示。例如,第一波浪發(fā)生器3a優(yōu)選地被容置在鄰近于側(cè)壁2定位的第 一沉箱17a中,并且第二波浪發(fā)生器3b優(yōu)選地被容置在第二沉箱17b內(nèi),該第二沉箱17b 優(yōu)選地是向前交錯的并且相對于第一波浪發(fā)生器3a定位于下游。同樣,被容置在第三沉箱 17c內(nèi)的第三波浪發(fā)生器3c優(yōu)選地是向前交錯的并且相對于第二波浪發(fā)生器3b定位于更 為下游的位置處,其中,該系列中的鄰近于側(cè)壁4定位的最后一個波浪發(fā)生器、S卩、3s被容 置在沉箱17s內(nèi),并且優(yōu)選地是向前交錯的并且與該系列中的任何其它波浪發(fā)生器相比定 位于更為下游的位置處。所示實施例具有延伸越過波浪池1的十九(19)個波浪發(fā)生器3, 這些波浪發(fā)生器3被容置在十九(19)個沉箱17中,每一個均相對于彼此成約五(5)度傾 斜,該角度基本上等同于每一個波浪發(fā)生器的每一對間隔壁20、22的向外消逝角。
[0050] 彎曲的交錯線6相對于波浪13的前部或波峰以及每一個波浪發(fā)生器3的前壁26 延伸的角度15被稱之為"交錯角",該角度表示波浪發(fā)生器3相對于彼此沿行進方向10偏 置或交錯的程度。此外,每一個沉箱17的前壁26相對于該系列中的每一個前一 /后一沉 箱17的前壁26定位、即沿方向10定位的距離被稱之為"交錯距離",該距離在圖4中被示 為距離69。交錯距離69本質(zhì)上是每一個波浪區(qū)段(在它被形成之后)在它到達該系列中 的后一波浪發(fā)生器的下一前壁26之前必須從一個波浪發(fā)生器的前壁26行進的距離。
[0051] 如在圖4中所示,每一個沉箱17a、17b、17c、17d優(yōu)選地從上面看大致呈矩形,該矩 形包括前壁26、一對側(cè)壁18、19 (相對于彼此成微小角度地延伸)、和后壁28,并且優(yōu)選地, 處于每一個沉箱17的前部中的是在方向10上大致縱向向前(同樣相對于彼此成微小角度 地)延伸的一對間隔壁20、22。優(yōu)選地,根據(jù)多個參數(shù),間隔壁20、22大致接近于彼此平行 地延伸,或者具有高達20度的向外消逝角,如將討論的那樣。所示實施例的每一個波浪發(fā) 生器3均優(yōu)選地具有間隔壁20、22,這些間隔壁20、22相對于彼此具有約五(5)度的消逝 角。這樣一來,由每一個波浪發(fā)生器3形成的波浪區(qū)段的能量基本上被限制和保持在代表 波浪形成區(qū)域的空間30內(nèi),該空間30在每一個波浪發(fā)生器3的前部、即在間隔壁20、22之 間延伸。在這種情況下,空間30優(yōu)選地被在兩側(cè)上以及沿底部和后部限制,使得由波浪發(fā) 生器3發(fā)出的能量將在由波浪發(fā)生器3形成的波浪區(qū)段8a、8b、8c在間隔壁20、22之間向 前行進時保持基本上被限制并保留。
[0052] 如圖1中所示,在每一個波浪13的前部或波峰與破碎線9之間延伸的剝離角14 是波浪13將破碎并剝離越過破碎線9的角度。并且,在圖1的實施例中,剝離角14相對于 每一個波浪的前部為約45度,盡管它可相對于波浪13處于約30至70度的范圍內(nèi),并且優(yōu) 選地,處于約40至60度的范圍內(nèi)。此外,剝離角14優(yōu)選地與交錯角15是相同的角度,盡 管并非必須如此,其中,兩者優(yōu)選地相對于波浪13的前部或波峰成約45度延伸,盡管在其 它實施例中,該角度可更大或更小一參見圖5、圖6、圖7和圖8-或者被改變。
[0053] 彎曲的交錯線6優(yōu)選地沿弓形路徑延伸,例如沿深端5沿圓的片段延伸,如圖1中 所示,其中,根據(jù)池1的預(yù)期構(gòu)造和待產(chǎn)生的波浪效應(yīng)的預(yù)期類型等,該圓的半徑可以是恒 定的或者是變化的。同樣,破碎線9和海岸線7優(yōu)選地沿相似的或平行的弓形路徑延伸,該 路徑可匹配交錯線6的曲率,使得這些線大致彼此平行地延伸。例如,破碎線9和海岸線7 可被相對于彎曲的交錯線6定位并且彎曲成,使得所有的三條曲線均具有基于圓的共同中 心點的同心半徑,如在圖7的實施例中所示。這三條線之間的關(guān)系優(yōu)選地使波浪13能夠沿 破碎線9在位于波浪發(fā)生器3的下游相距大致相同距離的位置處破碎掉。同時,這三條線 的曲率和半徑可被改變成適應(yīng)于破碎波浪13的成形和剝離,使得它們適于沖浪,S卩,它們 并非必須彼此平行地延伸。
