CN109138535B - 双侧人工造浪系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双侧人工造浪系统，包括：用于蓄水的池体，沿所述池体横向延伸方向的外侧设置为浅水区，所述池体的中部设置为深度大于所述浅水区的深水区；所述深水区与浅水区连接的部位设置为坡面，所述坡面与深水区部分的池底之间的夹角为100‑110°；支撑机构，其包括纵向贯穿所述池体深水区的轨道以及支撑所述轨道的支撑柱；移动组件，其由动力机构驱动并沿所述轨道往复移动；以及推动板，其对称设置在所述移动组件的两侧并随所述移动组件沿所述轨道移动，所述推动板在移动过程中至少部分浸入液面以下并对水沿移动方向进行推动。

Description

双侧人工造浪系统

技术领域

本发明涉及人工造浪技术领域，特别涉及一种能够双侧模拟适宜冲浪运动的海浪的双侧人工造浪系统。

背景技术

自然界的海浪主要由风对海水驱动形成，诸多小波浪不断叠加成为大浪。在海浪的前进过程中，如果遇到海岸、海底抬升或者过流区域收缩，则会形成一些特殊的巨浪，特别是适合于冲浪比赛的管浪，称为冲浪运动的“优质浪”。然而，形成这些“优质浪”的天文地理条件比较苛刻，浪源稀缺。

传统造浪设备包括泵喷、真空抽水及往复式激浪板或重物冲击等模式，都在浪高、浪型、持续性等方面存在诸多缺陷，与自然管浪差别较远，不适宜于作为训练和比赛用浪源。

模拟和替代传统冲浪项目的自然环境条件，制造适合冲浪运动的优质管浪，对解决以上诸多问题具有重要的意义。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种双侧人工造浪系统，能够双侧制造适合冲浪运动的模拟海浪。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种双侧人工造浪系统，其中，包括：

用于蓄水的池体，沿所述池体横向延伸方向的外侧设置为浅水区，所述池体的中部设置为深度大于所述浅水区的深水区；所述深水区与浅水区连接的部位设置为坡面，所述坡面与深水区部分的池底之间的夹角为100-110°；

支撑机构，其包括纵向贯穿所述池体深水区的轨道以及支撑所述轨道的支撑柱；

移动组件，其由动力机构驱动并沿所述轨道往复移动；以及

推动板，其对称设置在所述移动组件的两侧并随所述移动组件沿所述轨道移动，所述推动板在移动过程中至少部分浸入液面以下并对水沿移动方向进行推动。

优选的是，所述池体为长方体，所述支撑柱设置为多个，并沿所述池体长度延伸方向的中轴线均匀布置，第一支架连接多个所述支撑柱构成所述移动组件的移动路径，所述轨道设置在所述第一支架上；接近所述轨道端部的位置从内至外顺次设置有减速机构及第一制动机构。

优选的是，所述移动组件底部设置有沿所述轨道移动的行走机构，以及在移动组件沿所述轨道移动过程中侧向设置在所述轨道侧方的矫正结构。

优选的是，所述动力机构包括连接在所述移动组件两端的牵引线，以及对牵引线进行收放或拖拽的驱动机构。

优选的是，所述动力机构为双侧牵引动力机构，所述双侧牵引动力机构具体包括：

连接在所述移动组件两端的第一牵引线；

分设在所述轨道两端的第一辊轮和第二辊轮，所述第一、第二辊轮分别由第一电机和第二电机单独驱动转动并制动；以及

分设在所述轨道两端与第一、第二辊轮之间的对轨道位置对应并并允许所述第一牵引线通过的第一定位机构。

优选的是，所述第一定位机构包括：

可沿轴向自由转动的第一导向轮，所述第一导向轮将所述第一牵引线支撑至与所述轨道高度及角度对应的位置，沿所述第一导向轮外周设置有与第一牵引线匹配的第一凹槽；以及

与所述第一导向轮配合的第一定位轮，沿所述第一定位轮外周设置有第二凹槽；所述第一定位轮设置在所述第一导向轮外部并与所述第一导向轮相切，以使所述第二凹槽与第一凹槽在第一定位轮与第一导向轮相切处扣合为容许所述第一牵引线通过的第一通路。

