CN109923318B - 波浪产生方法和设备 - Google Patents

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Abstract

用于在水体中产生波浪的方法和设备可包括在水流被推动穿过入口、波状外形通道和出口时改变水流，例如，其中，可改变主水流使得产生与主流的方向成角度的一个或多个辅流。

Description

波浪产生方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月8日提交的标题为“波浪产生方法和设备(WAVEPRODUCING METHOD AND APPARATUS)”的第US62/418,891序列号美国临时专利申请的优先权，该专利申请在法律允许的最大范围内明确地并入本文。
背景
技术领域
本公开涉及用于例如在水体中产生波浪的方法和设备。更具体地，产生适合于冲浪和/或用作湖泊、水池、池塘、鱼缸和其他水体中的特征的波浪。
背景技术
用于例如在水体中产生波浪的方式是众所周知的。例如，在水池或天然水体中产生可冲浪波浪的应用中，通常采用很多常规方法。这些常规方法的共同缺点在于，它们不能产生高质量的可冲浪波浪和/或在多数情形下在经济上不可行。
诸如在Lochtefeld的第5,564,859号和第6,132,317号美国专利以及Sauerbier的第4,792,260号美国专利中描述的方法产生片状水流，该片状水流太薄而无法以在天然产生的波浪中冲浪的方式进行冲浪，因此不能产生高质量的可冲浪波浪。
诸如在Aufleger等人的第8,602,684号美国专利和McFarland的第7,658,571号美国专利中描述的方法需要构建昂贵的定制设施，该设施除了用于产生可冲浪波浪的预期目的之外几乎没有用途。这个缺点降低了经济可行性并且增加了构建此类设施的经济风险。
诸如在Webber的第8,042,200号美国专利、Slater等人的第8,573,887号美国专利和Sagastume的第8,366,347号美国专利中描述的方法需要太大的陆地占用面积和/或需要构建特定用途的水体。这个缺点降低经济可行性并且增加了构建此类设施的经济风险。
因此，新颖且创造性方法将能够，但不限于，产生高质量的可冲浪波浪，同时持续地操作以减少所需的占地面积，并且可引入到各种水体中以消除构建昂贵的专用设施的负担，并且将能够在尺寸上进行缩放，使得可购买小型波浪产生器并引入到诸如社区游泳池的小水体中，以及可购买大型波浪产生器并引入到诸如在主题乐园中发现的较大水体中。
发明内容
本公开涉及一种具有优于现有技术的优点的新颖且创新性方法。在这种新颖的方法中，通过在水流被推动穿过由入口、波状外形通道和外部壳体构成的设备时改变水流而在水体中产生期望的波浪。
因此，可模拟多种自然和非自然地发生的波浪形式，包括但不限于：水跃；可俯冲以形成波桶的左破碎波浪、右破碎波浪和顶点破碎波浪；或者可在波浪的浪背上翻滚以形成娱乐用波浪或初学者波浪的左破碎波浪、右破碎波浪和顶点破碎波浪。
根据本发明的示例性特征，在水流被推动穿过包括入口、通道和出口的作用边缘和表面轮廓时改变水流。
因此，可通过改变入口、通道和出口的作用边缘和表面轮廓来更改所产生的波浪特性。
因此，该设备或其部分可设计成刚性的或者可设计成可调节的，从而允许在流被推动穿过设备的作用边缘和表面轮廓时更改波浪形式。
因此，也可通过使得整个设备能够在一定运动范围内平滑地枢转来更改所产生的波浪特性。
根据本发明的示例性特征，在一些示例性实施方式中，构成入口、通道和出口的作用边缘和表面或其部分根据在自然界中发现的几何形状进行设计，例如，诸如软体动物门：腹足纲、双壳纲或头足纲的壳体的内部边缘和表面的几何形状。
因此，在一些示例性实施方式中，构成入口、通道和出口的作用边缘和表面或其部分根据黄金分割的几何形状进行设计。
根据本发明的示例性特征，该设备可设计成使得入口、通道和出口或其部分可在所有侧上有界限，例如以用于本发明的加压实施方式，或者可以是无界限的，例如以用于本发明的其中设备被推动通过水体的实施方式，在该实施方式中，设备在河流中固定，或者设备在潮汐流中固定。
根据本发明的示例性特征，该设备可设计成部分地浸入或完全地浸入水体中，使得设备的部分不在水体的表面上方延伸。
根据本发明的示例性特征，可产生包括例如诸如浪肩(shoulder)、浪峰(crest)、浪唇(lip)、波桶(barrel)、波谷(trough)、波面(face)和破碎区(break zone)特征的波浪形式。
根据本发明的示例性特征，改变穿过设备的主水流，使得产生与主流的方向成角度的一个或多个辅流。
因此，可改变所述流，使得该流类似于水平环形涡流或螺旋流体路径。
因此，可改变所述流，使得该流类似于水平环形涡流或螺旋流体路径，其中，在该流移动远离设备时，改变流动路径的、引导到或部分地进入主流动方向的一部分，以从外波谷边界螺旋、沿波面向上并且在波浪形式上滚动、最终俯冲到破碎区中，从而几乎完成一次完整的螺旋旋转，形成波浪的波桶形式的内部；以及在该流移动远离设备时，改变流动路径的、引导到或部分地进入主流动方向并进入第一改变后的流动路径的方向中的另一部分，以从波谷边界螺旋、沿浪背壁向上、经过浪肩和浪峰、在波浪形式上滚动、最终俯冲到破碎区中，从而几乎完成一次完整的螺旋旋转，形成波浪的波桶形式的外部。
因此，如上所述，可在没有在波浪形式上滚动的情况下改变所述流，相反，可改变所述流以使得包括波桶的内部的流动路径压倒包括波桶形式的外部的流动路径，从而允许内桶流在波浪形式的浪背上流过。
因此，可改变所述流以与它本身相交，如上所述，而无需类似于环形涡流或螺旋流体路径。
根据本发明的示例性特征，可产生连续波浪和不连续的波浪，以适应示例性实施方式的要求。
根据本发明的示例性特征，在设备在水体中保持固定的同时，可推动水流穿过设备，从而产生稳定波浪。
根据本发明的示例性特征，可推动设备通过水体，从而产生相对于固定海岸线在一个方向上移动的波浪。
根据本发明的示例性特征，用于产生波浪的方法允许将本发明引入到各种水体中，使得不需要单独地构建设施来适应本发明。
根据本发明的示例性特征，该设备可在尺寸上缩放，例如，使得可在例如湖泊的较大水体中产生非常大的波浪，使得可在例如游泳池的较小水体中产生较小的波浪，或者使得可在例如鱼缸的极小水体中针对鱼缸的水的特征以及通气并结合鱼缸泵来产生极小的波浪。
根据本发明的示例性特征，可以按多种方式推动水流穿过该设备。
由泵提供的稳定且连续的流
因此，本发明的示例性实施方式是使用泵来推动连续水流穿过设备，从而产生连续的高质量稳定波浪，该波浪能够在相对于所产生的波浪大小而言较小的水体中操作。
因此，在该实施方式中，腔室可将设备连接至泵，并且可以按照先将湍流泵流转换成层流再到达设备的入口的方式进行配置。
