開(kāi)并拉長(zhǎng)，根據(jù)Leigh，這考慮到了被形成為大致細(xì)長(zhǎng)的波浪，由此， 使得利用較少且較短的波浪發(fā)生器形成較長(zhǎng)的波浪成為可能，這根據(jù)Leigh"大幅度地"減 少了該設(shè)施的"成本、復(fù)雜度和動(dòng)力需求"。根據(jù)Leigh，所實(shí)現(xiàn)的目的是通過(guò)使壁向外傾斜 成看似60度至70度，需要較少的波浪發(fā)生器沿該沙灘產(chǎn)生具有相同長(zhǎng)度的波浪。
[0011] 然而，Leigh的一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)是，由于壁傾斜成這種角度，因此，波浪將展開(kāi)并 且過(guò)度地拉長(zhǎng)，從而在每一個(gè)波浪均向前行進(jìn)時(shí)產(chǎn)生相當(dāng)大的側(cè)向或直線(xiàn)行進(jìn)的速度分量 (即，在沿著波峰直線(xiàn)行進(jìn)的方向上），其中，波浪將最終徑向向外循弧線(xiàn)行進(jìn)并且用力彼 此碰撞，而非平滑地合并在一起以形成均勻的合成波。即，當(dāng)波浪向前行進(jìn)時(shí)，它們不僅將 在大致呈弧形的運(yùn)動(dòng)中行進(jìn)，即，徑向向外行進(jìn)，而且它們還將在它們沿壁的角度行進(jìn)時(shí)變 寬且拉長(zhǎng)，其中，側(cè)向的直線(xiàn)行進(jìn)的速度矢量將被形成，使得當(dāng)相鄰的波浪會(huì)聚在一起時(shí)， 它們將在具有顯著的力量和效果的情況下不可避免地彼此碰撞，這會(huì)形成會(huì)防止形成平滑 的可沖浪的波浪的附加湍流。
[0012] 同樣，憑借能量守恒定律，由Leigh形成的波浪的拉長(zhǎng)導(dǎo)致波浪在它們向前行進(jìn) 時(shí)在高度/幅度方面顯著降低。即，借助于波浪拉長(zhǎng)，波浪的能量將必定沿更大的距離展 開(kāi)，這必然降低波浪的高度。此外，由彼此干涉并彼此碰撞的波浪所導(dǎo)致的額外的湍流和擾 動(dòng)將致使波浪為能量重新定向，從而進(jìn)一步導(dǎo)致波浪高度和幅度的降低。因此，不僅波浪的 高度/幅度將被隨著時(shí)間的流逝而降低，而且，將需要附加的能量來(lái)形成具有相同尺寸的 合成波。
[0013] 出于上述原因，存在一種需要來(lái)設(shè)計(jì)和構(gòu)建利用多個(gè)波浪發(fā)生器的波浪池，這多 個(gè)波浪發(fā)生器沿其深端并排定位以便產(chǎn)生波浪區(qū)段，這些波浪區(qū)段在它們向前行進(jìn)時(shí)適當(dāng) 地合并在一起以便形成單個(gè)波浪，該單個(gè)波浪在它們沿海濱剝離并破碎之前是足夠平滑的 以便用于沖浪并且克服了前述波浪池設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明呈現(xiàn)出了相對(duì)于包括并排定位的多個(gè)波浪發(fā)生器的在先波浪池設(shè)計(jì)的改 進(jìn)，該改進(jìn)在于，通過(guò)將波浪區(qū)段合并在一起形成的合成波是高質(zhì)量的可沖浪的波浪，該波 浪由于改進(jìn)的波浪產(chǎn)生和定位等而具有較少的表面不穩(wěn)定性或不具有表面不穩(wěn)定性。本 發(fā)明的波浪池優(yōu)選地具有相對(duì)深的端部和相對(duì)淺的端部，其中，波浪發(fā)生器沿深端定位，并 且海岸線(xiàn)沿淺端定位，其中，傾斜的淺水基底在深端與淺端之間延伸，并且在本發(fā)明中，波 浪發(fā)生器優(yōu)選地沿彎曲的交錯(cuò)線(xiàn)取向，該彎曲的交錯(cuò)線(xiàn)相對(duì)于波浪前部的側(cè)向直線(xiàn)行進(jìn)方 向成傾斜角度，其中，波浪發(fā)生器同樣是交錯(cuò)的，并且具有在每一個(gè)的前部延伸的一對(duì)間隔 壁，以致按順序逐一地運(yùn)轉(zhuǎn)波浪發(fā)生器，波浪區(qū)段將合并在一起以形成適于沖浪的平滑成 形的合成波。