[0054] 由波浪池1產(chǎn)生的合成波13是否適于沖浪極大程度地取決于被指定為a的剝離 角14的值。并且,在該方面中,應(yīng)該注意的是,該剝離角應(yīng)該針對波浪13 (沿其長度縱向延 伸)的破碎點的側(cè)向速度是足夠大的,以便適于沖浪者的技能水平以及形成在池1內(nèi)的合 成波13的高度。在該方面中,應(yīng)該注意的是,側(cè)向速度矢量Vs優(yōu)選地等于波速矢量c除以 剝離角a的正弦。當剝離角過小時,破碎波浪13的側(cè)向直線行進的速度變得過快并且因此 這些波浪可變得難于在其上沖浪。特定的沖浪者是否可運用具有特定側(cè)向速度的特定波浪 極大程度地取決于他的或她的技能水平,還取決于波浪13的高度H等。即,波浪13越高, 相對于固定的技能水平所容許的剝離角就會越小,而側(cè)向直線行進速度(源自較小的剝離 角)越大,所需要的技能水平就越高。
[0055] 下表示出了作為剝離角和波浪高度H的函數(shù)的多種沖浪者技能水平(1是新手且 10是超高級)。注意,90度的剝離角是限制性使用的,這是由于不存在致使波浪逐漸破碎的 漸次角或斜度并因此該數(shù)值是完全理論化的。此外,注意,產(chǎn)生用于沖浪的有意義的破碎波 的實際最大剝離角為約70度。同樣,產(chǎn)生用于沖浪的破碎波浪的最小剝離角為約30度,只 是任何較小的剝離角均將致使波浪過快且突然破碎,從而并未向沖浪者提供充足的時間來 操縱和駕馭該波浪。注意,容納在下列圖表中的對于等級進行的描述與波浪的實際沖浪破 碎質(zhì)量(surfbreakquality)或難度無關(guān)。該圖表獲取自2001年的Hutt等人。
[0056]
[0057] 由此,可看出的是,剝離角越大,對于沖浪者而言就越容易駕馭波浪,并且剝離角 越低,就會越難。還可看出的是,剝離角越高,波浪將沿傾斜的淺水基底21行進的距離就越 大,并且因此,沖浪者可能夠駕馭波浪的距離就越長。另一方面,如果剝離角過高,例如大于 70度,波浪就可能過慢地破碎或者根本不破碎,從而使得難于執(zhí)行沖浪操縱。同時,可看出 的是,剝離角越小,傾斜的淺水基底21就將(在距離方面)越為受壓,并且因此,波浪13將 沿側(cè)向直線行進的方向越快破碎,其中,如果剝離角過小,即,小于30度,則波浪將過快破 碎掉,從而降低了沖浪者能夠足夠快地在波浪上適當?shù)剡M行操縱的可能性。優(yōu)選地,當波浪 13被通過波浪發(fā)生器3形成并沿行進方向10接近海岸線7并且越過破碎線9時,它們將開 始向前破碎并側(cè)向剝離,其中,波浪的動量將致使它們向前涌流并破碎越過池1,即,沿從側(cè) 壁2至側(cè)壁4的方向逐漸破碎。
[0058] 當剝離角14優(yōu)選地確定波浪13將相對于傾斜的淺水基底21破碎掉所處的角度 時,交錯角15優(yōu)選地確定波浪發(fā)生器3相對于波浪13的前部或波峰、或沿彎曲的交錯線6 在任何給定點處垂直于行進方向10的方向取向或定位所處的角度。并且,由于每一個波浪 發(fā)生器3優(yōu)選地憑借交錯距離以相對于波浪13的前部或波峰成傾斜角度的方式相對于彼 此向下游向前延伸,因此,每一個波浪發(fā)生器、即3a、3b、3c等優(yōu)選地按順序逐一地運轉(zhuǎn),以 便逐一地形成各個波浪區(qū)段8&、813、8(:,這各個波浪區(qū)段8 &、813、8(3可合并在一起以形成合 成波13,該合成波13沿方向10逐漸行進,該方向10由于彎曲的交錯線6而本質(zhì)上隨著時 間的流逝沿大致呈弓形的路徑延伸,如在圖1中所示。注意,由于波浪發(fā)生器沿彎曲的交錯 線6定位,因此,由每一個波浪發(fā)生器形成的每一個波浪區(qū)段的行進方向10取決于波浪發(fā) 生器相對于彼此取向和定位所處的角度,其中,每一個波浪區(qū)段將開始沿大致垂直于形成 它的波浪發(fā)生器3的前壁26的方向行進,但當形成和產(chǎn)生合成波13時,它將由于下列事實 而最終沿弓形路徑行進,該事實為波浪發(fā)生器3被沿彎曲的交錯線6延伸并且相對于彼此 成微小角度地以漸進的方式從一側(cè)延伸至另一側(cè)。