因此，该示例性实施方式可允许将该设备引入到多种现有水体中，例如，本地社区水池，从而使得那些本来没有机会体验冲浪的人也能够体验冲浪。
因此，该示例性实施方式可允许容易地将该设备从一个水体运输至另一水体，使得例如在构建全职的冲浪设施不可行的人口较少区域中，可在短时间段内使用该设备并且然后将其迁移至另一社区。
因此，该示例性实施方式允许以比现有技术更低的成本制造和安装该设备。
因此，该示例性实施方式允许该设备在尺寸上进行缩放，以产生用作湖泊、水池、池塘、鱼缸和其他水体中的特征的波浪。
由自然涌流提供的稳定且连续或不连续的流
根据本发明的示例性实施方式，通过自然力(例如，通过潮汐能量的力或通过重力)来推动连续或不连续的水流通过该设备。
因此，在该实施方式的一个示例中，该设备安装在防浪堤或冲浪流道中并且可安装有单向瓣阀，从而允许推动涌现的水穿过该设备，由此在较平静的水体积(例如，诸如海港)中产生可冲浪的波浪。
因此，在该实施方式的另一示例中，该设备安装在河中，并且河的流的至少一部分被推动穿过该设备，从而在设备的下游产生可冲浪的波浪。
因此，在该实施方式中，该设备的通道可以是无界限的，使得河的流的一部分经过该设备，保持未被该设备改变。
因此，在该实施方式的又一示例中，该设备连接至水坝的溢洪道的出口，并且利用重力来推动流穿过溢洪道、进入入口、穿过通道并且从设备的出口离开。
因此，该实施方式的益处在于，一旦安装，该设备就能够产生需要很少能量或不需要能量以及相关联操作成本的可冲浪波浪。
由移位提供的稳定且不连续的流
根据本发明的示例性实施方式，通过使来自腔室的一定量空气或水移位通过该设备而气动地或液压地迫使不连续的水流穿过该设备。
因此，该实施方式的益处将是利用该设备来改进现有的气动或液压波浪产生设施的能力，使得在利用现有基础设施的同时可产生多种更高质量的波浪。
不稳定且连续或不连续-被推动通过水体
根据本发明的示例性实施方式，在设备被推动通过水体，例如像船体移动通过水体一样时，推动连续或不连续的水流通过该设备。
因此，该设备可沿着直线轨道线性地推动，以产生不稳定且不连续的波浪；或者可围绕圆形或环形水体的内圆周或外圆周推动，以产生不稳定且连续的波浪。
因此，在该实施方式中，设备的无界限实施方式可以是有益的。
因此，该实施方式优于现有技术的益处在于，由该设备产生的波浪并不依赖于水体中的特殊设计的底部轮廓。消除这个依赖性会降低安装的成本，因为消除了对定制设计和构建的水体的要求；该述设备能够安装在现有的水体中，例如诸如湖泊。
为了实现上述内容，根据本发明的一方面，提供了一种用于在水体中产生波浪的方法，该方法包括：推动水流过设备的入口、波状外形通道和出口；以及利用入口、波状外形通道和出口中的至少一个的作用边缘和作用表面中的至少一个来改变水的流，由此水以波浪形式从出口流出。改变所述流可包括利用包围入口、波状外形通道和出口的外部壳体的作用边缘和表面来改变所述流。推动水穿过波状外形通道可包括推动水穿过多个入口、多个内部通道和多个出口。该方法还可包括利用流控制阀来控制所述流。
该方法还可包括通过以下方式来更改所产生的波浪形式：改变被推动穿过的流的体积；调节作用边缘和表面；在至少一个方向上铰接该设备；或者上述的组合。
该方法还可包括将该设备至少部分地浸入水体中并且通过与水体相互作用来更改所产生的波浪形式。
改变所述流可包括利用通道的有界限的作用表面来改变所述流，其中，所述流全部穿过通道，或者利用通道的无界限的作用表面来改变所述流，其中，所述流的一部分在穿过通道时被改变，并且所述流的另一部分不受影响地且未被改变地穿过。
推动可包括：推动主流的至少一部分穿过设备的作用边缘和表面，该作用边缘和表面配置成将主流的一部分改变为变成波浪形式的波面和波谷；推动主流的至少一部分穿过设备的作用边缘和表面，该作用边缘和表面配置成将主流的一部分改变为变成波浪形式的浪背；推动主流的至少一部分穿过设备的作用边缘和表面，该作用边缘和表面配置成将主流的一部分改变为变成波浪形式的浪肩；或者推动主流的至少一部分穿过设备的作用边缘和表面，该作用边缘和表面配置成将主流的一部分改变为变成波浪形式的外波谷边界。
改变可包括：利用外部壳体的作用边缘和表面进行改变，外部壳体的作用边缘和表面配置成阻止水体的不想要的流妨碍设备的输出流；利用外部壳体的外部壳体的作用边缘和表面进行改变，外部壳体的作用边缘和表面配置成协助实现设备的期望输出流；通过构成入口、通道和出口的作用边缘和表面或其部分进行改变，该作用边缘和表面或其部分根据对数螺线的几何形状进行设计；通过构成入口、通道和出口的作用边缘和表面或其部分进行改变，该作用边缘和表面或其部分根据选自软体动物门：腹足纲、双壳纲或头足纲的壳体的内边缘和表面的几何形状进行设计；或者通过构成入口、通道和出口的作用边缘和表面或其部分进行改变，该作用边缘和表面或其部分根据黄金分割的几何形状进行设计。
推动可包括：推动主流的至少一部分穿过配置成改变所述流以使得产生与主流的方向成角度的至少一个辅流的作用边缘和表面；推动主流的至少一部分穿过配置成改变所述流以使得所述流类似于水平环形涡流或螺旋流体路径的作用边缘和表面。推动可包括：推动主流的至少一部分穿过设备的作用边缘和表面，并且在所述流离开出口并与水体相互作用时，使所述水体的大量水移位，使得在水体中产生水跃；推动主流的至少一部分穿过配置成将主流的一部分推动成包括沿外桶流动路径向上的形式的作用边缘和表面，该外桶流动路径在波浪形式的内桶流动路径或波面和波谷上俯冲并且进入破碎区；推动主流的至少一部分穿过配置成改变所述流的作用边缘和表面，使得包括波桶的内部的流动路径压倒包括波桶形式的外部的流动路径，从而产生不具有波桶的波浪形式；推动连续的水流穿过设备；推动不连续的水流穿过设备；在设备在水体中保持固定的同时推动水流穿过设备；在设备移动通过水体时推动水流穿过设备；通过泵送进行推动；通过重力进行推动；通过潮汐能量进行推动；通过水体中的涌流进行推动；通过来自腔室的流体移位来推动不连续的水流；通过使设备线性地移动通过水体进行推动；通过使设备围绕环形水体的内圆周或外圆周线性地移动进行推动；或者从具有腔室入口和腔室出口的腔室进行推动。
改变可包括：通过最靠近出口的、形成为曲线形状的腔室的区段进行改变；利用腔室内的一堆矩阵毛细管进行改变，其中，每个毛细管的毛细管内径小于腔室的曲线的平均卷绕直径；利用矩阵毛细管进行改变，该毛细管的毛细管内径在腔室的曲线的平均卷绕直径的1/5至1/50之间；利用腔室的作用表面或其部分进行改变，该作用表面或其部分根据选自软体动物门：腹足纲、双壳纲或头足纲的壳体的内边缘和或外边缘的几何形状进行设计；利用腔室的作用表面或其部分进行改变，该作用表面或其部分根据黄金分割的几何形状进行设计；利用腔室或其部分进行改变，该腔室或其部分根据对数螺线的几何形状进行设计。
