专利名称：用于阻尼波浪池中的波浪的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及波浪池的领域，尤其涉及产生大的冲浪级波浪的波浪池，所述冲浪级波浪被阻尼以便能够增加每个可用单位空间的容纳能力。
背景技术：
近年来，波浪池在水主题公园中日益流行。波浪池是其中形成与海洋中的波浪非常类似的波浪的人造水体。波浪池通常具有位于一端的波浪发生机器以及位于另一端的带斜坡的人工“海滩”，其中波浪发生机器产生从一端向另一端行进的周期性波浪。该池的靠近海滩端的底面优选向上倾斜，以便随着波浪接近，该带斜坡的底面使得波浪在海滩上“破碎”。在某些情况下，已经增大了波浪池的尺寸和能量，从而使它们能间歇地用作“横渡”式波浪池，这种波浪池能产生大的冲浪级波浪，所述冲浪级波浪使得能进行专门的冲浪活动和演示，例如与在现有技术的带鳍冲浪板上进行的站立式冲浪动作有关的冲浪活动。 就像它们的名称那样(即，这些横渡式波浪池一方面用于在上下移动的水的起伏波浪盆中的常规游泳者/游泳圈漂浮者，另一方面用于希望沿海滩倾斜破碎的较大的渐进波浪的冲浪者)，这些横渡式池通常比较大并且具有比传统水主题公园波浪池更深的底面。在这种情况下，目的是制造较大的冲浪级波浪以便适应不常见的专业冲浪者，同时制造中度波浪以用于市场上的大多数上下移动的游泳圈漂浮者和游泳者。然而，这种横渡式波浪池具有很多缺点。首先，由于波浪的尺寸增大，随之而来的是增加了会降低波浪的“可冲浪”品质的激流的发生，并且因此使得参与者更难以在其上进行冲浪操作。它们还可能增加伴随危险。激流经常由可能在池的沿岸方向上出现的水位梯度产生，例如当波浪池具有倾斜定向的带斜坡的底面时，其中随着水在池的一侧上聚集，抵抗到来的波浪的运动而行进的倒流水可能沿着带斜坡的海滩向下产生，即，当水寻求其平衡时。这些“激流”倾向于抵抗到来的波浪流动，并且可能不利地影响水和波浪能量如何消散。它们还可以使波浪更早地并且更不引人注意地破碎，在这种情况下，海滩上可能存在更多的水花和水体转移。波浪还可能破碎成多个部分。与横渡式波浪池有关的第二个缺点是可能出现与自然存在的波浪相似的波浪反射。例如，当池的远端存在端壁或者存在倾向于沿着相反方向横跨波浪池向回反射波浪能量的较陡海滩或暗礁时通常会出现波浪反射，从而，当波浪前进并被向回反射时，它们可能干扰下一个到来的波浪。考虑到这种反射，可能产生逆流，这可能导致可冲浪波浪质量显著下降，由此可使得冲浪操作更难进行。第三个与激流和波浪反射的形成相关的必然缺点是随之而来的池生产资产值的减小，这可能源自于在尝试减少不希望的运动和特征时必须减小波浪的频率。虽然通常理想的是增加波浪产生频率以便增加每小时可踏在波浪上的踏浪者的数量(且使用相同的资产基础增加了对应的每小时收入)，但这样做的不利之处在于由此可能增加激流及波浪反射的出现。例如，已经发现，如果约每十五秒产生可冲浪尺寸的波浪(1.5米或更高)，则将产生显著激流的可能性很高，并且相应地，当产生适于冲浪的大波浪时，经常必须减小波浪的频率以便降低这些不希望的激流和波浪反射发生的可能性。因此，可能由于使用大横渡式波浪池而产生的相关缺点是波浪产生的频率可能被减小，即，例如减小到每分钟至九十秒以上产生一个波浪，在这种情况下，财产的资产价值也减小了。第四个缺点是这种横渡式波浪池往往比较大并且固有地建造成本也更高。特别是在将波浪池建立在陆地稀少的区域时尤其如此，因此，建造较大的横渡式波浪池，仅仅增大波浪尺寸也不总是非常成本有效的。翻新已有的波浪池以使它更大也需要大量的努力和费用。横渡式波浪池的第五个缺点出现在使用波浪池主办冲浪展览和竞争时。如已经讨论的，因为与形成更大冲浪波浪有关的风险，已经做出一些努力来建造大到足以“稀释”上述激流和波浪反射问题的横渡式波浪池。例如，一种用于使波浪池反射较少并且减少激流的出现的方式是减小波浪池底面的斜度，这则需要增大波浪破碎的位置与观众所在位置之间的距离。不幸的是，这种解决方案的不利效果是强迫观众(他们通常坐在位于海滩紧后面并在水线之上的露天看台或有顶看台上)远离波浪，这可能使观众难以看到并享受波浪和冲浪动作。因此，需要一种改进的并且专注于横渡式波浪池的设计，该设计使得能以安全的方式制造较大并且更常见品质的波浪，而不必增大波浪池的尺寸，同时使得波浪破碎特性能被控制，激流和波浪反射能够减少，否则将会影响可冲浪的波浪的形成。