优选的是，所述动力机构为单侧闭环牵引系统，所述单侧闭环牵引系统具体包括：

第三辊轮，其设置在所述轨道的一端并由第三电机驱动进行正、反双向转动；

第二定位机构，其设置在与所述第三辊轮位置相对的轨道的另一端；以及

环形铰链，其由所述第三辊轮及第二定位机构撑开并构成随所述第三辊轮正、反转动而双向运转的封闭式环形牵引机构，所述封闭式环形牵引机构中至少有一条平行设置在所述轨道上方的第二牵引线，所述第二牵引线连接所述移动组件并对所述移动组件沿轨道进行双向牵引。

优选的是，所述第二定位机构为轮体，所述第二定位机构表面设置有允许所述环形铰链经过的第三凹槽，所述环形铰链经过所述第二定位机构表面并嵌合在所述第三凹槽内；所述第二定位机构沿所述轨道延伸方向的水平位置可调。

优选的是，还包括第三定位机构，所述第三定位机构设置在所述第三辊轮与第三辊轮所对应的轨道端部之间，环形铰链分别经过第二、第三定位机构，所述第三定位机构与第二定位机构配合使所述环形铰链的所述第二牵引线的牵引方向与移动组件的既定行进路径一致。

优选的是，在所述池体中沿所述移动组件移动路径的外侧设置有防护网。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明通过在池体中设置由支撑机构支撑的移动轨道，并在移动轨道上设置在动力机构驱动下沿轨道往复运行的移动组件，移动组件的两侧对称设置推动板作为造浪板，推动板部分或全部浸没水中，在推动板随移动组件沿着轨道移动时对水产生连续的推动力，从而将水向池体的两侧推排，在池体边缘产生管浪状的适宜冲浪运动的波浪。本发明便于安装和维护，运行平稳，高效生成持续的适合于冲浪运动的管浪，为冲浪运动者提供方便、快捷、经济且达标的训练或娱乐场地，为承接冲浪赛事、全民健身提供基础设施，带来良好的社会效益及经济效益。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的双侧人工造浪系统的整体结构俯视图；

图2为本发明所述的双侧人工造浪系统剖面图；

图3为本发明所述的人工造浪系统的侧视图；

图4为本发明所述的造浪系统的双侧牵引动力机构结构示意图；

图5为本发明所述的造浪系统的单侧闭环牵引系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-5所示，本发明提供一种双侧人工造浪系统，其中，包括：用于蓄水的池体100，沿所述池体100横向延伸方向的外侧设置为浅水区102，所述池体100的中部设置为深度大于所述浅水区102的深水区101；所述深水区101与浅水区102连接的部位设置为坡面，所述坡面与深水区101部分的池底之间的夹角为100-110°；支撑机构200，其包括纵向贯穿所述池体100深水区101的轨道201以及支撑所述轨道201的支撑柱202；移动组件 300，其由动力机构301驱动并沿所述轨道201往复移动；以及推动板400，其对称设置在所述移动组件300的两侧并随所述移动组件300沿所述轨道201移动，所述推动板400 在移动过程中至少部分浸入液面以下并对水沿移动方向进行推动。