该方法还可包括：将水流从水体吸入到腔室中；推动所述流穿过腔室，其中，使湍流吸入流成为层流；以及推动所述流离开腔室进入入口中。该方法还可包括：调节设备相对于水体表面的高度；在至少一个方向上铰接该设备；或者调节设备相对于水体表面的高度并且在至少一个方向上铰接该设备。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在水体中产生波浪的设备，该设备包括：、配置成接收主流的入口；配置成排出波浪形式的出口；以及将入口连接至出口的通道，其中，入口、出口和通道中的至少一个配置成将主流改变为波浪形式。
设备还可包括包围入口、通道和出口的外部壳体。
通道可包括将入口连接至出口的多个通道，出口可包括多个出口，以及入口可包括多个入口。通道可连接至流控制阀。
该设备或其部分可以是：刚性的和/或可调节的。该设备可以：在至少一个方向上进行铰接，可至少部分地浸入水体中，和/或在尺寸上可缩放。
入口、出口和通道中的至少一个可包括有界限的作用边缘和表面。入口、出口和通道中的至少一个可具有无界限的作用边缘和表面。作用边缘和表面可配置成将主流的一部分改变为变成波浪形式的波面和波谷。
作用边缘和表面可包括：入口边缘、出口边缘以及将入口连接至出口的通道表面。该设备还可包括通道轮廓，其中，出口边缘朝向通道轮廓弯曲。通道表面的曲率可随着其移动远离出口而减小或增大。通道的作用表面可遵循从入口到出口的弯曲路径。作用边缘和表面可配置成将主流的一部分改变为变成波浪形式的浪背、波浪形式的浪肩，或者波浪形式的外波谷边界。
外部壳体可具有附加作用边缘和表面，该附加作用边缘和表面配置成阻止水体的不想要的流妨碍设备的输出流或者配置成协助实现设备的期望输出流。该作用边缘和表面或其部分可根据以下项进行设计：对数螺线的几何形状；选自软体动物门：腹足纲、双壳纲或头足纲的壳体的内边缘和表面的几何形状；或者黄金分割的几何形状。
该作用边缘和表面可配置成改变所述流，使得产生与主流的方向成角度的至少一个辅流。就这点而言，该作用边缘和表面可配置成：改变所述流，使得所述流类似于水平环形涡流或螺旋流体路径；改变所述流，使得在所述流离开出口并与水体相互作用时在水体中产生水跃；推动主流的一部分形成包括外桶流动路径的形式，该外桶流动路径在波浪形式的内桶流动路径或波面和波谷上俯冲并且进入破碎区；或者改变所述流，使得包括波桶的内部的流动路径压倒包括波桶形式的外部的流动路径，从而产生不具有波桶的波浪形式。
入口可适于接收连续的水流或不连续的水流。
设备可配置成在设备在水体中保持固定的同时在入口处接收水流，或者在设备被推动通过水体时在入口处接收水流。就这点而言，在入口处接收的所述水流可由泵提供。该设备可安装在河中，使得在入口处接收的水流可由河的流提供。该设备可安装在防浪堤中并且还包括单向流控制阀。该设备可连接至水坝的溢洪道出口，并且在入口处接收的水流由溢洪道提供。该设备可连接至腔室，并且在入口处接收的水流是不连续的并且通过迫使来自腔室的一定量空气或水穿过设备而气动地或液压地提供。
该设备还可包括用于推动设备线性地通过水体的装置，或者用于围绕环形水体的内圆周或外圆周推动设备的装置。
该设备还可包括具有腔室入口和腔室出口的腔室，其中，该设备入口连接至腔室出口。腔室的、最靠近腔室出口的区段可形成为曲线形状。腔室可包括一堆矩阵毛细管，其中，每个毛细管的毛细管内径小于腔室的曲线的平均卷绕直径。每个毛细管的毛细管内径可以在腔室的曲线的平均卷绕直径的1/2至1/50之间。矩阵毛细管可采取蜂巢的形式。
腔室的作用表面或其部分可根据以下项进行设计：选自软体动物门：腹足纲、双壳纲或头足纲的壳体的内边缘和或外边缘的几何形状；或者对数螺线的几何形状。
该设备还可包括具有排放柱、具有进水口和出口的水泵，其中，至少进水口驻留在水体中。该设备还可包括用于调节腔室的高度的机构。
腔室还可包括具有球和承窝的球形接头机构。腔室还可包括高度调节机构以及具有球和承窝的球形接头机构。承窝可附接至腔室并且包括多个管道，该多个管道允许在球处引导来自腔室的加压流，从而在球与承窝的表面之间形成水薄膜。
附加方面、特征和益处将从非限制性示例性实施方式的以下详细描述和附图中显而易见。
描述
通过以下结合附图对非限制性具体实施方式的详细描述，将更全面地说明本发明。在附图中，类似元件和/或特征可具有相同的参考标记。此外，相同类型的各种元件可通过在参考标记之后用区分类似元件的第二标记进行区分。如果详细描述的特定章节中仅识别第一参考标记，则该章节描述具有相同的第一参考标记的类似元件中的任一个，而不管第二参考标记。
本说明书中的所有标题仅仅是为了方便而提供的，不是旨在进行限制。
附图说明
图1是示出进入示例性设备的主流和从示例性设备离开的改变流的侧视图。
图2是示出进入示例性设备的主流和从示例性设备离开的改变流的立体图。
图3是示出进入示例性设备的主流和从示例性设备离开的改变的外部波桶流的侧视图。
图4是示出示例性设备的作用边缘和表面的分解立体图。
图5是示例性设备的后视平面图，示出入口的视图。
图6是示例性设备的前视平面图，示出出口的视图。
图7是示例性设备的俯视平面图。
图8是示例性设备的侧视平面图。
图9是示出从第二示例性设备离开的改变流的侧视图。
图10是示出从第二示例性设备离开的改变流的立体图。
图11是示出第二示例性设备的作用边缘和表面的分解立体图。
图12是第二示例性设备的后视平面图，示出入口的视图。
图13是第二示例性设备的前视平面图，示出出口的视图。
图14是第二示例性设备的俯视平面图。
图15是第二示例性设备的侧视平面图。
图16是来自软体动物门(phylum Mollusca)的示例性壳体的图示。
图17是类似于来自软体动物门的壳体的内边缘和表面的示例性几何形状的图示。
图18是根据示例性实施方式的水体中的设备的侧视图。
图19是根据示例性实施方式的设备的立体图。
图20是根据示例性实施方式的设备的剖面立体图。
图21是根据示例性实施方式的设备的侧视图。
图22是根据示例性实施方式的设备的剖面侧视图。
图23是根据示例性实施方式的设备的后视平面图。
图24是根据示例性实施方式的设备的前视平面图。
图25是根据示例性实施方式的设备的俯视平面图。
图26是根据示例性实施方式的矩阵毛细管的立体图。
图27是根据示例性实施方式的矩阵毛细管的前视平面图。
图28是根据示例性实施方式的矩阵毛细管的侧视平面图。
具体实施方式
概述
可观察到，有时在没有清晰的参考画面的情况下，观察者不可能区分是观察者自己在运动还是被观察者相对于观察者在运动。
用类比来说明这个概念：附连至无人机的拍摄冲浪者比赛的摄像机以恒定的速率跟随冲浪者以捕捉冲浪者的行进。在摄像机的画面中，只可以看见天空、波浪和冲浪者。波浪以恒定的速率破碎，天空中没有云，并且海滩也不在画面中。可以说没有这些特征就没有清晰的参考点。当查看连续镜头时，不可能区分冲浪者相对于海滩是否向左移动或者冲浪者是否相对于海滩固定，以及水相对于海滩从左到右流动。
