<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen von Wellen zum Wellenreiten auf einem stehen- den Gewässer. Es war lange Zeit üblich, das Holzflössen im Schwellbetrieb vorzunehmen, wobei eine über das
Niveau der Wasserfläche der Flossstrecke aufgestaute Wassermenge durch Öffnen einer Schleuse abgelassen wur- de. Bei diesem Verfahren strömt das Wasser im wesentlichen parallel zur Wasserfläche des Gewässers oder sogar i schräg abwärts aus dem Vorratsbehälter. Dieses Verfahren wird ausserdem nur auf natürlichen, fliessenden Ge- wässern durchgeführt und ist zur Erzeugung von Wellen zum Wellenreiten nicht geeignet. Wellenreiten ist nur auf translatorischen Brandungswellen geringer Turbulenz möglich.
Zum Unterschied von dem beim Holzflössen angewendeten Verfahren, soll das erfindungsgemässe Verfahren auf stehenden vorzugsweise künstlichen Gewässern durchgeführt werden und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine
Wassermenge bis zu einem über der Gewässeroberfläche liegenden Niveau aufgestaut und anschliessend, vorzugs- weise während vorbestimmter Zeitintervalle dem Gewässer unterhalb seiner Oberfläche zugeführt wird, wobei die Strömung der zugeführten Wassermenge schräg aufwärts gegen die Gewässeroberfläche gerichtet und die dem
Gewässer zugeführte Wassermenge gegebenenfalls wieder zur Aufstauung verwendet wird.
Die Erfindung beziehtsich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und ist gekennzeichnet durch einen Behälter zum Aufstauen einer Wassermenge auf ein Niveau, das über dem der Gewässeroberfläche liegt, mit einer schnellöffnenden und schnellschliessenden Absperreinrichtung zum absatzweisen Ablassen der gestauten Wassermenge in einen Bereich des Gewässers unterhalb der Gewässeroberfläche sowie einen Ablenk- wulst zum Ablenken des gestauten Wassers schräg aufwärts gegen die Gewässeroberfläche und vorzugsweise eine
Einrichtung zur Rückführung des abgelassenen Wassers in den Behälter.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist der Ablenkwulst als ein vom Boden des Behälters von dessen Absperr- einrichtung aus schräg nach oben gerichteter Bereich des Bodens eines Bassins ausgebildet.
Nach andern Merkmalen der Erfindung weist der in der Nähe der Absperreinrichtung angeordnete Ablenk- wulst eine bezüglich derAusströmrichtung des gestautenwassers schräg nach oben führende Vorderfläche, einen
EMI1.1
flächen ineinandergreifenden und miteinander verbundenen Platten bestehen, die mit sie bewegenden Hydraulikzylindern verbunden und an z. B. als Vierkantsäulen. ausgebildeten Führungselementen geführt sind. In den Platten der Absperreinrichtung können vertikal verlaufende, zu den Führungselementen offene Schlitze angeordnet sein, in denen sich eine Anzahl Walzen in horizontaler Lage sowie im Abstand voneinander befinden, die in den Platten drehbar gelagert sind und eine Anlage für die Führungselemente bilden.
Gemäss weiteren Erfindungsmerkmalen kann die dem Gewässer zugekehrte Vorderwand des Behälters in einer sich annähernd in der Höhe des abgerundeten Scheitels des Ablenkwulstes und über dem horizontalen Boden des Behälters befindlichen unteren Kante auslaufen. Die Einrichtung zur Rückführung des abgelassenen Wassers in denStaubehä1ter kann eine im Bereich des Wellenauslaufes des Bassins angeordnetes Überlaufbecken mit Ablaufleitungen sowie eine Pumpe aufweisen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles, welches in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, näher erläutert, In dieser zeigen Fig. l eine perspektivische Ansicht einer als Wellenbassin ausgebildeten Vorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. l, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3 - 3 in Fig. 2, Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht vom wellenerzeugenden Bereich der in Fig. l dargestellten Vorrichtung, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5 - 5 in Fig. 4, Fig. 6 ein seitlicher Schnitt durch den schräg aufwärts führenden Wasseraustritt, bei Weglassung eines Ablenkwulstes, und Fig.
7 einen seitlichen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des schräg aufwärts führendenwasseraustrittes, bei Weglassung eines Ablenkwulstes.
Die Fig. l ist eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten erfindungsgemässen Wellenbassins. Das Wel- lenbassin umfasst ein Bassin-A-und einenwellenerzeugenden Behälter-B-. Ein in Richtung des Wellenauslaufes (Pfeil-C--) sich schräg nach oben erhebender Boden -10-- bilden den Grund des Bassins-A-. Ein einem natürlichen Meeresstrand nachgebildeter Strand setzt den Boden-10-am Wellenauslauf jenseits der Wasserlinie fort. Die Seitenwände-13 und 14-erstrecken sich vom Boden-10-vertikal nach oben und seitlich an seiner gesamten Länge entlang. Einstückig angeformte hochgezogene Fortsetzungen --13a und 14a-- der Seitenwände --13 und 14-erstrecken sich jenseits des wellenerzeugendenEndes des Bodens-10-.
Eine schräg nach oben und aussen aufsteigende Rückwand-17-erstrecktsich seitlich zwischenden äusserenEnden der Fort-
EMI1.2
und 14a-. Eine14a-besteht darin, eine Wassersäule oberhalb des normalen ausgeglichenen Wasserspiegels der Gewässeroberfläche im Bassin-A-vorzusehen, auf der Wellen zum Wellenreiten erzeugt werden sollen.
