波浪产生装置和方法与流程

本发明宽泛地涉及人工波浪的产生，并且具体地涉及波浪产生装置和方法(例如，用于水上运动或娱乐)。

背景技术：

1、申请人已知wave gardens(一家西班牙公司)的一种现有装置，该装置使用具有至少一个斜坡或叶片的旋转平台(通常称为圆盘)用作波浪成形器来试验人工波浪。该装置被放置在较大的水体中(例如湖泊或水池)，圆盘旋转，并且驱动波浪成形器穿过水面。在波浪成形器在水中回转时，其会产生波浪(具有类似犁雪器的效果)。

2、该装置的缺点是会在圆盘旋转的方向上在圆盘周围产生显著的湍流和水流，最终导致周围的水也开始旋转，如同大漩涡那样。随着水的旋转，波浪成形器与水之间的相对速度降低(并且随着漩涡速度接近圆盘速度而接近零)，这减小了波浪产生作用。这也许可以通过提供大型泵或喷水器来抵消涡流效应来抵消，但是这会增加安装的成本和复杂度。

3、本技术人期望一种能够克服或改善该缺点的波浪产生装置。

技术实现思路

1、由此，本发明提供了一种波浪产生装置，该波浪产生装置构造成在水中产生波浪，该装置包括：

2、圆盘，上述圆盘构造成围绕竖直旋转轴线旋转；

3、至少一个波浪成形器，上述波浪成形器相对于圆盘固定，并且由此构造成与圆盘一起旋转，其中，上述波浪成形器构造成将进入的水流形成为驻波；

4、与上述波浪成形器间隔开的出水口，上述出水口构造成将水流引导到上述圆盘的一部分之上并朝向上述波浪成形器；以及

5、至少一个水泵，上述水泵经由水管路连接到上述出水口，从而产生上述水流，

6、其中，上述装置构造成将上述水流引导到旋转的上述圆盘之上并朝向上述波浪成形器，从而产生相对于上述圆盘为驻波但与上述圆盘一起旋转的波浪。

7、在本说明书的上下文中，术语“驻波”可以包括水跃波(如更常规的)和/或可以包括地层上方的水的片流以产生具有波状外观的隆起(即使可能不符合“波浪”或“驻波”的常规定义)。

8、出水口可以构造成与圆盘一起旋转，使得在圆盘旋转时，水流保持被引导到波浪成形器。

9、波浪成形器可以设置在圆盘的外周。出水口可以在波浪成形器的内侧设置在圆盘的中心处，并且构造成将水流向外引导并朝向波浪成形器。

10、水流可以从圆盘中心向外引导、或者可以相对于圆盘旋转方向向后引导、或者从圆盘周边向内引导，并且朝向波浪成形器。

11、出水口可以是细长的，并且可以设置在圆盘的中心与其外周之间。波浪成形器也可以设置在圆盘的中心与其外周之间，出水口构造成将水流周向地引导并朝向波浪成形器。

12、该装置可以包括周向地间隔开多个出水口和多个波浪成形器。出水口可以构造成将相应的水流引导到波浪成形器。多个出水口和多个波浪成形器可以等角度地间隔开。出水口可以构造成在布置在出水口与波浪成形器之间的圆盘的水流区域之上产生水的片状流。

13、水流可以提供足够的能量以抵消波浪失速并抵消水池中的漩涡效应，并且水流可以与穿过波浪成形器的池水混合，或者穿过波浪成形器的水可以基本上由来自喷嘴的水组成。

14、圆盘可以限定与水流区域旋转地相邻的至少一个上升区域，水流区域呈槽的形式，并且与相邻的上升区域相比，槽被压低或降低。上升区域可以是排水区域，并且可以被认为是“行进礁石”。

15、出水口可以在圆盘的大部分或所有的旋转区域的周围排放水，但是被引导到波浪成形器的水流可以包括比没有被引导到波浪成形器的水排放更多的水，例如，每单位面积更多的水。没有被引导到波浪成形器的水可以被认为是溢出水，并且也可以抵消漩涡效应。

16、水流在从出水口排出时可以具有正流速和升高的压头。升高的压头可能意味着加压或泵送。圆盘可以构造成通过向下的重力流和/或科里奥利效应而额外地激励水流，但是泵送的水流可以产生用于重力流的升高的水位和能量势能。