当移除清晰的参考画面时，剩下的就只是冲浪者相对于在从左到右的方向上移动的水流在移动。移除冲浪者，剩下的就只是水流在从左到右移动。
为了进一步进行类比，冲浪者的波浪是具有清楚波面和波桶的俯冲波浪。对于海滩上的用肉眼的观察者，水看起来从波谷移动、沿波浪的波面向上、在波面和波谷上滚动并以圆柱形方式进入破碎区，这样做时几乎完成一次完整的旋转。对于以与破碎波浪相同的速率移动的摄像机，沿波浪的波面向上的这个圆柱形运动变成螺旋运动，从而几乎完成从波谷到破碎区的一次完整的螺旋旋转。
当再次移除清晰的参考画面时，剩下的就只是冲浪者相对于水流移动，该水流在从左到右移动时从波谷螺旋、沿波面向上、经过波桶并进入破碎区中，从而几乎完成从波谷到破碎区的一次完整的螺旋旋转。
移除冲浪者，剩下的就只是水流在从左到右移动时从波谷螺旋、沿波面向上、经过波桶并进入破碎区中，从而几乎完成从波谷到破碎区的一次完整的螺旋旋转。
不论是设备移动穿过固定水体还是水流移动穿过固定设备，该方法和设备的目标是模拟相对于冲浪者的水流，如本说明书中所述。
可使用附加类比来帮助说明设备的作用边缘和表面如何用于实现所描述的水流。
通过实验和发现观察到，可改变通道中的单个水流以相对于主流动方向产生辅流。这种流的改变可用将人的拇指放在软管的出口上的类别来说明。在这个类比中，软管的出口边缘是可塑的，使得不仅通过将拇指放置在软管上而且通过施加到出口边缘的压力来指示流的改变。在这个类比中，向软管的出口边缘施加压力不仅改变出口边缘的形状，导致输出流的形状改变，而且改变软管的内部作用表面的形状，继而改变流动路径。由于出口的边缘按压到流动路径中，因此软管的内部作用表面被更改以阻塞主流，从而迫使水在阻塞部周围流动并进入主流动路径中。提供这个观察和类比来帮助说明出口边缘的形状如何用来产生波浪形式的形状以及通道的轮廓如何用来改变主流动路径以产生构成波浪形式的流动路径。
元件列表
101 波浪形式 303 稳定波浪实施方式
110 外桶流动路径 310 基座
111 浪肩 320 泵
113 浪峰 321 进水腔室
114 浪背 323 进水套管
115 浪唇 325 排放柱
117 俯冲浪唇 330 高度调节机构
119 破碎区 331 支柱-高度调节
130 内桶流动路径 333 支撑套管-高度调节
131 波桶 335 套筒
133 波谷边界层 340 球形接头
135 波谷 341 球形接头承窝
137 波面 343 球形接头球
139 液压泵 345 球形接头调节器臂
150 主流 350 腔室
351 腔室凸缘
202成形头部(设备) 353 腔室边缘
220 入口 370 矩阵毛细管
221 入口边缘 371 毛细管
240 通道 373 毛细管直径
241 波面和波谷成形轮廓 375 弯曲管腔室
243 浪背壁成形轮廓 377 弯曲管直径
245 浪肩成形轮廓
247 波谷边界成形轮廓 404 水体
260 出口 410 表面
261 波面和波谷成形边缘
263 浪背壁成形边缘
265 浪肩成形边缘
267 波谷边界边缘
280 设备凸缘
290 外部壳体
波浪形式
如图1至图3所示，主水流150在被推动穿过设备202的示例性实施方式的入口220的作用边缘和表面、波状外形通道240以及出口260时被改变。流的改变导致产生波浪形式101。
如图1至图3所示，将由设备202的示例性实施方式产生的模拟波浪描述为右破碎俯冲波浪，该右破碎俯冲波浪包括外桶流动路径110和内桶流动路径130。在波浪形式101上俯冲并进入破碎区119中的外桶流动路径110描述为包括浪肩111、浪峰113、浪背114、浪唇115以及俯冲浪唇117。从波谷135流出、沿波面137向上、到达波浪形式101上方的波桶131并进入破碎区119中的内桶流动路径130描述为包括波谷层边界133、波谷135、波面137以及波桶131。
如图1和图2所示，主流150在被推动穿过设备202时被改变，使得波浪形式101的流动类似于水平环形涡流或螺旋流体路径。
因此，在流移动远离设备202时，主流动路径150的一部分引导到或部分地进入主流动路径150中，并且被改变以变成内桶流动路径130，从外波谷层边界133螺旋、沿波面137向上、到达波浪形式101上方的波桶131、最终俯冲到破碎区119中，从而几乎完成一次完整的螺旋旋转。
在流移动远离设备202时，引导到或部分地进入主流动路径150中并且也被引导到内桶流动路径130中的主流动路径150的另一部分被改变以变成外桶流动路径110，从波谷层边界133螺旋、沿波浪形式101的浪背114向上、经过浪肩111和浪峰113、到达波浪形式101上方的波桶131、最终俯冲到破碎区119中，从而几乎完成一次完整的螺旋旋转。
如图9和图10所示，将第二示例性设备202的模拟波浪描述为左破碎俯冲波浪，该左破碎俯冲波浪包括外桶流动路径110和内桶流动路径130。在波浪形式101上俯冲并进入破碎区119中的外桶流动路径110描述为包括浪肩111、浪峰113、浪背114、浪唇115以及俯冲浪唇117。从波谷135流出、沿波面137向上、到达波浪形式101上方的波桶131并进入破碎区119中的内桶流动路径130描述为包括波谷边界层133、波谷135、波面137以及波桶131。
如图9和图10所示，设备202完全浸入在水体404中并且波谷135表面低于水体404的表面410，从而在水体404中产生可冲浪的水跃139。出口260或其一部分浸入在水体404的表面410下方导致水体404中的水移位，从而导致各种可冲浪波浪形式，例如诸如水跃139或尾流。
在示例性实施方式202中，可观察到外部壳体290配置成从出口260后面阻止来自水体404的不需要的流。
如图9和图10所示以及先前描述，在没有清晰的参考画面的情况下，观察者不可能区分出设备202是否在水体404中固定，或者设备202是否例如通过用于推动设备的装置(例如，射流或机动化推进器)被推动通过水体404。图9和图10示出了通过推动设备202通过水体404以及在设备202固定在水体404中时通过推动流穿过设备202来产生波浪形式101。
设备
如图4至图8所示，示例性设备包括入口220、波状外形内部通道240、出口260以及外部壳体290，其中，波状外形内部通道240将入口220连接至出口260，外部壳体290包围入口220、通道240和出口260。入口220包括入口边缘221。通道包括波面和波谷成形轮廓241、浪背壁成形轮廓243、浪肩成形轮廓245以及波谷边界成形轮廓247。出口260包括波面和波谷成形边缘261、浪背壁成形边缘263、浪肩成形边缘265以及波谷边界边缘267。如图所示，示例性设备的入口、通道和出口在所有侧上都有界限。