发明内容
本发明提供了对先前的波浪池设计的改进，它包括用于通过提供波浪阻尼室来减少波浪池中的有害波浪反射和激流的方法和设备，该波浪阻尼室优选位于破碎线下游，并且吸收波浪能量和阻尼(减弱)波浪，其中，可以以更大的频率在波浪池中制造具有适于冲浪品质的更大波浪，而不会增加池尺寸或者底面设计的危险。本发明优选包括一种具有波浪发生器和倾斜定向的带斜坡的底面的波浪池，该底面产生在破碎线处或该破碎线附近开始破碎的波浪，其中，本发明提供的改进之一是波浪阻尼室，该波浪阻尼室优选位于破碎线下游，其中该室优选包括较浅的上升或“假”的穿孔的底面，该底面在一较深的固体室底面上方延伸，其中在所述实心底面上方的上升底面与该上升底面的孔隙率的组合有助于使得波浪能量被吸收并对波浪进行阻尼。通常，本发明的波浪池可以构造得非常像具有下底面和端壁以及侧壁的大游泳池，该池优选由混凝土或设置到地下的其它传统材料制成。优选在池的深端设置波浪发生装置，该波浪发生装置可用于产生朝向相对的较浅端横跨波浪池行进的周期性波浪。该波浪发生装置可以为任何传统类型，例如液压操作、机械操作或气动操作的装置。优选地，所述装置具有足够的功率，以便产生如现有技术中已知的品质适合冲浪的大波浪。在波浪池的波浪发生端，所述下底面优选具有较水平的区段，尽管不是必须的，但该区段的下游跟随有有助于制造破碎波浪的斜向区段。该斜向区段优选以预定的斜度从水平区段向上朝向破碎线延伸，该破碎线优选处于波浪的破碎深度处，其中，该斜度确定将出现的波浪破碎动作的类型。该斜向区段也优选倾斜地定向，并且适合于使得当周期性波浪横跨波浪池行进时，波浪将受到所述斜向区段的斜度作用，并且最终它们将在指定的破碎点处倾斜地朝向相对端破碎和剥离。该斜向区段优选倾斜成使得根据期望的波浪类型一无论它们是滚筒型波浪还是溢出型波浪等一使波浪的尺寸和品质最佳，如下面将讨论的。该斜向区段优选相对于波浪的行进方向以约四十五度角倾斜定向，但该角可以变动，例如从 30度变化到60度或更多。本发明提供的一个改进包括波浪阻尼室，该波浪阻尼室位于所述斜向区段的下游，也就是位于波浪池的下游部分中。该波浪阻尼室优选包括较浅的上升或“假”的穿孔的底面，该底面在一较深的实心室底面上延伸。该上升底面优选设置有多个开口或者穿孔，所述开口或穿孔允许预定量的水和波浪能量既向上又向下地通过开口，其中被允许在全部两个方向上通过所述上升底面的水的流量由其“孔隙率”确定，该孔隙率是指所述上升底面的穿孔面积除以实心面积。由于所述上升底面的孔隙率以及所述上升底面相对于位于下方的所述实心底面的深度的深度，并且考虑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涡流和漩涡的边界层，这有助于显著减小并且最终消散到来的波浪。这继而有助于消除否则在其他情况下会出现在波浪池中的激流和波浪反射的量和强度，这从而有助于允许下一个到来的波浪没有干涉地适当形成和破碎。本发明的波浪池在某些方面构造得非常像传统波浪池，其具有设置在深端的波浪发生器以及朝向浅端向上延伸的带斜坡的底面。在这种情况下，所述波浪发生器优选为产生周期性波浪的传统类型，该周期性波浪横跨水体从深端朝向浅端行进，其中，带斜坡的底面作用在波浪上，并使得波浪向上流动且聚集动量直至波浪向前翻卷并且开始破碎。但与像过去的波浪池中那样允许波浪在海滩或礁石上破碎不同，本发明的带斜坡的底面优选在破碎深度处或该破碎深度附近终止，即，沿着破碎线终止，并且优选在斜向区段下游设有波浪阻尼室以便有助于阻尼并且消散波浪，以及消除或减少否则可能在波浪池中形成的激流和不利的波浪反射。甚至可以在远端设置端壁，该端壁在普通波浪池中可能引起不希望的波浪反射的发生，本发明的波浪阻尼室优选阻尼并且消散波浪和波浪能量，以使在下一个到来的波浪接近并且被带斜坡的底面作用时波浪中剩余的动能即使有也很少。