17、波浪产生装置可以包括位于圆盘中心的毂部。毂部可以与圆盘集成或固定到圆盘，由此毂部构造成与圆盘一起旋转。圆盘可以相对于毂部是可移位的，毂部可以是固定的，圆盘由此构造成围绕毂部旋转。上述毂部可以容纳出水口。替代地，上述毂部可以不具有任何圆盘结构，因此，可以是由环形的圆盘围绕的水池的内部部分。

18、出水口可以位于圆盘上或位于圆盘内。

19、圆盘可以是圆形或环形的(或近似圆形，例如椭圆形)。圆盘可以是刚性和/或柔性的材料。圆盘可以包括囊状结构。圆盘可以包括下方的支承结构，在该支承结构上支承表层或薄膜。

20、波浪产生装置可以包括容纳水体的水池。圆盘可以设置在水池中。水流可以从水体中抽取，尾水可以以循环和重复的回路返回至水体。圆盘可以部分地或完全地浸入水体中。波浪产生装置可以包括设置在圆盘与水体之间的至少一个高压密封件。一个或多个空气腔室可以设置在圆盘的下方，并且通过高压密封件与水体分离。空气腔室可以被加压，例如，相对于密封件所处的水深被加压到大气压力。

21、泵(独立于圆盘或集成在圆盘内)可以包括附接到圆盘的叶片(或类似结构，例如戽斗或翅片)，使得圆盘在水体中或在水体上的旋转引起泵送动作。叶片可以与波浪成形器分离。叶片可以附接到圆盘的侧面或下侧。叶片可以被认为是旋转叶片，因为它们与圆盘一起旋转。该装置可以包括互补的静叶片。静叶片可以安装于水池或其他支承结构，例如与旋转叶片相邻或相对。这可能类似于正常或反向操作的jonval涡轮机(https://en.wikipedia.org/wiki/jonval_turbine)。

22、该泵送动作可以来源于圆盘的旋转，但是与波浪产生动作是分开的。换言之，不同的结构分别负责波浪产生(波浪成形器)和泵送(叶片)。然而，两个结构都可以从相同的来源、即圆盘的旋转获得动力。

23、水管路可以是或可以包括设置在圆盘下方或圆盘中的螺旋卷形的供水结构。供水结构可以将水从叶片引导到出水口，水在上述叶片处被泵送，水在上述出水口处被排出。该装置可以包括构造成使圆盘旋转的电动机。该装置可以包括相关部件、例如轴承、轴或齿轮箱等，以将电机联接到圆盘。电动机可以是电动马达。

24、该泵可以是独立的装置、例如电动泵。该泵可以是轴流泵或离心泵。水管路可以是泵与出水口之间的导管或管道。

25、波浪成形器可以连续地引导水流的头部上升并将其成形为波浪。波浪可以朝向圆盘内部、远离圆盘内部或径向地朝向圆盘内部，从而产生向内(凹)或向外(凸)的波浪形状。用于中心头流排放型式的波浪成形器可以相对于圆盘的旋转方向定向成锐角。波浪成形器可以是固定的或可变形的、硬的或软的。出水口可以构造成在至少部分地与圆盘的旋转方向相反的方向上引导水流。这可能会抵消漩涡效应。产生的波浪可以用于水上运动或娱乐，例如冲浪、冲浪、划水、游泳、玩耍等。

26、超过20％的离心力可能不适合冲浪，因此，半径为8米的圆盘的外速度应该低于4m/s(4.7rpm)，而半径为50米的圆盘则可能具有高达10m/s的外速度(1.9rpm)。由此可见，速度可能是波浪大小的限制，因此，较大的圆盘由于其可容忍的速度范围而可能具有较大的波浪。水流体积可以由流速来确定，其中水流的速度可以高于圆盘的周边速度。每个波浪成形器可以容易地管理每秒10立方米的流速。

27、本发明扩展成一种在水中产生波浪的方法，该方法包括：使圆盘围绕竖直旋转轴线旋转；

28、设置至少一个波浪成形器，上述波浪成形器相对于上述圆盘固定并由此构造成与上述圆盘一起旋转；

29、通过至少一个水泵并经由水管路将水泵送到出水口，从而产生水流；

30、将上述水流从与上述波浪成形器间隔开的出水口引导到上述圆盘的一部分之上并朝向上述波浪成形器；以及

31、通过上述波浪成形器，将上述水流形成为相对于上述圆盘为驻波但与上述圆盘一起旋转。