[0059] 每一個波浪發(fā)生器3優(yōu)選地被逐一地運轉(zhuǎn),在它們之間消逝了預(yù)定時間,其中,在 每一個之間存在的時間間隔優(yōu)選地等同于一個波浪區(qū)段從一個沉箱17的前壁26行進至后 一沉箱17的前壁26所花費的時間。例如如在圖4中所示,如果波浪區(qū)段花費1秒行進那 個距離69,S卩"交錯距離",那么,相鄰的波浪發(fā)生器3的啟動之間的優(yōu)選的時間間隔應(yīng)該同 樣是1秒。這有助于確保由每一個波浪發(fā)生器接連地形成的每一個波浪區(qū)段將在適當?shù)臅r 刻并以適當?shù)姆绞胶喜?,以形成大致平滑的合成?3,該合成波13沿方向10向前行進并越 過波浪池1,該方向10再次隨著時間的推移而沿弓形路徑延伸??捎捎嬎銠C來執(zhí)行定時,該 定時在適當?shù)臅r刻逐一地啟動每一個連續(xù)的沉箱。
[0060] 關(guān)于合成波13的定時和頻率,它們可由應(yīng)該在每一個連續(xù)的啟動循環(huán)之間逝去 的時間的多少來確定。即,在從一端至另一端按順序啟動波浪發(fā)生器3之后,隨后,該循環(huán) 可通過啟動相同系列的波浪發(fā)生器、即從第一波浪發(fā)生器至該系列中的最后一個波浪發(fā)生 器而被重復進行,該重復持續(xù)給定波浪頻率的持續(xù)時間。例如,可在10秒的時間間隔期間 按順序逐一地啟動多個波浪發(fā)生器,這形成了一個循環(huán),并且那個循環(huán)可在允許具有足夠 多的時間來為波浪發(fā)生器3裝載之后被反復進行,如將討論的那樣,以便在下一循環(huán)開始 之前完成該循環(huán)。循環(huán)的范圍可為從約10秒至90秒或更多時間的任何位置。這還為沖浪 者提供了足夠多的時間,以使其進入到波浪之間的適當位置。
[0061] 圖2示出了池1的沿平行于波浪13的行進方向10的線的一般截面,其中,波浪發(fā) 生器3被示出為大致沿深端5、即在左手側(cè)上延伸,并且海岸線7沿淺端11、即在右手側(cè)上 延伸。在深端5與淺端11之間延伸的優(yōu)選地是傾斜基底21,該傾斜基底21沿淺水區(qū)域53 向上延伸,該淺水區(qū)域53在下游被破碎線9和海岸線7跟隨,該海岸線7優(yōu)選地與波浪抑 制系統(tǒng)23相結(jié)合,其與美國專利No. 6, 460, 201或No. 8, 561,221中所示的一個相同。應(yīng)該 注意到的是,波浪抑制系統(tǒng)23可被省略掉并且可將具有任何形狀、尺寸或斜度的傾斜的海 岸線7設(shè)置成與任何傾斜的沙灘或構(gòu)造相似。該圖大致示出了從波浪發(fā)生器3發(fā)出的波浪 13大致從深端5行進至淺端11,S卩,從左向右行進,其中,基底21的沿波浪破碎區(qū)域的斜度 優(yōu)選地處于2%至22%之間(根據(jù)沿該波浪破碎區(qū)域的優(yōu)選的Iribarren數(shù))。淺水區(qū)域 53的從沉箱17的前壁26至破碎線9以及從破碎線9至端壁61 (抑制區(qū)域)的最小距離通 常取決于波浪尺寸(高度/幅度)。波浪池1可利用諸如具有鋼筋的混凝土等之類的常規(guī) 材料構(gòu)建而成。