In Fig. 2, in der weitere Einzelheiten einer bevorzugten Konstruktion des Wellenbassins der Fig. l dargestellt sind, erstreckt sich ein den Grund des wellenerzeugenden Behälters-B-bildender, im wesentlichen
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
schräg nach oben zu einem abgerundeten Scheitelpunkt und senkt sich dann schräg nach unten, verläuft im Bas- sinboden --10-- und bildet so eine angeformte Verbindung zwischen den vorerwähntenBöden. Dasspezifische
Profil des Ablenkwulstes --20-- ist nicht kritisch, solange sich die vordere Oberfläche nach oben in Richtung der Wasseroberfläche erhebt, der Scheitelpunkt abgerundet ist und die Oberfläche der Rückwand schräg nach unten verläuft.
Der Ablenkwulst sollte vorzugsweise in einer weichen Kurve aus dem Boden --19- aufsteigen und in einen abgerundeten Scheitel übergehen. Die spezifische Krümmung kann jedoch je nach den verschie- denen nachstehend genauer zu besprechenden Parametern, wie z. B. der Stelle, an der der Ablenkwulst ange- bracht ist, auch andere Formen aufweisen. Ein wasserdurchlässiger, vorzugsweise netz-oder gitterförmiger
Schutzschirm --21-- erstreckt sich an der vorderen Kante des Ablenkwulstes-20-vertikal nach oben.
Die vertikale Wand --18-- endet mit einer unteren Kante-22-, die ungefähr auf der gleichen Höhe wie der ab- gerundete Scheitel des Ablenkwulstes-20-und in einem Abstand vom Boden-19-befindet, wodurch ein das Bassin --A-- und den wellenerzeugenden Behälter-B-verbindender Wasserdurchtritt entsteht. Es sollte beachtet werden, dass der gerundete Scheitel des Ablenkwulstes --20- höher oder niedriger als die untere Kan- tender vertikalen Wand --18-- liegen kann, u. zw. je nach Gesichtspunkten, wie z. B. die gewünschte
Wellenhöhe, das Volumen des Wassers in der Wassersäule und über dem Scheitel und die Schräge der Vordersei- te des Ablenkwulstes --20--.
Eine durch voneinander abgesetzte Vierkantsäulen --24-- getragene als vertikales
Tor ausgebildete Absperrvorrichtung --23- befindet sich zwischen der unteren Kante-22-der Wand-18- und des Bodens --19--. Diese Absperrvorrichtung ist, wie gezeigt, vorzugsweise hochzuziehen, es könnte je- doch auch im ganzen oder teilweise nach einer Seite bewegt werden. Hydraulikzylinder-27-mit doppelt wirkendenKolben dienen zur raschen Verstellung des Tores von der offenen zur geschlossenen Stellung und um- gekehrt. Eine von einer sich aus der Rückwand --17-- erstreckenden Platte --29-- getrangene Hydraulikpumpe - steht durch eine Leitung-30-, eine Steuerverbindung --31-- und Hydraulikleitungen --32 und 32a-mit den Hydraulikzylindern-27-in Verbindung und steuert dieselben.
In Fig. 3 ist die in einem bevorzugten Wellenbassin vorgesehene Rückführung des Wassers und die Pumpe dafür halb schematisch dargestellt. Eine Reihe von Ablaufleitungen --33-- zieht sich durch die Seitenwand durch die Wasser aus dem Bassin --A-- in ein aus einer verzweigten Rohrleitung --34-- bestehendes Sammelelement abgezogen wird. In einem Sammelbecken --35-- läuft das Wasser durch die Rohrverzweigun- gen-34-auf Grund der Schwerkraft zusammen. Eine Pumpe --37-- zieht das Wasser aus dem Sammelbecken --35--und leert es durch eine Ausflussleitung --38-- an der oberen Kante der Wandverlängerung --13a-- in den wellenerzeugenden Behälter-B-. In Fig. 2 ist der Höhenunterschied zwischen den Ablaufleitungen --33-- und der Zuflussleitung --38-- am deutlichsten ersichtlich.
Die Menge des aus dem Behälter abgelassenen Wasser ist so bemessen, dass sie im wesentlichen gleich gross wie die in den Behälter eingelassene Wassermenge ist. Die Ablaufleitungen-33-sind vorzugsweise so nahe wie möglich am Wellenauslauf bzw. am Strandbereich angeordnet, um die Entstehung von vom Strand ausgehende Echo- oder Rückprallwellen zu verhindern.
InFig. 4 ist insbesondere derwellenerzeugende Behälter --B-- einer verbesserten Ausführung der Vorrichtung dargestellt. Besonders zu bemerken ist die untere abgeschrägte Kante-39-der Absperreinrichtung-23-.
Eine im Boden entsprechend geformte Nut -40-- bildet mit der abgeschrägten Kante-39-eine wasserundurchlässige Dichtung, wenn sich das Tor der Absperreinrichtung-23-in gesenkter Lage befindet. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht die Absperreinrichtung --23-- aus einer Reihe ineinandergreifender Abschnitte, die jeweils in zwei als Vierkantsäulen ausgebildeten Führungselemente --24-- gleiten und mittels zweier Hydraulikzylinder --27-- bewegt werden. Die Hydraulikzylinder arbeiten in bekannter Weise gleichzeitig, so dass die einzelnen Abschnitte praktisch ein einziges Tor bilden. Diese Zusammensetzung vereinfacht den Einbau des Tores und gestattet die Verwendung von kompakten Hydraulikzylindern --27-- von geringerer Kapazität.
EMI2.2
sierenden Wasser ein Minimum an Wirbeln zu verursachen.
Die untere Kante-41-der Führungselemente - erstreckt sich geringfügig über die untere Kante --42-- der vertikalen Wand-18-. Im Tor der Ab-
EMI2.3
rasch öffnendes Tor ausgebildete Absperreinrichtung --23--. Bei diesen erfindungsgemässen Ausführungsformen, deren Wasseraustrittsöffnungen gezeigt sind, kann die Dicke der Wand --18-- verstärkt sein, um eine ausrei-
<Desc/Clms Page number 3>
chende Oberfläche des schrägen Wasseraustrittes zur Ausrichtung des austretenden Wassers nach oben zu schaf- fen.