在一个方面中，本发明提供了一种对先前波浪池设计的改进，其中波浪阻尼室优选包括专门设计的上升且穿孔的底面，该底面有助于吸收波浪能量，并且因此降低波浪的高度(在它们开始破碎之后)，最终使波浪消散，以便在下一个到来的波浪接近时，使否则可能与下一个到来的波浪干涉的激流和波浪反射显著减少或不存在。这使得波浪池的冲浪区域(在波浪最终破碎的破浪线上游)基本没有不希望的运动，包括激流和波浪反射，由此有助于以较大的频率制造更大并且冲浪品质更好的波浪，并且由此增大容纳能力而不会增加波浪池尺寸。尽管在传统波浪池中，来自在海滩上破碎的波浪的能量通常形成水花以及向海滩的水体转移，本发明的后破碎区域阻尼并且消散波浪，从而通常在冲浪区域中和周围产生的激流和波浪反射显著减小，并且可以以较大的频率制造具有可冲浪品质的较大波浪。影响所述上升底面可阻尼并吸收到来的波浪的能量的程度的一个因素是该上升底面的孔隙率。在此，术语“孔隙率”定义为底面的穿孔面积除以底面的实心面积。相应地， 当孔隙率为零时，底面基本为实心，当孔隙率为一时，底面基本是透明的。在本例中，已经发现，所述上升底面的理想孔隙率优选介入两者之间，例如0< γ <0.5，并且更具体地，在约0. 05^ γ < 0.25的范围内，其中孔隙率由γ表示。在这方面，理想孔隙率可以通过考虑多个不同因素而针对任何给定应用确定，所述因素包括但不限于破碎深度、波浪高度、池深度、上升底面相对于室底面的深度的深度、波浪周期、波浪长度以及波浪的形状。正是水沿两个方向流过开口即水向上和向下流动通过穿孔的限制性运动有助于确定上升底面的波浪阻尼特性。影响波浪池的波浪阻尼特性的另一个因素是上升底面的浸没深度与它下面的实心室底面的深度之间的比值。通常，这可以用上升底面下方距离(从上升底面向下到该上升底面下方的实心室底面的底部)相对于该上升底面上方距离(从上升底面向上到池中的静止平均水位)来表示。在这方面，优选比值可以为如下所述上升底面和实心室底面之间的距离优选为上升底面在静止平均水位下方的深度的约2到4倍(更优选为约2. 5到3 倍)。如果该比值太低，这意味着上升底面相对于实心室底面过深，则上升底面的下方将没有足够的空间用于使能量吸收涡流和漩涡适当地形成和循环，其中上升底面的阻尼特性可能减少。另一方面，如果该比值是理想的，这意味着上升底面的浸没深度相对于该上升底面下方的实心室底面的深度是理想的，则波浪阻尼特性也可能是理想的。尽管使该比值更高可以有助于通过在上升底面下方提供更多用于形成能量吸收涡流和漩涡的空间来进一步增加阻尼特性，但存在减少循环点的问题，其中使室更深的成本可能超过可通过使实心室底面更深获得的收益。相应地，在每种情况中，优选存在最佳比值或范围，该比值或范围提供相对于室底面的深度和构造具有该量级的深度的池所需的花费来说最好的可能阻尼率。要考虑的另一因素是，优选地，通过波浪发生器在波浪池中产生的波浪的高度大于或等于上升底面在静止平均水位下方的深度，对于滚筒型波浪尤其是这样。而且，为确保波浪适当地形成和破碎，所述斜向区段的顶部优选不深于其破碎深度，因为否则波浪可能不会适当地破碎。而且，所述上升底面优选以与所述斜向区段的顶部相同的深度并且基本水平地朝向第二端延伸。在这方面，应当注意的是，上升底面可以浅于破碎深度，虽然如果它过浅则可能出现不希望的逆流。可能影响波浪池的阻尼特性的另一因素涉及在该波浪池中形成的波浪的实际特性，尤其是波浪高度、波浪周期、波浪长度和碎浪形状。例如，如果波浪高度较高，这意味着它具有比较小的波浪更大的势能，可以看到的是当波浪破碎时将消耗更多能量，其中更重要的是上升底面的孔隙率更高，以使足够的水和波浪能量经过该上升底面以便有效地阻尼波浪。在具有更多波浪能量的情况下，将需要对波浪施加更多的影响，以使波浪基本被阻尼和消散。在一种可选实施方式中，所述上升底面可以用多层穿孔板材构成，其中各层通过预定距离的间隙分开，并且其中各层可具有不同的孔隙率。而且，在相邻层之间，上方的层的孔隙率优选高于下方的层的孔隙率。例如，当上升底面由三个层构成时，顶层优选具有较高的孔隙率，而中间层具有中间孔隙率，底层具有较低的孔隙率。具有不同数量的层和孔隙率布置的其它变型也是可行和可想象的。在另一可选实施方式中，所述上升底面如果需要可以与实心室底面一起倾斜。通过向所述上升底面施加斜坡，可以沿着波浪行进方向改变所述上升底面的阻尼率，即，当上升底面的浸没深度改变时，阻尼率也改变。如前面解释的，上升底面优选不深于破碎深度， 当其深于破碎深度时波浪可能不能被适当地破碎。