如图11至图15所示，第二示例性设备包括入口220、波状外形内部通道240、出口260以及外部壳体290，其中，波状外形内部通道240将入口220连接至出口260，外部壳体290包围入口220、通道240和出口260。入口220包括入口边缘221。通道包括波面和波谷成形轮廓241、浪背壁成形轮廓243以及浪肩成形轮廓245；但是代替具有波谷边界成形轮廓247，浪背壁成形轮廓直接连接至波面和波谷成形轮廓。出口260包括波面和波谷成形边缘261、浪背壁成形边缘263以及浪肩成形边缘265；但是代替具有波谷边界边缘267，浪背壁成形边缘263直接连接至波面和波谷成形边缘261。如图所示，示例性设备的入口、通道和出口在所有侧上都有界限。
入口-入口边缘
如图4至图8所示，在第一示例性实施方式202中，入口220的边缘221形状大致匹配腔室350的椭圆形形状的边缘353，从而允许流从腔室350过渡到设备202的通道240中，而不会遭遇可能会负面地改变流动路径的任何突然变化，从而在过程中增加流的湍流。
如图11至图15所示，在第二示例性实施方式202中，入口边缘221的形状由通道240的三个作用表面的形状和形式指定，使得入口边缘221包括：界定波面和波谷成形轮廓241的入口220侧的弯曲边缘；界定浪背壁成形轮廓243的入口220侧的弯曲边缘，该弯曲边缘也采取椭圆形腔室350的出口边缘353形状的形式；以及界定浪肩成形轮廓245的入口220侧的弯曲边缘。
通道
如图1至图15所示，包括通道240的作用表面用来在主水流150穿过通道240时改变主水流150。这些作用表面的组合使得通道240能够将主流150改变为变成形成示例性波浪形式101的流。这些作用表面的构型可按多种方式改变以产生多种期望的波浪形式101。
如图4至图8所示，在设备202的第一示例性实施方式中，通道240将入口220连接至出口260并且分段成大约四个作用表面：波面和波谷成形轮廓241、浪背壁成形轮廓243、浪肩成形轮廓245、以及波谷边界成形轮廓247。示例性设备202按对数速率从入口220处的椭圆形形状发展到出口260处的大致圆形形状；并且遵循直径为通道240直径的直径大约两倍的圆的弯曲路径；从在入口220处相对于主流成0度到在出口260处相对于主流成约30度。
如图8所示，在示例性实施方式中，波面和波谷成形轮廓241相对于浪背壁成形轮廓243和浪肩成形轮廓245插入，以抑制内桶流动路径130超过外桶流动路径110。在一些示例性实施方式中，减少所述插入以产生不滚动的波浪。
如图11至图15所示，在设备202的第二示例性实施方式中，通道240将入口220连接至出口260并且分段成大约三个作用表面：波面和波谷成形轮廓241、浪背壁成形轮廓243以及浪肩成形轮廓245。示例性设备202按对数速率从入口220处的椭圆形形状发展到出口260处的大致圆形形状；并且遵循直径为通道240直径的直径大约两倍的圆的弯曲路径；从在入口220处相对于主流成0度到在出口260处相对于主流成30度；并且从入口220处的负30度螺旋至出口260处的0度。
如图14所示，在示例性实施方式中，波面和波谷成形轮廓241相对于浪背壁成形轮廓243和浪肩成形轮廓245插入，以抑制内桶流动路径130超过外桶流动路径110。在一些示例性实施方式中，减少所述插入以产生不滚动的波浪。
在设备202的一些示例性实施方式中，构成通道240的作用表面或其部分根据在自然界中发现的几何形状进行设计，例如，诸如软体动物门：腹足纲、双壳纲或头足纲的壳体的内部和或外部边缘的几何形状。在一些示例性实施方式中，构成通道240的作用表面或其部分根据黄金分割的几何形状进行设计。在一些示例性实施方式中，构成通道240的作用表面或其部分从入口的方向按对数速率延伸出去。
在替代实施方式中，通道240分割成两个或更多个端口，使得多个流可朝向彼此成一定角度，从而在通道240内的点处或在出口260处产生流的交叉。将通道240分割成多个端口的益处在于，每个端口中的水流可由阀控制。用于控制每个端口中的流的能力使得能够在操作期间通过简单地调节每个端口的流来改变波浪特性。尽管将通道240分割的缺点在于，通过使流交叉可能会产生一定量的湍流；当一个端口的流基本上不同于另一端口的流时最明显。在通道240内利用多个端口的另一缺点是增加了由分割和阀引起的设计复杂性。利用多个端口的优点是增加了使水流以更大角度交叉的能力。
通道-波面和波谷成形轮廓
如图1至图3所示，在流移动远离设备202时，随着主流150被推动穿过通道240，波面和波谷成形轮廓241会阻塞主流动路径150，从而迫使主流动路径150的一部分从外波谷边界133螺旋、沿波面137向上并到达波浪形式101上方的波桶131，最终俯冲到破碎区119中，几乎完成一次完整的螺旋旋转，形成内桶流动路径130。
如图4至图8所示，在第一示例性实施方式中，波面和波谷成形轮廓241是相对于主流动路径150的凸状阻塞部，其可采取海洋肌壳的一部分的近似形式。该波状外形表面241以入口边缘221的区段为界限并且以出口260的波面和波谷成形边缘261区段为界限。波面和波谷成形轮廓241在其侧面以浪肩成形轮廓245和波谷边界成形轮廓247为界限。
如图11至图15所示，在第二示例性实施方式中，波面和波谷成形轮廓241是相对于主流动路径150的凸状阻塞部，其可采取海洋肌壳的一部分的近似形式。该波状外形表面241以入口220的入口边缘221的区段为界限并且以出口260的波面和波谷成形边缘261区段为界限。在示例性实施方式中，波面和波谷成形轮廓241在其侧面以浪肩成形轮廓245和浪背壁成形轮廓243为界限。
通道-浪背壁成形轮廓
如图1至图3所示，随着主流150被推动穿过通道240，凹状浪背壁成形轮廓243会阻塞主流动路径150的一部分，从而导致流向上螺旋并经过外桶流动路径110的浪背、并且到达波浪形式101上方的波桶131、最终俯冲到破碎区119中，同时朝向内桶流动路径130引导所述流。
如图4至图8所示，在第一示例性实施方式中，浪背壁成形轮廓243在其侧面以波谷边界成形轮廓247和浪肩成形轮廓245为界限；并且以出口260的浪背壁成形边缘263和入口220的入口边缘221的一部分为界限。
如图11至图15所示，在第二示例性实施方式中，浪背壁成形轮廓243在其侧面以波面和波谷成形轮廓247和浪肩成形轮廓245为界限；并且以出口260的浪背壁成形边缘263和入口220的入口边缘221的一部分为界限。
已经发现，在替代实施方式中，浪背壁成形轮廓243可设计成产生与波面和波谷成形轮廓241的流动路径交叉的流，该流动路径不螺旋而是仅仅使波面和波谷成形轮廓241的螺旋内桶流130成杯状。但是，认为产生两个互补的螺旋形流动路径产生更少的阻力并且因此更有效。