Bei Betrieb wird das Tor der Absperreinrichtung-23-zuerst gesenkt, um eine feste Dichtung zwischen dem Bassin-A-und dem wellenerzeugenden Behälter-B-herzustellen. Das Bassin-A-wird zuerst mit Wasser bis zur Höhe des Strandes gefüllt, so dass der ruhende Wasserspiegel sich über den Ablaufleitungen-33- befindet. Der wellenerzeugende Bereich ist mit Wasser bis zur erforderlichen Höhe angefüllt. Nachdem das
Bassin-A-so vorbereitet ist, werden die Hydraulikzylinder-27-in Betrieb gesetzt und heben das Tor der Absperrvörrichtung-23-.
Wenn sich das Tor hebt, wird durch das Gefälle im wellenerzeugenden Bereich eine (bestimmte) Wassermenge aus dem unteren Teil desselben durch den Wasseraustritt zwischen der Wand -18- und dem Boden-19-herausgedrängt. Wenn diese Wassermenge gegen den Ablenkwulst-20- prallt, entsteht (wie in der Fig. 2 bei-E-gezeigt) eine Welle, die sich im Bassin-A-in Richtung des Wellenauslaufes bis zum Strand-11-fortpflanzt. Auf Grund der Schwerkraft fliesst Wasser durch die Ab- laufleitungen-33-und die verzweigten Rohrleitungen-34-in das Sammelbecken-35-.
Mittels der Pum- pe-37-wird das Wasser in die Zuflussleitung-38-hochgepumpt und ergiesst sich wieder in den wellener- i zeugenden Behälter-B-. Durch die Höhe des Wassers und die Grösse und Öffnungsdauer der Absperreinrichtung
EMI3.1
len von den folgenden Faktoren abhängt :
1. Vom Druckgefälle zwischen der Höhe der im Behälter gestauten Wassersäule und der Höhe des Wassers im Bassin-oder Strandseebereich.
2. Vom Zeitraum, während dessen das Wasser durch das Druckgefälle aus dem Behälter entleert wird und von der in diesem Zeitraum fliessenden Wassermenge.
3. Von der Höhe des schräg nach oben verlaufenden Ablenkwulstes.
4. Von der Schräge des Bassinbodens bezogen auf den Reibungswert des Bodenmaterials.
5. Von derBeziehung zwischen der Wasserhöhe im Behälter-B-und derWasserhöhe im Bassin-A-über dem Scheitelpunkt des Ablenkwulstes-20-bei einem vorbestimmten Profil der schrägen vorderen und hinte- ren Oberfläche dieses Ablenkwulstes.
Bei Berücksichtigung dieser Faktoren ist es klar, dass erfindungsgemäss der Druck des aus dem Behälter ent- leerten Wassers eine Funktion der Wassersäule im Behälter ist, der sich proportional zur Höhe der gestauten Was- sersäule ändert.
Die Zeitdauer, während der Wasser durch das Druckgefälle entleert wird, steht in einer Beziehung zu der während dieser Zeitdauer ausströmenden Wassermenge, so dass, je länger das Entleerungselement arbeitet, desto mehr Wasser ausströmt.
Das Ausmass der Toröffnung, durch welche Wasser von einer vorbestimmten Höhe und während einer vorbestimmten Zeitdauer entleert wird, ist ebenfalls von grossen Einfluss.
Auch die Schräge des Bodens des Bassin- oder Strandseebereiches ist bei der Erzeugung translatorischer, zum Wellenreiten geeigneter Wellen wichtig. Wenn der Boden nicht schräg anstiege, würde jede erzeugte Welle wieder anschwellen, ohne zu brechen und ohne damit die erwünschte, für das Wellenreiten geeignete translatorische Welle zu bilden. Der Reibungswert des Materials, aus dem der Boden besteht, beeinflusstebenfalls den erforderlichen Steigungsgrad des Bodens. Der Reibungswert eines Materials kann als Widerstand eines Materials gegen eine relative dagegen gerichtete Bewegung eines andern, das erste Material berührenden Materials definiert werden. Der Reibungswert eines Materials steigt mit der Rauhigkeit desselben und nimmt mit zunehmender Glätte des Materials ab.
Bei zunehmender Schräge des Bodens kann der Reibungswert abnehmen, ohne dass die erwünschte Wellenbildung ausbleibt, und umgekehrt kann mit abnehmender Bodenschräge der Reibungswert des Bodens zunehmen.
Die Wassermenge im Behälter, bezogen auf die Wassermenge über dem Scheitel des Ablenkwulstes, spielt bei der erfindungsgemässen Praxis eine wichtige Rolle. Die Wasserhöhe im Behälter muss mit der Wasserhöhe über dem Scheitelpunkt des Ablenkwulstes steigen.
Für ein bestimmtes Beispiel ist festgelegt worden, dass eine zum Wellenreiten geeignete Welle durch das Anlegen eines Bassins-A-erzeugt werden kann, in dem der normale ausgeglichene Wasserspiegel im Bassin 61 bis 91 cm über dem Scheitelpunkt des Ablenkwulstes-20-liegt und der Behälter-B-oder wellenerzeugende Bereich eine sich 610 bis 762 cm über den Boden-19-erhebende Wassersäule enthält. Die Erhebung des in diesem Beispiel verwendeten Ablenkwulstes-20-steigt unmittelbar vor der Absperreinrichtung -23bis zu einer Höhe von 91 cm an.