在另一可选实施方式中，所述上升底面的孔隙率可在下游改变。例如，所述上升底面的上游部分可具有较高的孔隙率，接着是中间孔隙率区段，随后再次是具有较低孔隙率的区段。通过使上升底面的孔隙率发生变动，可以使理想孔隙率与沿着上升底面的任何给定点处的理想波浪高度相配，即，当波浪破碎并开始减少时下游部分的孔隙率可以较低，以便考虑波浪将消耗的较低能量。这样，当波浪在波浪阻尼室上行进和前进时，孔隙率可以降低，以便更好地接纳将随着波浪消散在下游退出的低波浪高度条件。任何给定位置的实际孔隙率都可改变，但孔隙率范围优选在上述讨论的相同范围内。
图1是示出本发明的波浪池的实施方式的俯视图，该波浪池具有水平的底面区段，该底面区段下游(从左向右)是倾斜定向的斜向区段以及在破碎线之后的具有穿孔的上升底面的波浪阻尼室；图2是沿图1中的剖面A-A截取的剖面图，其中示出最左端处的波浪发生器，该波浪发生器下游(从左到右)是水平底面区段和斜向区段，以及在破碎线之后的具有穿孔的上升底面的波浪阻尼室；图3是沿图1中的剖面C-C截取的剖面图，其中示出最左端处的波浪发生器，该波浪发生器下游(从左到右)是水平底面区段和斜向区段，以及在破碎线之后的具有穿孔的上升底面的波浪阻尼室；图4是沿图1中的剖面B-B截取的剖面图，其中示出最左端处的波浪发生器，该波浪发生器下游(从左到右)是水平底面区段和斜向区段，以及在破碎线之后的具有穿孔的上升底面的波浪阻尼室；图5是沿图1中的剖面A-A截取的剖面图，其中示出最左端处的波浪发生器，该波浪发生器下游(从左到右)是水平底面区段和斜向区段，以及在破碎线之后的具有穿孔的上升底面的波浪阻尼室，其中示出了与波浪阻尼室的阻尼率相关的各种设计参数；图6是三个不同初始波浪高度的合成波浪数Ki (阻尼率)相对于孔隙率的曲线图， 其中根据波浪的高度，峰值阻尼率出现在不同孔隙率处；图7是在具有三种不同孔隙率的三个不同的穿孔的上升底面上行进的波浪高度分布的比较图，其中当孔隙率最佳时波浪高度最终达到零(由实线和黑色箭头示出)；图8包括一系列六幅图，其中示出横跨本发明的波浪池行进的单个波浪，该波浪池具有理想孔隙率的波浪阻尼室，其中波浪在破碎线处或附近破碎，并且随着它横跨波浪阻尼室而开始消散，其中波浪形状和高度分布显示出随着时间的推移波浪将在从端壁反射回之后最终消散；图9包括一系列六幅图，其中示出横跨本发明的波浪池行进的单个波浪，该波浪池具有零孔隙率的波浪阻尼室，该波浪阻尼室实质上是实心的上升底面，其中波浪在破碎线处或附近破碎，并且随着波浪继续横跨波浪阻尼室波浪高度仅略微减小，然后随着其被反射离开远端壁，该波浪继续以基本相同的高度和形状行进；图10包括一系列六幅图，其中示出横跨本发明的波浪池行进的单个波浪，该波浪池具有孔隙率为一的波浪阻尼室，该波浪阻尼室实质上是透明的底面，其中波浪在破碎线处或附近破碎，并且转化成继续横跨波浪阻尼室的非破碎波涛，其中随着时间的推移该波涛继续并且反射离开远端壁，其中该波涛继续以基本相同的方式行进，其中形状或高度稍微变化；图11是本发明的波浪池的俯视图，其中示出可沿着倾斜定向的斜向区段出现的水流样式，该水流样式由具有最佳孔隙率的上升底面的波浪阻尼室产生，其中斜箭头表示沿着沿岸方向的水流样式，从右向左的箭头表示以相反方向行进的激流，向上的小箭头表示有助于保持池的平衡的恢复流，其中箭头的粗度表示这些水流相对于图12和图13中所示的水流的强度；图12是本发明的波浪池的俯视图，其中示出可沿着倾斜定向的斜向区段出现的水流样式，该水流样式由具有零孔隙率的上升底面的波浪阻尼室产生，其中斜箭头表示沿着沿岸方向的水流样式，从右向左的箭头表示以