通過(guò)在每一個(gè)波浪發(fā)生器的前部設(shè)置間隔壁，其間具有有限的向外消逝角 (fadeangle)，將允許波浪區(qū)段在不損失相當(dāng)大的高度/幅度的情況下且在不像在Leigh 中一樣過(guò)度拉長(zhǎng)的情況下適當(dāng)?shù)匦纬伞＿@還有助于降低相鄰波浪區(qū)段之間的波浪高度差， 其中，最終結(jié)果是它們可合并以產(chǎn)生具有減少的湍流和減少的波能損失且波浪高度/幅度 減少量最小等的合成波。
[0015] 盡管不同的池構(gòu)造均是可能的，但優(yōu)選的實(shí)施例具有沿彎曲的交錯(cuò)線(xiàn)延伸的波浪 發(fā)生器，在深端與淺端之間延伸有傾斜的淺水基底，并且其中，破碎線(xiàn)（breakline)同樣沿 相似的彎曲路徑延伸，例如大致平行于彎曲的交錯(cuò)線(xiàn)延伸，其中，淺水基底在它們之間延伸 并有助于致使波浪朝向海濱傾斜地破碎，其中，所形成的波浪將向前傾斜地破碎并隨后側(cè) 向剝離越過(guò)池的寬度。
[0016] 優(yōu)選地，波浪發(fā)生器沿彎曲的交錯(cuò)線(xiàn)定位，使得一系列中的每一個(gè)連續(xù)的波浪發(fā) 生器比前一波浪發(fā)生器定位于更為下游的位置處，并且以相對(duì)于緊鄰的前一波浪發(fā)生器成 略微更大的角度定位。例如，第二波浪發(fā)生器優(yōu)選地比第一波浪發(fā)生器定位于更為下游的 位置處并且以略微更大的角度定位，并且第三波浪發(fā)生器優(yōu)選地比第二波浪發(fā)生器定位于 更為下游的位置處并且以略微更大的角度定位，其中，該系列中的最后一個(gè)波浪發(fā)生器將 比該系列中的任一在前波浪發(fā)生器定位于更為下游的位置處并且相對(duì)于前一波浪發(fā)生器 以略微更大的角度定位。
[0017] 在該方面中，該系列中的每一個(gè)波浪發(fā)生器之間的角度優(yōu)選地與用于每一個(gè)波浪 發(fā)生器的間隔壁的向外消逝角相同，其中，波浪發(fā)生器的取向和位置以此方式有助于形成 彎曲的交錯(cuò)線(xiàn)，并且有助于波浪的整體結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。波浪發(fā)生器優(yōu)選地沿彎曲的交錯(cuò)線(xiàn)而 非筆直的交錯(cuò)線(xiàn)定位。
[0018] 在多個(gè)波浪發(fā)生器以此方式并排定位的情況下，可看出的是，每一個(gè)波浪發(fā)生器 均可被按順序逐一地啟動(dòng)，它們之間具有預(yù)定的時(shí)間間隔，其中，在與將向前行進(jìn)的相鄰的 波浪區(qū)段合并之前，每一個(gè)波浪區(qū)段將需要時(shí)間來(lái)向前前進(jìn)并適當(dāng)?shù)匕l(fā)展。再者，由于波浪 發(fā)生器優(yōu)選地是大致交錯(cuò)的，并且沿彎曲的交錯(cuò)線(xiàn)定位，因此可看出的是，為了使波浪區(qū)段 適當(dāng)?shù)睾喜?，每一個(gè)波浪發(fā)生器的啟動(dòng)均將必須被定時(shí)并且考慮每一個(gè)波浪區(qū)段在于其端 部與相鄰的波浪區(qū)段合并之前向前行進(jìn)穿過(guò)間隔壁所花費(fèi)的時(shí)間，該相鄰的波浪區(qū)段由該 系列中的相鄰波浪發(fā)生器形成。