Bei einer wie oben beschriebenen Wassersäulenhöhe und Ablenkwulstkombination wird eine Welle von durchschnittlich 152 am Höhe (Bezugszeichen-H-in Fig. 2) in durchschnittlich 488 cm Entfernung von der Wand-18- Bezugszeichen-L-) erzeugt. Im Rahmen der Erfindung können durch geringere Parameterabweichungen zahlreiche Wellenformen erzeugt werden. Zum Beispiel erzeugt eine niedrigere Wassersäule und ein daher vermindertes hydraulisches Gefälle eine lange rollende Welle. In ähnlicher Weise erhält man eine beträchtlich gekürzte höhere Welle durch ein im wesentlichen hoch gehaltenes Hydraulikgefälle und eine verstärke Neigung des Ablenkwulstes.
<Desc/Clms Page number 4>
Es sind Versuche durchgeführt worden, bei denen die oben genannten Parameter jeweils geändert wurden.
So wurden Vorrichtungen konstruiert, bei denen die Scheitelhöhe des Ablenkwulstes 91 cm, der Abstand von der
Arbeitseinrichtung 91 cm, die Höhe des Wassers über dem Scheitelpunkt derselben ebenfalls 91 cm und die
Wasserhöhe im Behälter--B--über dem ausgeglichenen Wasserspiegel des Bassins 488 cm betrug. Wenn die 5 Vorrichtung arbeitete, wurde eine übermässige Turbulenz beobachtet. Bei Änderung der obigen Werte auf 91,
366,91 und 487 cm entstand eine Dünung. Bei beiden obigen Beispielen wurden keine zum Wellenreiten ge- eigneten Bedingungen erzielt. Bei Abänderung der obigen Werte auf 91,274, 91 und 487 cm, wobei sich der
Ablenkwulst in einem Abstand von 274 cm von der Absperreinrichtung befand, ergab sich eine sehr geringe
Turbulenz und eine einzelne translatorische, zum Wellenreiten geeignete Brandungswelle wurde erzeugt.
Aus folgender Tabelle sind weitere Versuchszahlen zur Demonstration des erfindungsgemässen Verfahrens zusammengestellt.
Es wurde von einer durchschnittlichen Öffnungsgeschwindigkeit des Tores von 4500 cm/min, einer Entfer- nung vom Tor zum Scheitel in der Grösse von 274 cm und einer Scheitelhöhe von 91 cm ausgegangen.
In der Tabelle findet sich in der 1. Spalte die Wasserhöhe a im Behälter, in der 2. Spalte die Wasseri höhe b des Bassins über dem Scheitel des Ablenkwulstes, in der 3. Spalte die Höhe der Wassersäule c, welche den Niveauunterschied des Wasserspiegels im Behälter und im Bassin entspricht und in der 4. Spalte die
EMI4.1
EMI4.2
<tb>
<tb>
Bassin'über-dem <SEP> Bassinboden.a <SEP> b <SEP> c <SEP> d <SEP>
<tb> 450 <SEP> 60 <SEP> 300 <SEP> 240 <SEP> Dünung
<tb> 510 <SEP> 60 <SEP> 360 <SEP> 240 <SEP> Idealer <SEP> Bereich
<tb> 570 <SEP> 60 <SEP> 420 <SEP> 240 <SEP> Idealer <SEP> Bereich
<tb> 630 <SEP> 60 <SEP> 480 <SEP> 240 <SEP> Idealer <SEP> Bereich
<tb> 690 <SEP> 60 <SEP> 540 <SEP> 240 <SEP> Idealer <SEP> Bereich
<tb> 750 <SEP> 60 <SEP> 600 <SEP> 240 <SEP> Idealer <SEP> Bereich
<tb> 570 <SEP> 90 <SEP> 390 <SEP> 270 <SEP> Zerbersten
<tb> 630 <SEP> 90 <SEP> 450 <SEP> 270 <SEP> Dünung
<tb> 690 <SEP> 90 <SEP> 510 <SEP> 270 <SEP> Idealer <SEP> Bereich
<tb> 750 <SEP> 90 <SEP> 570 <SEP> 270 <SEP> Idealer <SEP> Bereich
<tb> 810 <SEP> 90 <SEP> 630 <SEP> 270 <SEP> Idealer <SEP> Bereich
<tb> 870 <SEP> 90 <SEP> 690 <SEP> 270 <SEP> Zerbersten
<tb> 660 <SEP> 120 <SEP> 450 <SEP> 300 <SEP> Dünung
<tb> 720 <SEP> 120 <SEP> 510
<SEP> 300 <SEP> Idealer <SEP> Bereich
<tb> 780 <SEP> 120 <SEP> 670 <SEP> 300 <SEP> Idealer <SEP> Bereich
<tb> 840 <SEP> 120 <SEP> 630 <SEP> 300 <SEP> Idealer <SEP> Bereich
<tb> 900 <SEP> 120 <SEP> 690 <SEP> 300 <SEP> Idealer <SEP> Bereich
<tb>
Aus den vorstehenden Ausführungen und den Versuchszahlen geht hervor, dass in der Erfindung eine Abänderung der angegebenen Parameter mit eingeplant ist, so dass zum Wellenreiten geeignete translatorische Wellen je nach der gewünschten Wellen-Frequenz und dem Amplitudenprogramm erzeugt werden können.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung arbeitet mit hydraulischem Druck, ist äusserst einfach konstruiert und bietet ganz entscheidende Vorteile in bezug auf Anschaffungskosten und Wartungsarbeiten. Energie ist nur zum Zurückpumpen des Wassers aus dem Bassin oder einem Überlaufbecken in dem Behälter und zum mechanischen öffnen und Schliessen der Absperreinrichtung erforderlich. Die Vorrichtung erzeugt Wellen zum Wellenreiten in der unmittelbaren Nähe des Behälters bzw. des wellenerzeugenden Bereiches, mittels eines begleitenden Wasserstromes, der zurückgeführt wird. Die Erzeugung translatorischer Wellen ist genau steuerbar, so dass eine einzelne, zum Wellenreiten geeignete Welle mit jedem gewünschten Zeitintervall erzeugt werden kann, unter maximaler Ausnutzung der Möglichkeit, die Vorbedingungen zum Wellenreiten künstlich erzeugen zu können.