相反方向行进的激流，向上的小箭头表示保持池的平衡的恢复流，其中箭头的粗度表示这些水流相对于图11和图13中所示的水流的强度；图13是本发明的波浪池的俯视图，其中示出可沿着倾斜定向的斜向区段出现的水流样式，该水流样式由具有孔隙率为一的上升底面的波浪阻尼室产生，其中斜箭头表示沿着沿岸方向的水流样式，从右向左的箭头表示以相反方向行进的激流，向上的小箭头表示保持池的平衡的恢复流，其中箭头的粗度表示这些水流相对于图11和图12中所示的水流的强度；图14是示出阻尼率相对于给定上升底面的孔隙率的曲线，其中示出针对三个不同浸没深度比值(上升底面的深度除以上升底面下方的室底面的深度)上升底面的浸没深度对阻尼率的作用；图15是示出本发明的可选实施方式的剖面图，其中示出具有多层的上升底面的波浪阻尼室，其中各个层具有不同的孔隙率；图16是示出本发明的可选实施方式的剖面图，其中示出具有斜向上升底面和斜向室底面的波浪阻尼室；图17是示出本发明的可选实施方式的俯视图，其中示出具有上升底面的波浪阻尼室，其中该上升底面的孔隙率从破碎线朝向池的端壁变化；以及图18是示出在本发明的波浪阻尼室尤其是上升底面上传播的波浪的剖面图，其中能量吸收涡流和漩涡被示出为形成在上升底面的上方和下方并由波浪形成的变化状况产生。
具体实施例方式图1是俯视图，图2至4是剖视图，其中示出了本发明的波浪池1的实施方式，该波浪池优选具有第一端2 (在图1至4的最左端示出)和第二端4 (在图1至4的最右端示出)。优选地，波浪池1被构造成与具有下底面和端壁以及侧壁的大的游泳池非常相似，它优选由混凝土或设置到地面中的其它传统材料制成。优选沿着一侧(沿图1的顶部示出) 延伸有第一侧壁6，并且优选沿着相对侧(沿图1的底部示出)延伸有第二侧壁8。第二端 4优选包括端壁12，但也可设想具有沿着第二端4延伸的带斜坡的海滩、暗礁或水岸线的实施方式。在俯视图中，波浪池1优选为矩形形状，但这不是必须的，即侧壁也可形成角度。在该优选实施方式中，一个或多个波浪发生器3优选位于第一端2处，所述一个或多个波浪发生器能向波浪池1中的水体7释放足以产生周期性波浪5 (在图2至4中示出) 的能量和/或一团水流，该周期性波浪5行进通过水体7并且横跨波浪池1。波浪发生器3 可以为任何传统类型，例如现有技术中已知的机械地、液压地或气动地操作的波浪发生器。 优选地，波浪发生器3具有足够的功率，以便产生横跨波浪池1行进的大的可冲浪品质的波浪。波浪池1优选包括第一上游波浪形成部9，该第一上游波浪形成部9优选包括基本水平的底面11，该底面11之后为下游的斜向区段13，该斜向区段13作用在波浪5上以使它们开始破碎，即沿着图1中所示的破碎线10或在该破碎线10附近破碎。在图1至4中， “下游”是指从第一端2向第二端4即在这些图中从左向右延伸的方向。水平的底面11优选从第一端2向下游基本水平地延伸预定距离，斜向区段13优选在该预定距离处开始向上倾斜，其中斜向区段13优选相对于波浪5的行进方向倾斜地定向，因此水平底面11向下游延伸的距离将取决于下游斜向区段13延伸多远，这在波浪池1的不同侧不同。例如，在图1 所示的实施方式中，在第一端2和斜向区段13之间延伸的最短距离沿着第一侧壁6 (沿剖面B-B)，在第一端2和斜向区段13之间延伸的最长距离沿着第二侧壁8 (沿剖面C-C)。优选地，沿着水平底面11在第一端2和斜向区段13之间延伸的最短距离为约20到25英尺， 这可沿着第一侧壁6出现，这使得足够尺寸和幅度的波浪5能在被斜向区段13影响之前形成和传播，即，水平底面11优选延伸至少20至25英尺以使得能够适当地形成具有4至5 英尺的高度的波浪。根据用于任何给定应用的期望波浪高度该距离可以更短或更长。尽管水平底面11优选基本是水平的，但本发明也可设想使水平底面11设置有小的斜度而不脱离本发明的范围，即，误差将允许水平底面11以在池1的距离上增加的渐进的向上斜度，或者以在池1的距离上开始向上倾斜的渐进的向下的斜度等开始。在任何情况下，斜向区段13都优选具有斜度，以使它能作用在波浪5上以便使所述波浪在横跨波浪池1行进时开始破碎并且向前溢出，其中斜向区段13的斜度决定所形成的破碎波浪的特性和特征，即，它们是溢出型波浪还是滚筒型波浪等。斜向区段13的斜度优选设计成使得波浪的尺寸和品质最佳，从而可产生适于冲浪的波浪。例如，当斜度较缓时，例如低于5%，可以形成溢出型波浪，而当斜度较陡时，例如在5%至10%之间，通常将形成滚筒型波浪。当斜度较高时，倾向于形成提阿胡瀑(Teahup00)波浪。出于这些原因，根据希望产生的波浪类型，斜向区段13的斜度优选大致在大约和10%之间(沿着波浪行进方向)。例如，为了产生具有约八秒的波浪周期的溢出型波