通道-波谷边界成形轮廓
如图1至图3所示，随着主流150被推动穿过通道240，波谷边界成形轮廓247配置成推动主流动路径150的一部分远离主流动路径150的方向，使得在波谷边界流与水体404之间的交叉处产生较少的湍流。在替代实施方式中，波谷边界成形轮廓247配置成推动主流150的一部分进入主流动路径150中。
如图4至图8所示，在示例性实施方式中，波谷边界成形轮廓247在其侧面以波面和波谷成形轮廓247和浪背壁成形轮廓243为界限；并且以出口260的波谷边界边缘267和入口220的入口边缘221的一部分为界限。
通道-浪肩成形轮廓
如图1至图3所示，随着主流150被推动穿过通道240，凹状浪肩成形轮廓245向上推动主流动路径150的一部分并进入主流动路径150中。这个流动的力对于产生波浪形式101的波桶131来说是必要的。如在图3中可观察到，角度浪肩成形轮廓245与主流动路径150相交的角度至少部分地指示外桶流动路径110的波桶131经过波浪形式101的角度。
如图4至图8以及图11至图15所示，在两个示例性实施方式中，浪肩成形轮廓245在其侧面以浪背壁成形轮廓243和波面和波谷成形241为界限；并且以出口260的浪肩成形边缘267和入口220的入口边缘221的一部分为界限。在示例性实施方式中，浪肩成形轮廓245向上成大约45度的角度，并且朝向主流动方向成大约30度的角度。
出口
出口260边缘形状可以按实现波浪形式101的期望流动形状所需的任何方式进行更改，例如如图1至图3所示。
如图4至图8所示，在第一示例性实施方式中，出口260边缘分段成大约四个作用边缘区段：波谷边界边缘267、波面和波谷成形边缘261、浪背壁成形边缘263以及浪肩成形边缘265。
如图11至图15所示，在第二示例性实施方式中，出口260边缘分段成大约三个作用边缘区段：波面和波谷成形边缘261、浪背壁成形边缘263以及浪肩成形边缘265。
在一些示例性实施方式中，构成出口260的边缘形状或其部分根据在自然界中发现的几何形状进行设计，例如，诸如软体动物门：腹足纲、双壳纲或头足纲的壳体的内部和或外部边缘的几何形状。在一些示例性实施方式中，边缘形状或其部分根据黄金分割的几何形状进行设计。在一些示例性实施方式中，边缘形状或其部分从入口的方向按对数速率延伸出去，诸如在示例性实施方式中所描述的。
出口-波谷边界边缘
如图1至图3所示，波谷边界边缘267确定波浪形式101的波谷边界流层133部分的形状。
如图4至图8所示，波谷边界边缘267是圆形的并且将波面和成形边缘261连接至浪背壁成形边缘263。而且，波谷边界边缘267充当波谷边界成形轮廓247在出口260处的边界边缘。
出口-波面和波谷成形边缘
如图1至图3、图9和图10所示，波面和波谷成形边缘261产生波浪形式101的内桶流动路径130的波面137和波谷135部分的形状。
如图4至图8所示，在示例性实施方式中，波面和波谷成形边缘261在形状上是椭圆形的。波面和波谷成形边缘261将出口260的波谷边界边缘267区段连接至出口260的浪肩成形边缘265区段，并且在出口260处充当波面和波谷成形轮廓241的边界边缘。
如图11至图15所示，在示例性实施方式中，波面和波谷成形边缘261在形状上是椭圆形的。波面和波谷成形边缘261将出口260的浪背壁成形边缘263区段连接至出口260的浪肩成形边缘265区段，并且在出口260处充当波面和波谷成形轮廓241的边界边缘。
如图8所示，在示例性实施方式中，波面和波谷成形边缘241相对于浪背壁成形轮廓263和浪肩成形边缘265插入，使得防止图1至图3的内桶流动路径130超过图1至图3的外桶流动路径110，从而使得波浪形式101能够实现波桶131。
在一些实施方式中，示例性的波面和波谷成形边缘261或其部分以及波面和波谷成形轮廓241或其部分并未相对于浪背壁成形边缘263和浪肩成形边缘265插入，以允许内桶流130超过外桶流110并且在波浪形式101的浪背上翻滚，从而产生不滚动的波浪形式101。
出口-浪肩成形边缘
如图1至图3所示，浪肩成形边缘265控制波浪形式101的外桶流动路径110的波峰113和浪肩111部分的形状。
如图4至图8以及图11至图15所示，在两个示例性实施方式中，浪肩成形边缘265将浪背壁成形边缘263连接至波面和波谷成形边缘261，并且在出口260处充当浪肩成形轮廓245的边界边缘。
出口-浪背壁成形边缘
如图1至图3所示，浪背壁成形边缘263产生构成波浪形式101的外桶流动路径110的流的浪背壁114部分的形状。
如图4至图8所示，在第一示例性实施方式中，浪背壁成形边缘263将出口260的波谷边界边缘267区段连接至出口260的浪肩成形边缘265区段，并且充当浪背壁成形轮廓243的出口边缘的边界边缘。
如图11至图15所示，在第二示例性实施方式中，浪背壁成形边缘263将出口260的波面和波谷成形边缘261区段连接至出口260的浪肩成形边缘265区段，并且充当浪背壁成形轮廓243的出口边缘的边界边缘。
如图8和图15所示，在两个示例性实施方式中，由于先前解释的原因，浪背壁成形边缘263从入口220延伸出去比波面和波谷成形边缘261更远。
凸缘
如图5至图8所示，在该示例性实施方式中，设备202还安装有凸缘280，以用于与设备202的腔室350配合，如之后将进一步描述的。
外部壳体
如图5至图8以及图12至图15所示，外部壳体290的表面包围设备202的内部部分。
如图5至图8所示，在该示例性实施方式中，外部壳体290简单地采取构成入口220、通道240和出口260的作用表面的近似形式。设备202的示例性特征在于，外部壳体290可设计成适合任何期望的审美，只要设计不干扰设备202的功能或作用边缘和表面即可。
如图12至图15所示，在该示例性实施方式中，外部壳体290采取构成入口220、通道240和出口260的作用表面的近似形式；并且还配置成从出口260的后面阻止来自水体404的不需要的流。
如图16和图17所示，在一些示例性实施方式中，构成入口220、通道240和出口260的作用边缘和表面或其部分根据在自然界中发现的几何形状进行设计，例如，诸如软体动物门：腹足纲、双壳纲或头足纲的壳体的内部和或外部边缘和表面的几何形状。
因此，在一些示例性实施方式中，构成入口、通道和出口的作用边缘和表面或其部分根据黄金分割的几何形状进行设计。
稳定波浪实施方式
如图18所示，在该示例性实施方式中，设备202驻留在水体404中。设备202的出口260半浸入水体404中，使得波浪形式的波谷135与水体404的表面410大致水平，使得在水体404中不产生水跃139。
如图20和图22所示，使用叶轮泵320来推动连续水流穿过设备202，从而允许设备202产生连续流动的稳定波浪101。