Die Amplitude der erzeugten Welle ist auch je nach Wahl der besprochenen Parameter in verschiedener Weise steuerbar. Da eine Wassermasse unter normalen Umständen verschmutzt, bietet die erfindungsgemäss vorgesehene Rückführung des Wassers einen wichtigen Gesichtspunkt und einen zusätzlichen Vorteil. Durch den mit dem Auftreten translatorischer Wellen verbundenen Wasserfluss, und insbesondere durch die Wellen ist es möglich, etwaige Verunreinigungen in die beim Wellenauslauf vorgesehenen AbfIussöffnungen zu schwemmen.
Der besondere Vorteil dieses erfindungsgemässen Gesichtspunktes ist zweifach, indem nicht nur ein Schmutzabscheider in die Anlage eingebaut werden kann, sondern auch durch das Abziehen von Wasser die Bildung von StrandEchowellen, Interferenzwellen oder Strömungen vermindert wird, durch die die translatorische Welle beeinträchtigt und die gesamte im Bassin enthaltene Wassermasse hin-und herbewegt würde.
Das durch die Absperreinrichtung strömende und gegen den Ablenkwulst prallende Wasser erzeugt eine sich
<Desc/Clms Page number 5>
in Richtung des Wellenauslaufes des Bassins bewegende translatorische Welle. Durch die Bewegung der transla- torischen Welle kombiniert mit der Wirkung des schräg ansteigendenBodens wird eine translatorische Brandungs- welle erzeugt, die zum Wellenreiten besonders geeignet ist. Bei einem Wiederöffnen der Absperreinrichtung zur Erzeugung der nächsten Welle zeigt sich, dass, wenn die für die vorhergehende Welle in das Bassin einge- ströme Wassermenge nicht überwiegend abgeflossen ist, die Form der nächsten Welle verkümmert ausfällt und vielleicht keine Brandungswelle gebildet wird.
Wenn die dem Bassin entzogene Wassermenge der eingelassenen
Wassermenge nicht ungefähr entspricht, dann verkümmern die nachfolgenden Wellen in einem solchen Masse, dass sie zum Wellenreiten völlig ungeeignete blosse Dünungen darstellen. Dieses Phänomen scheint auch einzu- treten, wenn die im wellenerzeugenden Behälter vorgesehene Wassersäule im wesentlichen gleich hoch gehalten wird. Bei diesem nicht erklärbaren Phänomen zeigt sich, dass das dauernde Entziehen von Wasser aus dem
Bassin, während sich die Welle über das Bassin bewegt, die Tendenz zur Bildung von Reflexionswellen und die
Entstehung von Schwingungswellen auf ein Minimum beschränkt und die Nachfolge von translatorischen Bran- dungswellen fördert.
Das Entziehen des Wassers sollte im Idealfall so weit wie möglich vom wellenerzeugenden
Behälter und so nahe wie möglich am Strandbereich, gegen den die Welle aufläuft, vor sich gehen. Das Wasser kann jedoch auch auf jedem ändern Bereich oder auf verschiedenen Bereichen zwischen dem wellenerzeugenden
Behälter und dem Stand- oder äussersten Wellenauslaufbereich abgezogen werden.
Die dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung kann in für einen Fachmann geläufigen Weise verschie- dentlich abgeändert werden. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Element zum Öffnen der Absperreinrichtung insbesondere als Pneumatik-Zylinder dargestellt. Mit einer geringen Ände- rung könnte das Tor durch einen hydraulischen Zylinder, einen elektromechanischen Kolben oder einen Zahn- stangenmechanismus geöffnet werden. In gleicher Weise könnte der wellenerzeugende Behälter in einer Ent- fernung vom Bassin gebaut und eine Leitung vom Hin- und Herleiten des Wassers benutzt werden. Weiterhin könnte dieAbsperreinrichtung so konstruiertsein, dass sie sich in horizontaler anstatt in vertikaler Richtung oder durchDrehung kleinerAbschnitte öffnet, um so eine sich diagonal vorwärts bewegende Welle zu erzeugen.
Sich diagonal vorwärts bewegende Wellen sind bei Verwendung jeder in Abschnitte eingeteilten Absperreinrichtung leicht dadurch zu erzeugen, dass die Abschnitte hintereinander geöffnet werden, und so die gewünschte Wirkung erzielt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. VerfahrenzumErzeugenvonWellenzumWellenreitenaufeinemstehendenGewässer, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine Wassermenge bis zu einem über der Gewässeroberfläche liegenden Niveau aufge- staut und anschliessend, vorzugsweise während vorbestimmter Zeitintervalle, dem Gewässer unterhalb seiner
Oberfläche zugeführt wird, wobei die Strömung -der zugeführten Wassermenge schräg aufwärts gegen die Ge- wässeroberfläche gerichtet und die dem Gewässer zugeführte Wassermenge gegebenenfalls wieder zur Aufstau- ung verwendet wird.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a method for generating waves for surfing on a standing body of water. For a long time it was customary to carry out the wood rafting in swelling mode, with one using the
At the level of the water surface of the raft stretch, the amount of accumulated water was drained by opening a sluice. In this process, the water flows essentially parallel to the surface of the water or even diagonally downwards from the storage container. Furthermore, this process is only carried out on natural, flowing water and is not suitable for generating waves for surfing. Surfing is only possible on translatory surf waves with little turbulence.