浪，斜向区段13的优选斜度为约5%或更少，但实际斜度可能取决于期望的波浪高度和波浪长度(其中波浪长度取决于波浪周期和池深度)。另一方面，为了产生具有约十五秒的波浪周期的滚筒型波浪，斜向区段13的优选斜度为在约5%和10%之间，但同样，实际斜度可能最终取决于期望的波浪高度和波浪长度(其中波浪长度取决于波浪周期和池深度)。第一波浪形成部9中的水平底面11的优选深度(在图5中标示为“池深度”，在其他情况下始终用(！㈣或Dp表示)取决于下面将讨论的若干因素。目前，可以说的是，水平底面11的池深度或dft优选大约为将在波浪形成部9中传播的波浪的期望高度的三倍。由于用于冲浪目的的理想高度优选在约三英尺和八英尺之间，水平底面11的优选深度或^尤选为约九英尺至二十四英尺，这取决于待制造的波浪的实际尺寸。实际情况是，可以看出，水平底面11的深度以及斜向区段13的斜度将一起决定斜向区段13在到达其最大高度之前必须在波浪行进方向上延伸的长度，该最大高度优选位于破碎深度处，即位于波浪将开始破碎并且继续向前移动的点。例如，如果水平底面11的深度为九英尺，斜向区段的斜度为10%，并且破碎深度为三英尺，则斜向区段13的长度将必须为约六十英尺(这基于一比十的斜度比，六英尺的深度差的十倍)。同样，如果水平底面11的深度为二十四英尺，斜向区段的斜度为5%，并且破碎深度为八英尺，则斜向区段13 的长度将为约三百二十英尺(这基于一比二十的斜度比，十六英尺的深度差的二十倍)。由于这些原因，可以看出，池1中的斜向区段13的尺寸和长度将很大程度上取决于波浪池1 是被设计成产生滚筒型波浪还是产生溢出型波浪。为此，已经发现，出于建造成本的考虑， 经常希望建造具有产生滚筒型波浪的更陡的斜向区段而非具有产生溢出型波浪的较缓的斜向区段的波浪池。应当指出，由于斜向区段13优选相对于波浪行进方向倾斜定向，该斜向区段13的从一端到另一端的实际长度实际上长于任何给定横截面处的斜向区段13的距离。在上述第一实施例中，即使斜向区段13在距第一端2 二十英尺处开始向上倾斜(沿着第一侧壁 6)，斜向区段13也可能在相对侧不开始向上倾斜，直至距第一端2 —百二十英尺时(沿着第二侧壁8)为止。而且，其程度取决于斜向区段的倾斜角和波浪池1的整体宽度。例如，如果波浪池1宽五十英尺，倾斜角为四十五度，则可以看到，斜向区段13将开始沿第二侧壁8比沿第一侧壁6向下游多向上倾斜五十英尺。实际情况是，在上述实施例中，斜向区段13的实际长度(沿波浪行进方向)将为约一百一十英尺，即，六十英尺加五十英尺，以便考虑斜向区段的倾斜角。然而，应当看到，也可以设想具有这种底面的波浪池，即，该底面具有连续的斜度，而非水平底面以及随后的斜向区段，在这种情况下，池的长度和尺寸会在某种程度上减少。当然，如下面将要更详细地讨论的，本发明的一个目的是当波浪池1中生成的波浪朝向第二端4溢出或破碎时对该波浪进行阻尼，因此，优选地，斜向区段13在正好到达池中的静止平均水位之前终止。实际上，优选地，斜向区段13在该斜向区段13的斜度的破碎深度处终止。在这方面，为了有助于确保波浪在被波浪阻尼室19阻尼之前适当地破碎，斜向区段13优选在第一端2的下游向上延伸足够的距离，其中斜向区段优选在破碎深度处终止，在大多数情况下，该深度为沿着破碎线10延伸的深度。该点或深度可以通过考虑现有技术中已知的若干数量的因素来在数学上估计/ 确定，所述因素包括波浪长度、波浪周期、波浪高度、池深度、倾斜斜度、波浪形状等。一般而言，下列计算是估计/确定给定波浪的破碎深度所必须的。该破碎深度指数(破碎高度和破碎深度之间的比值)限定如下Yb = Hb/db, (1)其中Hb是破碎点处的波浪高度，db是破碎点处的水深度。为了计算破碎深度指数， 我们可以使用下列公式