如图18至图25所示，在该示例性实施方式中，设备202及其部分安装值基座310，基座310安置在水体404的底上并且用作叶轮泵320的水平底座，叶轮泵320需要保持在竖直位置。
如图20和图22所示，在该示例性实施方式中，泵320坐落在排放柱325中，排放柱325安装至泵320的进水腔室321的顶部。进水腔室321的套管323向上延伸经过排放柱325的底座，目的是与设备202的高度调节机构330的套筒335配合，如之后将论述的。进水腔室321的套管323连接至设备202的基座310。
如图18、图20和图22所示，在该示例性实施方式中，泵320通过进水腔室321将来自水体404的水吸入设备202的腔室350中。在该示例中，为了安全以及为了防止阻塞，进水腔室321可安装有防护屏或格栅。在该示例中，进水腔室321从所产生的波浪形式101的相反方向吸入水。可替代地，在一些实施方式中，可能有益的是进水腔室321从另一方向吸入水。可替代地，在一些实施方式中，可能有益的是进水腔室321的进水方向是可调节的，从而产生进水腔室321向上旋转360度的能力，以便产生和/或更改水体404中的涌流，以用于安全的目的和/或用于增强波浪形式101的目的。
如图19、图21、图23和图24所示，在示例性实施方式中，基座310还包括四个支撑套管333，支撑套管333将设备202的基座320配合至设备202的高度调节机构330的四个支柱331。四个支柱331在支撑套管333中上下调节。这种调节可机械地、液压地、气动地或根据偏好实现。
出于多种原因，高度调节机构330包括在示例性实施方式的设计中。当相对于设备202的尺寸在较小的水体404中操作时，水从水体404中移位到所产生的波浪形式101中会导致水体404中的水位下降。高度调节机构330相对于水体404的表面水平来调节设备202的高度，以弥补这个移位。使得设备202能够相对于水体404的表面410进行调节的附加益处是增加了通过调节外出流与水体404相互作用所处的深度来更改所产生的波浪的形式的能力，例如通过使外出流更深地俯冲到水体404中以产生更深更显著的波谷135和水跃139。此外，高度调节机构330的必要性在于设备202需要升高和降低以弥补由于设备202的球形接头340的调节而引起设备202高度的变化，如将进一步论述的。
如图19、图21、图23和图24所示，在示例性实施方式中，高度调节机构330通过使用球形接头340来将设备202的基座310连接至设备202的腔室350。球形接头340允许设备202和腔室350在有限的范围内在所有方向上平滑地枢转。设计中包括球形接头340的目的在于向设备202所生成的波浪形式101添加另外的可调节性和多样性。尽管设备202的作用边缘和表面可设计成可调节的，但相当有益的是还能够铰接整个设备202。
如图19至图23和图25所示，球形接头340由球343和承窝341构成，其中，球343固定至设备202的腔室350以及承窝341构成高度调节机构330的一部分。高度调节机构330的承窝341向下延伸以形成与先前论述的进水腔室321的套管323配合的套筒335。如图所示，泵320的排放柱325向上延伸穿过套筒335和高度调节机构330的球形接头340，使得球343、承窝341和套筒335的内部变成加压腔室350的一部分。这个配置的目的是允许泵320在对腔室350进行加压的同时保持在竖直位置，因为它以上下运动进行移动并且在有限的范围内在所有方向上枢转。
在一些实施方式中，可证明有益的是将球形接头调节器臂固定至基座310和腔室350，以更有效地铰接设备202的运动。
如图18至图15所示，在该示例性实施方式中，腔室350充当基座310和泵320以及设备202本身之间的连接器。在该实施方式中，腔室350还充当用于将湍流泵320进入流转换成层流式外出流的导管。
有益的是，设备202的外出流保持在层流状态，使得可产生更干净、更透亮、更美观的波浪形式101。设备的一些示例性实施方式要求入口220处的流为层流，而一些示例性实施方式并不要求入口220处的主流150为层流，因为这些实施方式能够在设备202的入口220与出口260之间的通道240中使流从湍流转变成层流。
管道中的流体流的特征在于被称为雷诺数(Re)的无量纲数。直到Re 2000，将流体流分类为层流或流线型。高于10,000，将流分类为湍流或完全展开。将2,000Re与10,000Re之间的区域称为过渡。将湍流开始的雷诺数称为临界雷诺数。在直管中，流变成湍流时的雷诺数仅仅为大约2100；然而，管中的流的临界雷诺数可通过卷绕管的长度、运用Dean效应而大大增加。
如图18至图22所示，在该实施方式中，为了帮助从湍流转换成层流，腔室350形成为S曲线的形状。腔室350的形状中的最终90度曲线375包括一堆矩阵毛细管370，其中，每个毛细管371的毛细管内径373为腔室的S曲线的平均卷绕直径377的大约1/9。
在替代实施方式中，腔室350可设计成获得层流和所需的美观所必要的任何形状和大小。
在设备202的一些示例性实施方式中，腔室350或其部分根据在自然界中发现的几何形状进行设计，例如，诸如软体动物门：腹足纲、双壳纲或头足纲的壳体的内部和或外部边缘的几何形状，例如，如图16和图17所示。在一些示例性实施方式中，腔室350或其部分根据黄金分割的几何形状进行设计。
如图18至图24所示，在示例性实施方式中，由腔室350的母凸缘元件351和设备的公凸缘元件280构成的凸缘将设备202连接知腔室350。这使得设备202的多种实施方式能够快速且容易地互换并且与单个腔室350一起使用。在该实施方式中，优选开槽的或舌榫通道凸缘。可替代地，凸缘上的螺栓或夹紧凸缘在某些情形下可能更合适。
因此，已经描述了一种用于通过在水流被推动穿过入口、波状外形通道和出口时改变水流而在水体中产生波浪的方法和设备，例如，其中，改变主水流使得产生与主流的方向成角度的一个或多个辅流。虽然已经描述并示出了非限制性示例性实施方式，但本领域技术人员将认识到，许多其他替代方案、变化、改编和应用都落在如本文中要求保护的本发明的精神和范围内。

Claims (119)

1.一种用于在水体中产生波浪的方法，包括：
a.推动水流过设备的入口、波状外形通道和出口，以及
b.利用所述入口、所述波状外形通道和所述出口中的至少一个的作用边缘和作用表面中的至少一个来改变所述水的流，
由此所述水以波浪形式流出所述出口，其中，推动包括：推动主流的至少一部分穿过所述作用边缘和所述作用表面，所述作用边缘和所述作用表面配置成改变所述主流，以使得产生与主流的方向成角度的至少一个辅流。
2.如权利要求1所述的方法，其中，改变所述流包括：利用包围所述入口、所述波状外形通道和所述出口的外部壳体的作用边缘和作用表面来改变所述流。
3.如权利要求1所述的方法，其中，推动水穿过所述波状外形通道包括：推动水穿过多个内部通道。