该方案中，通过在池体100中设置由支撑机构200支撑的移动轨道201，并在移动轨道201上设置在动力机构301驱动下沿轨道201往复运行的移动组件300，移动组件300 的两侧对称设置推动板400作为造浪板，推动板400部分或全部浸没水中，在推动板400 随移动组件300沿着轨道201移动时对水产生连续的推动力，从而将水向池体100的两侧推排，在池体100边缘产生管浪状的适宜冲浪运动的波浪。本发明便于安装和维护，运行平稳，高效生成持续的适合于冲浪运动的管浪，为冲浪运动者提供方便、快捷、经济且达标的训练或娱乐场地。推动板400即为造浪板，是能够推动或排挤池体100中水的板状体，该板状体的几何形状结合池底及池体100侧壁的几何形状和流体力学原理设计得到，并以能够充分推动池体100中的水并将其以一定速度、高度和角度从深水区101排挤至浅水区 102而形成管浪为准，移动组件300双侧设置推动板400，能够在移动组件300移动过程中双侧同时同步造浪，提高效率。所述浅水区102为波浪形成区，其设置在深水区101的外部，浅水区102和深水区101之间通过坡面连接，靠近深水区101的一侧为内侧，远离深水区101的一侧为外侧，浅水区102的池底内侧深度高于外侧深度，整个浅水区102池底形成由内至外升高的缓坡，具体升高方式可以将池底设置为阶梯状、斜面状、弧形等。造浪设备基本原理为，动力机构301推动推动板400沿支撑机构200上布置的轨道201运行，推动板400推动深水区101内的水，将池水连续地扬起并冲向浅水区102，高效地生成持续的适合于冲浪训练和比赛的管浪。驱动推动板400的动力源可以是船舶或者机车驱动，或者缆线牵引，或者驱动机构与缆线牵引的结合等任何能够使推动板400移动的方式。

根据力学研究和多次试验证明，坡面与深水区101部分的池底之间的夹角设置为100-110°时有利于优质管浪的形成，在蓄水深度及造浪设备配合下能够使浪高达到2.5±0.5米，波浪持续时间大于45秒。坡面与深水区101部分的池底之间的夹角范围中的任何数值均在本发明的保护范围之内，例如100°、102°、106°、108°、110°等。

一个优选方案中，所述池体100为长方体，所述支撑柱202设置为多个，并沿所述池体100长度延伸方向的中轴线均匀布置，第一支架203连接多个所述支撑柱202构成所述移动组件300的移动路径，所述轨道201设置在所述第一支架203上；接近所述轨道201 端部的位置从内至外顺次设置有减速机构204及第一制动机构205。

以上方案中，支撑柱202主要起固定支撑移动组件300及轨道201的作用，支撑柱202的布置走向由造浪设备的移动轨迹决定，支撑柱202之间的间隔距离通过池体100整体规模以及承重力等计算得到，支撑柱202的外形可为圆柱体、立方体、横截面为椭圆的柱体、横截面为多边形的柱体等，支撑柱202的走向、间隔距离、外形尺寸等具体设置方式并不对本权利要求的保护范围构成限定。支撑柱202的材质具体可为刚性架体，或者钢筋水泥土浇筑成型，支撑柱202的高度为固定的或者可调的，具体根据实际施工需要设定。支撑柱202与深池区池底的固定连接方式为：所述支撑柱202至少部分嵌入固定在所述深池区底面以下，嵌入深度可为整个支撑柱202高度10-40％，例如10％、15％、20％、25％、 30％、35％、40％等，对支撑柱202起到加固作用。第一支架203为刚性支架，所述第一支架203固定在支撑柱202上构成连续的移动路径，第一支架203上设置轨道201，移动组件300以可拆卸的方式与第一支架203活动连接，所述第一支架203的侧面设置有用于连接推动板400的固定装置。

一个优选方案中，所述移动组件300底部设置有沿所述轨道201移动的行走机构302，以及在移动组件300沿所述轨道201移动过程中侧向设置在所述轨道201侧方的矫正结构 303。

以上方案中，所述行走机构302为支撑车架并作为主动轮的轮体，轮体为设置在车体下方两侧的两排轮子构成的轮系，单个轮子的宽度与轨道201接触面相匹配。轨道201为双轨，两排轮系之间的宽度与轨道201的双规距离相匹配。此外，移动组件300还包括设置在轨道201侧面的矫正结构303，矫正结构303为与轨道201侧面配合的多个侧轮组合成的侧轮系3031，能够保证造浪车侧向受力较大时造浪车能够稳定运行，不会因侧向力过大造成倾覆，保证单、双侧造浪均能稳定运行。