In contrast to the method used for rafting wood, the method according to the invention is intended to be carried out on standing, preferably artificial, bodies of water and is characterized in that a
Amount of water dammed up to a level above the surface of the water and then, preferably during predetermined time intervals, is supplied to the water below its surface, the flow of the supplied amount of water being directed obliquely upwards against the surface of the water and the
The amount of water supplied to the body of water is possibly used again for impoundment.
The invention also relates to a device for carrying out this method and is characterized by a container for damming a quantity of water to a level above that of the water surface, with a quick-opening and quick-closing shut-off device for intermittently draining the dammed water into an area of the water below the water surface and a deflecting bead for deflecting the dammed water obliquely upwards against the water surface and preferably one
Device for returning the drained water to the container.
According to one feature of the invention, the deflecting bead is designed as a region of the bottom of a basin which is directed obliquely upward from the bottom of the container by its shut-off device.
According to other features of the invention, the deflecting bead arranged in the vicinity of the shut-off device has a front surface which slopes upwards with respect to the outflow direction of the dammed water
EMI1.1
there are interlocking and interconnected plates that are connected to them moving hydraulic cylinders and connected to z. B. as square columns. trained guide elements are performed. In the plates of the shut-off device vertically running slots open to the guide elements can be arranged, in which there are a number of rollers in a horizontal position as well as at a distance from one another, which are rotatably mounted in the plates and form a system for the guide elements.
According to further features of the invention, the front wall of the container facing the water can end in a lower edge located approximately at the level of the rounded apex of the deflecting bead and above the horizontal bottom of the container. The device for returning the drained water into the storage container can have an overflow basin with drainage lines and a pump arranged in the area of the wave outlet of the basin.
The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment which is shown schematically in the drawing. In this, FIG. 1 shows a perspective view of a device designed as a wave pool, FIG. 2 shows a section along the line 2-2 in FIG. 1, FIG. 3 a section along the line 3 - 3 in FIG. 2, FIG. 4 a perspective partial view of the wave-generating area of the device shown in FIG. 1, FIG. 5 a section along the line 5 - 5 in FIG. 4 , FIG. 6 shows a lateral section through the water outlet leading obliquely upwards, with the omission of a deflecting bead, and FIG.
7 shows a lateral section through a modified embodiment of the water outlet leading obliquely upwards, with the omission of a deflecting bead.
FIG. 1 is a perspective view of a preferred wave pool according to the invention. The wave basin comprises a basin-A- and a wave-generating container-B-. A bottom -10- rising diagonally upwards in the direction of the wave outlet (arrow-C--) forms the bottom of the basin-A-. A beach modeled on a natural sea beach continues the bottom at the wave outlet beyond the water line. The side walls - 13 and 14 - extend vertically upwards from the floor - 10 and laterally along its entire length. Integrally molded, raised extensions --13a and 14a - of the side walls --13 and 14- extend beyond the wave-generating end of the floor-10-.
A rear wall 17 rising diagonally upwards and outwards extends laterally between the outer ends of the
EMI1.2
and 14a-. One 14a-is to provide a water column above the normal balanced water level of the water surface in the basin-A-on which waves are to be generated for surfing.
In Fig. 2, in which further details of a preferred construction of the wave basin of Fig. 1 are shown, a base of the wave-generating container-B-forming, extends substantially
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
obliquely upwards to a rounded apex and then sinks obliquely downwards, runs in the basin floor --10 - and thus forms a molded connection between the aforementioned floors. That specific
Deflection bead profile --20-- is not critical as long as the front surface rises up towards the surface of the water, the apex is rounded and the surface of the back wall slopes downwards.
The deflection bead should preferably rise out of the ground in a smooth curve and merge into a rounded apex. However, the specific curvature may vary depending on the various parameters to be discussed in more detail below, such as B. the point at which the deflecting bead is attached, also have other shapes. A water-permeable, preferably net-shaped or grid-shaped one
Protective screen --21-- extends vertically upwards on the front edge of the deflecting bead-20.
The vertical wall -18- ends with a lower edge-22-, which is approximately at the same height as the rounded apex of the deflecting bead-20-and at a distance from the floor-19-, whereby the basin - -A- and the wave-generating container-B-connecting water passage is created. It should be noted that the rounded apex of the deflecting bead --20- can be higher or lower than the lower edge of the vertical wall --18--, u. between. Depending on the point of view, such as B. the desired
Wave height, the volume of water in the water column and above the apex and the slope of the front of the deflecting bead --20--.
One supported by offset square columns --24 - as a vertical one
Gate-shaped shut-off device -23- is located between the lower edge-22-of the wall-18- and the floor -19-. This shut-off device is, as shown, preferably to be pulled up, but it could also be moved in whole or in part to one side. Hydraulic cylinders-27-with double-acting pistons are used to quickly move the door from the open to the closed position and vice versa. A hydraulic pump -29- passed from a plate -29- extending from the rear wall -17- is connected to the hydraulic cylinders -27 through a line -30-, a control connection -31- and hydraulic lines -32 and 32a- -connects and controls the same.
In Fig. 3, the return of the water provided in a preferred wave pool and the pump for this are shown semi-schematically. A series of drainage pipes --33-- runs through the side wall through which water is drawn from the basin --A-- into a collecting element consisting of a branched pipe --34--. In a collecting basin --35 - the water runs together through the pipe branches -34- due to gravity. A pump --37-- draws the water from the collecting basin --35 - and empties it through an outflow line --38-- at the upper edge of the wall extension --13a-- into the wave-generating container-B-. In Fig. 2, the difference in height between the discharge lines --33-- and the inflow line --38-- is most clearly visible.
The amount of water drained from the container is dimensioned such that it is essentially the same as the amount of water let into the container. The drainage lines 33 are preferably arranged as close as possible to the wave outlet or the beach area, in order to prevent the creation of echo or rebound waves emanating from the beach.