权利要求
1.一种波浪池，在所述波浪池中具有水体，所述水体具有静止平均水位，所述波浪池包括基本位于所述波浪池的第一端处的波浪发生器，所述波浪发生器用于产生从所述第一端横跨所述水体朝向第二端行进的波浪，所述第二端与所述第一端相对；第一池部分，所述第一池部分包括沿所述第二端的方向从所述第一端延伸的底面，所述底面包括斜向区段，所述斜向区段至少向上延伸到所述斜向区段的破碎深度处；第二池部分，所述第二池部分从所述斜向区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区段和所述第二端之间；以及其中，所述波浪阻尼室包括实心下底面以及在所述实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的范围内的预定孔隙率(Y)，所述预定孔隙率有助于阻尼横跨所述波浪阻尼室行进的波浪。
2.如权利要求1所述的波浪池，其中，所述第一池部分包括水平区段，所述水平区段在下游跟随有所述斜向区段，其中，所述斜向区段相对于波浪的行进方向倾斜定向。
3.如权利要求1所述的波浪池，其中，所述斜向区段在基本等于其破碎深度的最大高度处达到最高点，并且其中，所述上升底面从所述斜向区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区段的破碎深度。
4.如权利要求1所述的波浪池，其中，所述上升底面具有在0.05< γ <0.25的范围内的孔隙率。
5.如权利要求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确定
6.如权利要求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离大约为所述上升底面在所述水体的静止平均水位之下延伸的距离的二至四倍。
7.如权利要求2所述的波浪池，其中，所述上升底面的孔隙率在约0.05至0. 25之间的范围内，所述下底面在所述上升底面之下延伸的距离大约为所述上升底面在所述水体的静止平均水位之下延伸的距离的2. 5至3倍。
8.如权利要求7所述的波浪池，其中，所述第一池部分的所述水平区段的深度在约9英尺至24英尺之间的范围内，其中，所述斜向区段的斜度在约5%至10%之间的范围内，从而能够在所述波浪池中制造高度为约3英尺至8英尺的滚筒型波浪，并且其中所述上升底面的深度能够在所述水体的静止平均水位下方约1. 8英尺至5英尺之间的范围内，所述下底面在所述上升底面之下约3. 6英尺至20英尺之间的范围内延伸。
9.如权利要求2所述的波浪池，其中，所述上升底面的孔隙率在约0.10至0. 30之间的范围内，所述第一池部分的所述水平区段的深度在约9英尺至M英尺之间的范围内，其中，所述斜向区段的斜度小于约5%，从而能够在所述波浪池中制造高度为约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体的静止平均水位下方约3. 7英尺至10英尺之间的范围内，所述下底面在所述上升底面之下约7英尺至30英尺之间的范围内延伸。
10.如权利要求1所述的波浪池，其中，所述上升底面通过使在所述上升底面上方和下方延伸的能量吸收涡流和漩涡生成边界层来吸收所述波浪池中的波浪的能量。
11.如权利要求1所述的波浪池，其中，在操作时，由所述波浪发生器产生的波浪的高度大于或等于在所述水体的静止平均水位下方的所述上升底面的深度。
12.如权利要求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个特征1)第一和第二层，其中所述第一层的孔隙率大于所述第二层的孔隙率；2)第一和第二层，其中所述第一层的孔隙率大于所述第二层的孔隙率，所述第一层在所述第二层上方延伸，所述第一和第二层之间设有预定空间；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处的孔隙率小于在靠近所述第一端处的孔隙率；5)所述上升底面沿斜线延伸；以及6)所述上升底面和下底面沿斜线延伸。