一个优选方案中，所述动力机构301包括连接在所述移动组件300两端的牵引线，以及对牵引线进行收放或拖拽的驱动机构。

以上方案中，驱动机构拖拽移动组件300两端的牵引线，将移动组件300沿轨道201以既定速度往复移动。

一个优选方案中，所述动力机构301为双侧牵引动力机构301，所述双侧牵引动力机构301具体包括：连接在所述移动组件300两端的第一牵引线3012；分设在所述轨道201两端的第一辊轮3013和第二辊轮3014，所述第一、第二辊轮3014分别由第一电机和第二电机单独驱动转动并制动；以及分设在所述轨道201两端与第一、第二辊轮3014之间的对轨道201位置对应并并允许所述第一牵引线3012通过的第一定位机构。

以上方案中，如图4所示，第一、第二电机分别控制第一、第二辊轮3014的转动，通过第一牵引线3012实现对移动组件300的双向牵引。通过在造浪设备的移动组件300 的两端分别设置第一牵引线3012，并在造浪设备的轨道201两端分别设置对第一牵引线 3012进行拖拽的动力机构301，能够通过对铰链第一牵引线3012的拖拽、收放等动作牵引移动组件300沿既定轨道201进行双向移动，从而使移动组件300对造浪池中的水产生推动作用形成人造海浪。所述第一牵引线3012为钢丝绳或其他具有强应力的线缆。电机驱动的对应的辊轮转动，转动过程中第一牵引线3012在辊轮上进行缠绕，实现对第一牵引线3012的拖拽。移动组件300需要在行进过程中保持高度稳定，否则产生晃动或者速度不稳定，甚至移动组件300的非牵引端上翘，影响造浪的品质及效率。造浪项目施工长度较大，轨道201长度一般几百米甚至上千米，那么进行牵引移动组件300的第一牵引线 3012长度也相应地较长，需要移动组件300两侧的第一牵引线3012均保持张紧状态才能够保证移动组件300的稳定运行。那么，通过将第一辊轮3013与第二辊轮3014单独控制，不仅可以方便实现移动组件300的双向运行，而且通过控制双侧电机的运行状态，能够保持移动过程中双侧第一牵引线3012均处于张紧状态。具体操作方法为：当移动组件300 从轨道201第一端向第二端运行时，处于第二端的第二电机运行，并驱动第二辊轮3014 转动，第一牵引线3012向第二辊轮3014上缠绕并将移动组件300向轨道201第二端牵引，移动组件300相对于第一辊轮3013反向运行时带动第一辊轮3013上缠绕的第一牵引线 3012释放，同时位于轨道201第一端的第一电机不启动，第一辊轮3013的自重以及摩擦力对铰链第一牵引线3012产生方向拖拽力，从而使移动组件300两侧第一牵引线3012均保持张紧不松弛状态。反向亦然。

通过增加对第一辊轮3013及第二辊轮3014的制动装置，即闸控装置，能够进一步增加移动组件300运行时两侧铰链的张进度，保证移动组件300的平稳运行。具体控制方法为：当移动组件300从轨道201第一端向第二端运行时，处于第二端的第二电机运行，并驱动第二辊轮3014转动，铰链向第二辊轮3014上缠绕并将移动组件300向轨道201第二端牵引，移动组件300相对于第一辊轮3013反向运行时带动第一辊轮3013上缠绕的铰链释放，同时位于轨道201第一端的第一电机不启动，并且第一辊轮3013由第一制动装置控制产生一定的制动力，那么在第一辊轮3013的自重以及摩擦力对铰链产生方向拖拽力的基础上，额外增加反向作用力，从而使移动组件300两侧铰链均保持张紧不松弛状态，尤其是移动组件300加速或铰链放出距离较长时，需要更大的反向拖拽力来保持移动组件 300两侧的铰链保持张紧状态。

一个优选方案中，所述第一定位机构包括：可沿轴向自由转动的第一导向轮3017，所述第一导向轮3017将所述第一牵引线3012支撑至与所述轨道201高度及角度对应的位置，沿所述第一导向轮3017外周设置有与第一牵引线3012匹配的第一凹槽；以及与所述第一导向轮3017配合的第一定位轮3018，沿所述第一定位轮3018外周设置有第二凹槽；所述第一定位轮3018设置在所述第一导向轮3017外部并与所述第一导向轮3017相切，以使所述第二凹槽与第一凹槽在第一定位轮3018与第一导向轮3017相切处扣合为容许所述第一牵引线3012通过的第一通路。