InFig. 4 shows in particular the wave-generating container --B-- of an improved embodiment of the device. Particularly noteworthy is the lower beveled edge-39-of the shut-off device-23-.
A correspondingly shaped groove -40- in the bottom forms a water-impermeable seal with the beveled edge-39-when the gate of the shut-off device-23-is in the lowered position. In the embodiment shown, the shut-off device --23-- consists of a series of interlocking sections which each slide in two guide elements --24-- designed as square columns and are moved by means of two hydraulic cylinders --27--. The hydraulic cylinders work simultaneously in a known manner, so that the individual sections practically form a single door. This composition simplifies the installation of the gate and allows the use of compact hydraulic cylinders --27 - of smaller capacity.
EMI2.2
sizing water to cause a minimum of vortex.
The lower edge 41 of the guide elements extends slightly over the lower edge 42 of the vertical wall 18. In the gate of the
EMI2.3
quick-opening gate trained shut-off device --23--. In these embodiments according to the invention, the water outlet openings of which are shown, the thickness of the wall -18- can be reinforced in order to
<Desc / Clms Page number 3>
to create the appropriate surface of the inclined water outlet to align the exiting water upwards.
In operation, the gate of the shut-off device-23-is first lowered in order to establish a tight seal between the basin-A- and the wave-producing container-B-. The basin-A- is first filled with water up to the level of the beach, so that the still water level is above the drainage pipes -33-. The wave-generating area is filled with water to the required level. After that
Basin-A-is prepared in this way, the hydraulic cylinders-27-are put into operation and lift the gate of the shut-off device-23-.
When the gate rises, a (certain) amount of water is forced out of the lower part of the same through the water outlet between the wall -18- and the floor-19- due to the gradient in the wave-generating area. When this amount of water hits the deflecting bead-20-, a wave is created (as shown in Fig. 2 at -E-) which propagates in the basin-A-in the direction of the wave outlet to the beach-11-. Due to the force of gravity, water flows through the drainage lines -33- and the branched pipes -34- into the collecting basin -35-.
By means of the pump -37- the water is pumped up into the inflow line -38- and pours out again into the wave-generating container -B-. By the height of the water and the size and opening time of the shut-off device
EMI3.1
len depends on the following factors:
1. From the pressure gradient between the height of the water column stuck in the container and the height of the water in the basin or beach lake area.
2. The period during which the water is emptied from the container due to the pressure gradient and the amount of water flowing during this period.
3. From the height of the obliquely upward deflecting bead.
4. From the slope of the basin floor in relation to the coefficient of friction of the floor material.
5. From the relationship between the water level in the container-B and the water level in the basin-A-above the apex of the deflecting bead-20-with a predetermined profile of the inclined front and rear surface of this deflecting bead.
When these factors are taken into account, it is clear that, according to the invention, the pressure of the water emptied from the container is a function of the water column in the container, which changes proportionally to the height of the dammed water column.
The period of time during which the water is emptied by the pressure gradient is related to the amount of water flowing out during this period of time, so that the longer the emptying element works, the more water flows out.
The extent of the gate opening through which water is emptied from a predetermined height and for a predetermined period of time is also of great influence.
The slope of the bottom of the basin or beach lake area is also important when generating translational waves suitable for surfing. If the ground did not rise at an incline, each wave produced would swell again without breaking and without thus forming the desired translational wave suitable for surfing. The coefficient of friction of the material from which the floor is made also affects the required degree of slope of the floor. The coefficient of friction of a material can be defined as the resistance of one material to a relative movement in the opposite direction of another material that is in contact with the first material. The coefficient of friction of a material increases with the roughness of the same and decreases with increasing smoothness of the material.
As the slope of the floor increases, the coefficient of friction can decrease without the desired wave formation failing, and conversely, the coefficient of friction of the floor can increase as the slope of the floor decreases.
The amount of water in the container, based on the amount of water above the apex of the deflecting bead, plays an important role in the practice of the invention. The water level in the container must rise with the water level above the apex of the deflection bead.
For a specific example it has been determined that a wave suitable for surfing can be generated by creating a basin-A-in which the normal balanced water level in the basin is 61 to 91 cm above the apex of the deflecting bead-20-and the container -B- or wave-generating area contains a column of water 610 to 762 cm above the ground-19. The elevation of the deflecting bead -20- used in this example rises immediately in front of the shut-off device -23 to a height of 91 cm.
With a water column height and deflection bead combination as described above, a wave of an average 152 am height (reference symbol -H- in FIG. 2) at an average distance of 488 cm from the wall-18-reference symbol -L-) is generated. Numerous waveforms can be generated within the scope of the invention through smaller parameter deviations. For example, a lower head of water, and therefore a reduced hydraulic head, creates a long rolling wave. Similarly, a significantly shortened taller shaft is obtained by keeping the hydraulic gradient substantially high and increasing the inclination of the deflection bead.
<Desc / Clms Page number 4>
Tests have been carried out in which the above parameters were changed in each case.
Devices have been constructed in which the apex height of the deflecting bead is 91 cm, the distance from the
Work equipment 91 cm, the height of the water above the apex of the same 91 cm and the
The water height in the tank - B - above the balanced water level of the basin was 488 cm. Excessive turbulence was observed when the device was operating. When changing the above values to 91,
366.91 and 487 cm there was a swell. In both of the above examples, no conditions suitable for surfing were achieved. If you change the above values to 91.274, 91 and 487 cm, whereby the
Deflection bead was at a distance of 274 cm from the shut-off device, there was very little
Turbulence and a single translational surf wave suitable for surfing was created.
Further test numbers for demonstrating the process according to the invention are compiled from the following table.
An average opening speed of the door of 4500 cm / min, a distance from the door to the top of 274 cm and a top height of 91 cm were assumed.