13.—种阻尼波浪池中的波浪的方法，在所述波浪池中具有水体，所述水体具有静止平均水位，所述方法包括设置基本位于所述波浪池的第一端处的波浪发生器；产生从所述第一端横跨所述水体朝向基本与所述第一端相对的第二端行进的波浪；允许波浪行进通过第一池部分，所述第一池部分包括底面，所述底面具有斜向区段，所述斜向区段从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区段处或所述斜向区段附近开始破碎；允许波浪行进通过第二池部分，所述第二池部分包括基本位于所述斜向区段和所述第二端之间的波浪阻尼室，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预定孔隙率；以及使得波浪被所述上升底面作用，其中通过产生在所述上升底面上方和下方延伸的能量吸收涡流和漩涡的边界层而对波浪进行阻尼。
14.如权利要求13所述的方法，其中，当波浪行进通过所述第一池部分时，它们行进通过在下游继以所述斜向区段的水平区段，其中所述斜向区段至少向上延伸到所述斜向区段的破碎深度处，并且所述斜向区段相对于波浪的行进方向倾斜定向，其中所产生的波浪倾向于相对于波浪的行进方向倾斜地破碎。
15.如权利要求13所述的方法，其中，波浪在所述斜向区段的顶部处或该顶部附近开始破碎，所述斜向区段在基本等于其破碎深度的最大高度处达到最高点，其中所述上升底面从所述斜向区段的顶部朝向所述第二端基本水平地延伸。
16.如权利要求13所述的方法，其中，波浪在所述上升底面上行进，所述上升底面具有在0.05 < γ < 0.25范围内的孔隙率。
17.如权利要求13所述的方法，其中，波浪在所述上升底面上行进，所述上升底面具有基于下列公式确定的孔隙率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对于所述上升底面与所述下底面之间的距离的比值，11/(1^是相对于所述第一池部分的最大深度的入射波浪高度，L是波浪长度，T是波浪周期，碎浪形状由碎波ξ b限定。
18.如权利要求13所述的方法，其中，波浪在所述上升底面上行进，所述上升底面在所述下底面上方一距离处延伸，该距离大约为所述上升底面在所述水体的静止平均水位之下延伸的距离的二至四倍。
19.如权利要求13所述的方法，其中，允许波浪朝向所述第二端行进，并允许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减少否则可能在所述波浪池中出现的反射和激流。
20.如权利要求13所述的方法，其中，在操作时，由所述波浪发生器产生的波浪的高度大于或等于在所述水体的静止平均水位下方的所述上升底面的深度。
全文摘要
本发明公开了一种用于阻尼波浪的方法和设备，该设备优选包括波浪池，该波浪池具有两个部分，即第一波浪形成部分，其具有相对于波浪的行进方向倾斜定向的斜向区段，该斜向区段使波浪开始破碎；以及第二波浪阻尼部分，其具有较深的实心室底面和位于该实心室底面上方的穿孔的上升底面，以用于在波浪开始破碎之后阻尼波浪。在设计阻尼系统时考虑上升底面的包括其孔隙率、其深度(相当于室深度)的特性，以及包括波浪高度和形状的待阻尼的波浪的特征，该阻尼系统基本消散波浪，这又减少了可能干涉下次到来的波浪的波浪反射和激流，由此有助于以高的频率维持冲浪品质的波浪，而不增加池尺寸。
文档编号A47K3/10GK102307507SQ200980155275
公开日2012年1月4日 申请日期2009年11月25日 优先权日2008年11月25日
发明者亨德里克·迪尔克·凡·埃廷格, 托马斯·J·勒希特费尔德, 迪尔克·巴斯滕霍夫 申请人:亨德里克·迪尔克·凡·埃廷格, 托马斯·J·勒希特费尔德, 迪尔克·巴斯滕霍夫