以上方案中，由于辊轮与移动组件300之间缆线的距离较长，在接近轨道201两端的地方设置定位机构，能够保证第一牵引线3012的牵引力与轨道201完全在同一条直线上，第一牵引线3012经过定位机构后准确对准轨道201的延伸方形，起到固定及矫正方向的作用。第一定位轮3018设置在第二导向轮外部并与之相切，进一步对经过第一导向轮3017 的第一牵引线3012进行限位，避免其在运行过程中偏离第一导向轮3017。第一导向轮3017 与第一定位轮3018外部相切，表面凹槽扣合为一缆线经过的封闭式通路，增加了稳定性。

一个优选方案中，所述动力机构301为单侧闭环牵引系统，所述单侧闭环牵引系统具体包括：第三辊轮3019，其设置在所述轨道201的一端并由第三电机驱动进行正、反双向转动；第二定位机构3020，其设置在与所述第三辊轮3019位置相对的轨道201的另一端；以及环形铰链3022，其由所述第三辊轮3019及第二定位机构3020撑开并构成随所述第三辊轮3019正、反转动而双向运转的封闭式环形牵引机构，所述封闭式环形牵引机构中至少有一条平行设置在所述轨道201上方的牵引线，所述牵引线连接所述移动组件 300并对所述移动组件300沿轨道201进行双向牵引。

以上方案中，如图5所示，通过在造浪设备的移动组件300的两端分别设置具有动力驱动第三辊轮3019，以及无动力驱动的第二定位机构3020，并由第三辊轮3019和第二定位机构3020撑开架设在造浪设备轨道201上方的环形铰链3022，构成随第三辊轮3019 正、反转动而双向运转的封闭式环形牵引机构，牵引机构连接造浪设备的移动组件300并对所述移动组件300沿轨道201进行双向牵引，从而使移动组件300对造浪池中的水产生推动作用形成人造海浪，并且由于单动力结构的驱动使过程更易于控制，第三辊轮3019 与固定机构的配合提高设备运行的稳定性，并且单侧辊轮的设置能够大幅度减小牵引机构的占地面积。所述铰链为钢丝绳或其他具有强应力的线缆。动力机构301可为电机驱动，或者其他船舶、可移动机械等牵引驱动。

一个优选方案中，所述第二定位机构3020为轮体，所述第二定位机构3020表面设置有允许所述环形铰链3022经过的第三凹槽，所述环形铰链3022经过所述第二定位机构3020表面并嵌合在所述第三凹槽内；所述第二定位机构3020沿所述轨道201延伸方向的水平位置可调。

以上方案中，通过将第二定位机构3020设置为水平方向位置可调形式，可以在环形铰链3022运行距离较长时向外调节第一定位机构的位置，使环形铰链3022保持张紧状态；或者环形铰链3022长时间反复运行产生松动时，也可调节第二定位机构3020的位置使其重新张紧，保证移动组件300的稳定运行。

一个优选方案中，还包括第三定位机构3023，所述第三定位机构3023设置在所述第三辊轮3019与第三辊轮3019所对应的轨道201端部之间，环形铰链3022分别经过第二、第三定位机构3023，所述第三定位机构3023与第二定位机构3020配合使所述环形铰链 3022的所述第二牵引线3021的牵引方向与移动组件300的既定行进路径一致。

以上方案中，第三定位机构3023对环形铰链3022起到进一步的定位作用，其与移动组件300的连接线即第二牵引线3021与运行轨道201吻合而不偏移，并避免移动组件300的端部上翘，保障其运行稳定性。

一个优选方案中，在所述池体100中沿所述移动组件300移动路径的外侧设置有防护网103。

以上方案中，防护网103设置在移动组件300移动路径的外侧，并将深水区101和浅水区102分隔开，防止冲浪者进入具有造浪设备运行的深水区101。防护网103由立柱支撑，所述立柱的至少一侧设置加固立柱的斜撑。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种双侧人工造浪系统，其特征在于，包括：