In the table, the first column shows the water height a in the tank, the second column shows the water height b of the basin above the apex of the deflecting bead, and the third column shows the height of the water column c, which represents the difference in level of the water level in the Tank and in the basin and in the 4th column the
EMI4.1
EMI4.2
<tb>
<tb>
Basin'above the <SEP> basin floor. A <SEP> b <SEP> c <SEP> d <SEP>
<tb> 450 <SEP> 60 <SEP> 300 <SEP> 240 <SEP> swell
<tb> 510 <SEP> 60 <SEP> 360 <SEP> 240 <SEP> Ideal <SEP> area
<tb> 570 <SEP> 60 <SEP> 420 <SEP> 240 <SEP> Ideal <SEP> range
<tb> 630 <SEP> 60 <SEP> 480 <SEP> 240 <SEP> Ideal <SEP> area
<tb> 690 <SEP> 60 <SEP> 540 <SEP> 240 <SEP> Ideal <SEP> range
<tb> 750 <SEP> 60 <SEP> 600 <SEP> 240 <SEP> Ideal <SEP> range
<tb> 570 <SEP> 90 <SEP> 390 <SEP> 270 <SEP> bursting
<tb> 630 <SEP> 90 <SEP> 450 <SEP> 270 <SEP> swell
<tb> 690 <SEP> 90 <SEP> 510 <SEP> 270 <SEP> Ideal <SEP> range
<tb> 750 <SEP> 90 <SEP> 570 <SEP> 270 <SEP> Ideal <SEP> range
<tb> 810 <SEP> 90 <SEP> 630 <SEP> 270 <SEP> Ideal <SEP> range
<tb> 870 <SEP> 90 <SEP> 690 <SEP> 270 <SEP> bursting
<tb> 660 <SEP> 120 <SEP> 450 <SEP> 300 <SEP> swell
<tb> 720 <SEP> 120 <SEP> 510
<SEP> 300 <SEP> Ideal <SEP> area
<tb> 780 <SEP> 120 <SEP> 670 <SEP> 300 <SEP> Ideal <SEP> range
<tb> 840 <SEP> 120 <SEP> 630 <SEP> 300 <SEP> Ideal <SEP> range
<tb> 900 <SEP> 120 <SEP> 690 <SEP> 300 <SEP> Ideal <SEP> range
<tb>
From the above statements and the number of tests it can be seen that a modification of the specified parameters is planned in the invention so that translational waves suitable for surfing can be generated depending on the desired wave frequency and the amplitude program.
The device according to the invention works with hydraulic pressure, has an extremely simple construction and offers very decisive advantages with regard to acquisition costs and maintenance work. Energy is only required to pump the water back out of the basin or an overflow basin in the container and to mechanically open and close the shut-off device. The device generates waves for surfing in the immediate vicinity of the container or the wave-generating area, by means of an accompanying stream of water that is returned. The generation of translational waves can be precisely controlled so that a single wave suitable for surfing can be generated at any desired time interval, making maximum use of the possibility of being able to artificially generate the preconditions for surfing.
The amplitude of the generated wave can also be controlled in various ways depending on the choice of the parameters discussed. Since a body of water pollutes under normal circumstances, the recirculation of the water provided according to the invention offers an important aspect and an additional advantage. Due to the flow of water associated with the occurrence of translational waves, and in particular due to the waves, it is possible to flush any impurities into the outflow openings provided at the wave outlet.
The particular advantage of this inventive aspect is twofold, in that not only can a dirt separator be installed in the system, but the formation of beach echo waves, interference waves or currents, which impair the translational wave and the whole in the basin, is also reduced by removing water contained water would be moved back and forth.
The water flowing through the shut-off device and bouncing against the deflecting bead creates a
<Desc / Clms Page number 5>
translational wave moving in the direction of the wave outlet of the basin. The movement of the translatory wave combined with the effect of the sloping ground creates a translatory surf wave that is particularly suitable for surfing. When the shut-off device is reopened to generate the next wave, it can be seen that if the amount of water that flowed into the basin for the previous wave has not predominantly flowed away, the shape of the next wave is stunted and perhaps no surf wave is formed.
If the amount of water withdrawn from the basin is equal to that of the
If the amount of water does not roughly correspond, then the following waves wither to such an extent that they represent mere swells which are completely unsuitable for surfing. This phenomenon also appears to occur when the water column provided in the wave-generating container is kept essentially the same. This inexplicable phenomenon shows that the permanent removal of water from the
Basin, as the wave moves across the basin, the tendency to form reflection waves and the
The occurrence of vibration waves is limited to a minimum and the follow-up of translatory waves is promoted.
The removal of the water should ideally be as far away from the wave-generating as possible
Container and go as close as possible to the area of the beach where the wave hits. However, the water can also change on each area or on different areas between the wave-generating ones
Container and the standing or outermost shaft outlet area.
The illustrated embodiment of the device can be modified in various ways in a manner familiar to a person skilled in the art. In the preferred embodiment of the invention shown, the element for opening the shut-off device is shown in particular as a pneumatic cylinder. With a small change, the door could be opened by a hydraulic cylinder, an electromechanical piston or a rack and pinion mechanism. In the same way, the wave-generating container could be built at a distance from the basin and a conduit used to move the water back and forth. Furthermore, the shut-off device could be designed to open horizontally instead of vertically or by rotating small sections so as to create a diagonally advancing shaft.
When using any shut-off device divided into sections, waves moving forward diagonally can easily be generated by opening the sections one after the other, and so the desired effect is achieved.
PATENT CLAIMS:
1. A method for generating waves for surfing on a standing body of water, characterized in that a quantity of water accumulates up to a level above the surface of the water and then, preferably during predetermined time intervals, the body of water below it
Surface is supplied, the flow of the supplied amount of water being directed obliquely upwards against the surface of the water and the amount of water supplied to the water possibly being used again for damming.