[0019] 本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面是在每一個(gè)波浪發(fā)生器的前部向前延伸的一對(duì)間隔壁的 存在，其有助于限制波浪區(qū)段的在它們于合并之前向前行進(jìn)時(shí)的能量。每一對(duì)間隔壁優(yōu)選 地沿波浪區(qū)段的行進(jìn)方向向前延伸，以致它們有助于限制波浪區(qū)段及其能量，其中，在波浪 區(qū)段向前行進(jìn)時(shí)，大致維持住波浪區(qū)段的長(zhǎng)度、尺寸（高度/幅度）和形狀，同時(shí)在與該系 列中的其它波浪區(qū)段合并之前給予它們足夠多的時(shí)間發(fā)展。這樣一來(lái)，當(dāng)波浪區(qū)段合并 時(shí)，它們優(yōu)選地沿大致相同的方向、以大致相同的速度行進(jìn)，并且可在尺寸和形狀方面是大 致相同的，這可有助于避免出現(xiàn)不合乎要求的擾動(dòng)、干涉、和湍流，例如過(guò)大的渦流、流動(dòng)轉(zhuǎn) 向、以及橫向或次級(jí)波浪等，其中，可由此基本上保持住合成波的尺寸和形狀。同時(shí)，在優(yōu)選 實(shí)施例中，由于每一個(gè)波浪發(fā)生器及其間隔壁相對(duì)于彼此略微傾斜，因此，在每一對(duì)間隔壁 之間通常設(shè)置有微小的消逝角，其中，在每一對(duì)間隔壁之間延伸的角度匹配該系列中的相 鄰波浪發(fā)生器之間的角度。
[0020] 基于上述內(nèi)容，間隔壁優(yōu)選地在每一個(gè)波浪發(fā)生器的前部形成了三個(gè)獨(dú)特的波浪 形成區(qū)域，這有助于合成波的形成、合并和轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)在將以它們隨著波浪區(qū)段向前行進(jìn)時(shí)所 出現(xiàn)的序列對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行討論：
[0021] 首先，在位于每一個(gè)波浪發(fā)生器的前部的兩個(gè)間隔壁之間形成波浪形成區(qū)域。該 區(qū)域的特征在于在波浪行進(jìn)穿過(guò)的任一側(cè)上存在兩個(gè)間隔壁，其中，波浪區(qū)段的長(zhǎng)度和能 量被大致限制和保持住。該區(qū)域被設(shè)計(jì)成有助于限制波浪區(qū)段的在它們向前行進(jìn)時(shí)的能 量，以致它們可在進(jìn)入到合并區(qū)域中之前發(fā)展成適當(dāng)?shù)男螤睢?br>[0022] 間隔壁的一個(gè)重要特征是它們優(yōu)選地大致接近于彼此平行地延伸，或者在它們之 間具有有限的消逝角，其中，在優(yōu)選實(shí)施例中，如將討論的那樣，根據(jù)待獲得的整體預(yù)期波 浪尺寸和剝離角，它們將僅具有不超過(guò)20度的向外消逝角。通過(guò)將間隔壁保持成接近于平 行，或者以其它方式限制該向外消逝角，該波浪區(qū)段將基本上不拉長(zhǎng)或者不損失大量的能 量或尺寸等，并且通過(guò)以此方式在該區(qū)域內(nèi)延伸間隔壁，可獲得下列優(yōu)點(diǎn)：1)波浪區(qū)段將 基本上不拉長(zhǎng)或展開(kāi)，這降低或消除了展開(kāi)速度或直線(xiàn)行進(jìn)的速度矢量并因此可在波浪區(qū) 段合并時(shí)減少過(guò)大的湍流，和2)由于波浪區(qū)段可維持它們的長(zhǎng)度和高度/幅度等，并且它 們的波能被大致保留住，因此，在它們向前行進(jìn)穿過(guò)該區(qū)域時(shí)，它們可完全發(fā)展并在尺寸和 形狀方面保持基本不變，這有助于減少在波浪區(qū)段合并時(shí)可能出現(xiàn)的不合乎要求的湍流。 出于該討論的目的，展開(kāi)速度或直線(xiàn)行進(jìn)的速度描述了縱向地順著給定波浪前部的方向的 速度矢量，其基本上垂直于波浪的向前運(yùn)動(dòng)。
[0023] 波浪區(qū)段在它向前移動(dòng)時(shí)遇到的第二區(qū)域是部分波浪合并區(qū)域，該部分波浪合并 區(qū)域延伸恰好超出較短的間隔壁，并且特