用于蓄水的池体，沿所述池体横向延伸方向的外侧设置为浅水区，所述池体的中部设置为深度大于所述浅水区的深水区；所述深水区与浅水区连接的部位设置为坡面，所述坡面与深水区部分的池底之间的夹角为100-110°；

支撑机构，其包括纵向贯穿所述池体深水区的轨道以及支撑所述轨道的支撑柱；

移动组件，其由动力机构驱动并沿所述轨道往复移动；所述移动组件底部设置有沿所述轨道移动的行走机构，以及在移动组件沿所述轨道移动过程中侧向设置在所述轨道侧方的矫正结构；以及

推动板，其对称设置在所述移动组件的两侧并随所述移动组件沿所述轨道移动，所述推动板在移动过程中至少部分浸入液面以下并对水沿移动方向进行推动。

2.如权利要求1所述的双侧人工造浪系统，其特征在于，所述池体为长方体，所述支撑柱设置为多个，并沿所述池体长度延伸方向的中轴线均匀布置，第一支架连接多个所述支撑柱构成所述移动组件的移动路径，所述轨道设置在所述第一支架上；接近所述轨道端部的位置从内至外顺次设置有减速机构及第一制动机构。

3.如权利要求1所述的双侧人工造浪系统，其特征在于，所述动力机构包括连接在所述移动组件两端的牵引线，以及对牵引线进行收放或拖拽的驱动机构。

4.如权利要求3所述的双侧人工造浪系统，其特征在于，所述动力机构为双侧牵引动力机构，所述双侧牵引动力机构具体包括：

连接在所述移动组件两端的第一牵引线；

分设在所述轨道两端的第一辊轮和第二辊轮，所述第一辊轮、第二辊轮分别由第一电机和第二电机单独驱动转动并制动；以及

分设在所述轨道两端与第一辊轮、第二辊轮之间的与轨道位置对应并允许所述第一牵引线通过的第一定位机构。

5.如权利要求4所述的双侧人工造浪系统，其特征在于，所述第一定位机构包括：

可沿轴向自由转动的第一导向轮，所述第一导向轮将所述第一牵引线支撑至与所述轨道高度及角度对应的位置，沿所述第一导向轮外周设置有与第一牵引线匹配的第一凹槽；以及

与所述第一导向轮配合的第一定位轮，沿所述第一定位轮外周设置有第二凹槽；所述第一定位轮设置在所述第一导向轮外部并与所述第一导向轮相切，以使所述第二凹槽与第一凹槽在第一定位轮与第一导向轮相切处扣合为容许所述第一牵引线通过的第一通路。

6.如权利要求4所述的双侧人工造浪系统，其特征在于，所述动力机构为单侧闭环牵引系统，所述单侧闭环牵引系统具体包括：

第三辊轮，其设置在所述轨道的一端并由第三电机驱动进行正、反双向转动；

第二定位机构，其设置在与所述第三辊轮位置相对的轨道的另一端；以及

环形铰链，其由所述第三辊轮及第二定位机构撑开并构成随所述第三辊轮正、反转动而双向运转的封闭式环形牵引机构，所述封闭式环形牵引机构中至少有一条平行设置在所述轨道上方的第二牵引线，所述第二牵引线连接所述移动组件并对所述移动组件沿轨道进行双向牵引。

7.如权利要求6所述的双侧人工造浪系统，其特征在于，所述第二定位机构为轮体，所述第二定位机构表面设置有允许所述环形铰链经过的第三凹槽，所述环形铰链经过所述第二定位机构表面并嵌合在所述第三凹槽内；所述第二定位机构沿所述轨道延伸方向的水平位置可调。

8.如权利要求7所述的双侧人工造浪系统，其特征在于，还包括第三定位机构，所述第三定位机构设置在所述第三辊轮与第三辊轮所对应的轨道端部之间，环形铰链分别经过第二、第三定位机构，所述第三定位机构与第二定位机构配合使所述环形铰链的所述第二牵引线的牵引方向与移动组件的既定行进路径一致。

9.如权利要求1所述的双侧人工造浪系统，其特征在于，在所述池体中沿所述移动组件移动路径的外侧设置有防护网。

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