[0062] 每一個波浪發(fā)生器3優(yōu)選地被容置在沉箱17內(nèi),該沉箱17優(yōu)選地包括倒置的(上 下顛倒的)不透水的柱狀物或隔間25,其能夠被充滿空氣和/或水。優(yōu)選地,每一個沉箱 17均具有頂壁12、側(cè)壁18、19、后壁28、底壁46、和前壁26,其中,位于前壁26下方的優(yōu)選 地是具有預(yù)定高度的沉箱開口 29,該沉箱開口 29使水和波能能夠向前進入到池1中。盡管 其它類型的波浪發(fā)生器可被使用并被本發(fā)明設(shè)想出,但優(yōu)選的波浪發(fā)生器如所示被氣動地 操作,其中,其它類型的波浪發(fā)生器例如為機械或液壓操作的波浪發(fā)生器,包括圖3a、圖3b 和圖3c中所示的波浪發(fā)生器。
[0063] 優(yōu)選地,每一個沉箱17均具有緊位于其后的壓縮空氣腔室35,如圖2中所示,在該 壓縮空氣腔室35中,可存儲壓縮空氣,其中,壓縮空氣可在適當?shù)臅r刻被穿過開口 33釋放 到隔間25中。供給進出隔間25的空氣可被存儲在腔室35內(nèi),其中在裝載期間,空氣可被 利用栗(未示出)抽出隔間25并抽入到腔室35中,這會致使沉箱17內(nèi)的水位升高(當隔 間25內(nèi)的背壓致使水被從池1中通過沉箱開口 29抽吸到隔間25中時)。在這種情況下, 被抽出隔間25的空氣優(yōu)選地被壓縮到腔室35中,在那里,壓縮空氣可隨后被存儲起來,直 到它在排放期間準備好被釋放為止。隨后,在適當?shù)臅r刻,即,當準備好啟動該波浪發(fā)生器 3時,腔室35內(nèi)的壓縮空氣被通過開口 33釋放和/或栗送回到隔間25中,這致使隔間25 內(nèi)的水柱45驟然下降,這隨后迫使隔間25內(nèi)的水向前通過開口 29,從而在波浪發(fā)生器3的 前部中形成水運動,這些水運動發(fā)展成形成波浪區(qū)段8,該波浪區(qū)段8與該系列中的其它波 浪區(qū)段合并以形成向前行進通過池1的合成波13。
[0064] 在裝載階段期間,隔間25內(nèi)的空腔大致是氣密的,使得當隔間25內(nèi)的空氣被抽 出,隔間25內(nèi)的水位升高,其中,由于背壓,水可被從池1中通過沉箱開口 29吸入到隔間25 中。此時,隔間25內(nèi)的如圖2中所示的沉箱自由空間43可被減少并且基本上被消除掉,即, 隔間25內(nèi)的幾乎所有的空氣均可被排出。通過從腔室25的頂部通過優(yōu)選地定位于該頂部 附近的閥門33排出空氣,隔間25內(nèi)的水位將自然地上升直到隔間25被基本上充滿水的這 種時刻為止。這還增大了隔間25內(nèi)的沉箱水深及壓頭,其中,通過提高隔間25內(nèi)的水位, 形成了增大的壓頭,其可被釋放以迫使水通過沉箱開口 29向前行進。
[0065] 由沉箱17產(chǎn)生的向前的動量可僅由重力形成或者通過將壓縮空氣從腔室35釋 放到隔間25中來形成,或者利用輔助栗等形成,該輔助栗提供了附加能量以產(chǎn)生更大的波 浪。沉箱17的后壁28可設(shè)置有圓形的底部拐角41,如在圖2中所示,以便有助于水向前通 過開口 29的運動。這有助于在前壁26的前方形成波浪運動,這有助于形成在間隔壁20、 22之間向前行進的波浪區(qū)段8,波浪區(qū)段8隨后繼續(xù)向前行進以與由在該系列中的相鄰的 波浪發(fā)生器形成的其它波浪區(qū)段合并,這隨后形成了向前行進通過池1的合成波13。
[0066] 事實上,任何類型的波浪發(fā)生器3均可與本發(fā)明一起使用,該任何類型的波浪發(fā) 生器3包括在圖3a、圖3b和圖3c中所示的三種類型的波浪發(fā)生器。一種被設(shè)計成用以產(chǎn) 生非周期性的涌波并且另外兩種被設(shè)計成用以產(chǎn)生振蕩波。
[0067] 圖3a示出了具有混凝土沉箱207的振蕩氣動波浪發(fā)生器203,沉箱開口 229在前 壁226的下方延伸,其中,鼓風機201被設(shè)置在沉箱207的后方,該鼓風機201可將空氣噴 射到隔間225中。通過迫使空氣進入到隔間225中,隔間225內(nèi)的水位會被迫降低,其中, 隔間225內(nèi)的水柱245可被迫向前穿過具有最小阻力的點,該具有最小阻力的點為沉箱開 口 229。這致使水被迫向前進入到池200中,這有助于形成波浪結(jié)構(gòu)213。
[0068] 閥門221優(yōu)選地設(shè)置在隔間225