4.如权利要求3所述的方法，其中，推动水穿过所述出口包括：推动水穿过多个出口。
5.如权利要求4所述的方法，其中，推动水穿过所述入口包括：推动水穿过多个入口。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：用流控制阀来控制所述流。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：通过改变推动穿过的流的体积流率来更改所产生的波浪形式。
8.如权利要求1所述的方法，还包括：通过调节所述作用边缘和所述作用表面来更改所产生的波浪形式。
9.如权利要求1所述的方法，还包括：通过在至少一个方向上铰接所述设备来更改所产生的波浪形式。
10.如权利要求1所述的方法，其中，通过以下中的两项或更多项来更改所产生的波浪形式:
通过改变推动穿过的流的体积流率来更改所产生的波浪形式；
通过调节所述作用边缘和作用表面来更改所产生的波浪形式；以及
通过在至少一个方向上铰接所述设备来更改所产生的波浪形式。
11.如权利要求1所述的方法，还包括：将所述设备至少部分地浸入在所述水体中，并且通过与所述水体相互作用来更改所产生的波浪形式。
12.如权利要求1所述的方法，其中，改变所述流包括：利用所述通道的有界限的作用表面来改变所述流，其中所述流全部穿过所述通道。
13.如权利要求1所述的方法，其中，改变所述流包括：利用所述通道的无界限的作用表面来改变所述流，其中，所述流的部分在穿过所述通道时被改变，以及所述流的另一部分不受影响地且未被改变地穿过。
14.如权利要求1所述的方法，其中，推动包括：推动主流的至少一部分穿过所述设备的作用边缘和作用表面，其中，所述设备的作用边缘和作用表面配置成将所述主流的部分改变为变成所述波浪形式的波面和波谷。
15.如权利要求1所述的方法，其中，推动包括：推动所述主流的至少一部分穿过所述设备的作用边缘和作用表面，所述设备的作用边缘和作用表面配置成将所述主流的部分改变为变成所述波浪形式的浪背。
16.如权利要求1所述的方法，其中，推动包括：推动所述主流的至少一部分穿过所述设备的作用边缘和作用表面，其中，所述设备的作用边缘和作用表面配置成将所述主流的部分改变为变成所述波浪形式的浪肩。
17.如权利要求1所述的方法，其中，推动包括：推动所述主流的至少一部分穿过所述设备的作用边缘和作用表面，其中，所述设备的作用边缘和作用表面配置成将所述主流的部分改变为变成所述波浪形式的外波谷边界。
18.如权利要求2所述的方法，其中，改变包括：利用所述外部壳体的作用边缘和作用表面进行改变，其中，所述外部壳体的作用边缘和作用表面配置成阻止来自所述水体的不想要的流妨碍所述水流出所述出口。
19.如权利要求2所述的方法，其中，改变包括：利用所述外部壳体的作用边缘和作用表面进行改变，其中，所述外部壳体的作用边缘和作用表面配置成协助实现期望输出流。
20.如权利要求1所述的方法，其中，改变包括：通过构成所述入口、所述通道和所述出口的作用边缘和作用表面或其部分进行改变，所述作用边缘和所述作用表面或其部分根据对数螺线的几何形状进行设计。
21.如权利要求1所述的方法，其中，改变包括：通过构成所述入口、所述通道和所述出口的作用边缘和作用表面或其部分进行改变，所述作用边缘和所述作用表面或其部分根据选自软体动物门：腹足纲、双壳纲或头足纲的壳体的内边缘和表面的几何形状进行设计。
22.如权利要求1所述的方法，其中，改变包括：通过构成所述入口、所述通道和所述出口的作用边缘和作用表面或其部分进行改变，所述作用边缘和所述作用表面或其部分根据黄金分割的几何形状进行设计。
23.如权利要求1所述的方法，其中，推动包括：推动主流的至少一部分穿过所述作用边缘和所述作用表面，所述作用边缘和所述作用表面配置成改变所述主流，以使得所述波浪形式类似于水平环形涡流或螺旋流体路径。
24.如权利要求1所述的方法，其中，推动包括：推动主流的至少一部分穿过所述设备的作用边缘和作用表面，并且在所述水流出所述出口并与所述水体相互作用时，使所述水体的大量水移位，使得在所述水体中产生水跃。
25.如权利要求1所述的方法，其中，推动包括：推动主流的至少一部分穿过作用边缘和作用表面，所述作用边缘和所述作用表面配置成将所述主流的部分推动成构成沿外桶流动路径向上的形式，其中，所述外桶流动路径在所述波浪形式的内桶流动路径或波面和波谷上俯冲并且进入破碎区。
26.如权利要求1所述的方法，其中，推动包括：推动主流的至少一部分穿过作用边缘和作用表面，所述作用边缘和所述作用表面配置成改变所述流，以使得包括于波桶的内部的流动路径压倒包括于波桶形式的外部的流动路径，从而产生不具有波桶的波浪形式。
27.如权利要求1所述的方法，其中，推动包括：推动连续的水流穿过所述设备。
28.如权利要求1所述的方法，其中，推动包括：推动不连续的水流穿过所述设备。
29.如权利要求1所述的方法，其中，推动包括：在所述设备在所述水体中保持固定的同时推动所述水流过所述设备。
30.如权利要求1所述的方法，其中，推动包括：在所述设备移动通过所述水体时推动所述水流过所述设备。
31.如权利要求29所述的方法，其中，推动包括：通过泵送进行推动。
32.如权利要求29所述的方法，其中，推动包括：通过重力进行推动。
33.如权利要求29所述的方法，其中，推动包括：通过潮汐能量进行推动。
34.如权利要求29所述的方法，其中，推动包括：通过所述水体中的涌流进行推动。
35.如权利要求29所述的方法，其中，推动包括：通过来自腔室的流体移位来推动不连续的流。
36.如权利要求30所述的方法，其中，推动包括：通过使所述设备线性地移动通过所述水体进行推动。
37.如权利要求30所述的方法，其中，推动包括：通过使所述设备围绕环形水体的内圆周或外圆周线性地移动进行推动。
38.如权利要求1至29和31至35中任一项所述的方法，其中，推动包括：从具有腔室入口和腔室出口的腔室进行推动，以制造湍流层流。
39.如权利要求38所述的方法，其中，改变包括：通过所述腔室的、最靠近所述出口的且形成为曲线形状的区段进行改变。
40.如权利要求39所述的方法，其中，改变包括：利用所述腔室内的一堆矩阵毛细管进行改变，其中，每个毛细管的毛细管内径小于所述腔室的曲线的平均卷绕直径。
41.如权利要求40所述的方法，其中，所述矩阵毛细管的毛细管内径在所述腔室的曲线的平均卷绕直径的1/5至1/50之间。
42.如权利要求38所述的方法，其中，改变包括：利用所述腔室的作用表面或其部分进行改变，所述作用表面或其部分根据选自软体动物门：腹足纲、双壳纲或头足纲的壳体的内边缘和或外边缘的几何形状进行设计。
43.如权利要求38所述的方法，其中，改变包括：利用所述腔室的作用表面或其部分进行改变，所述作用表面或其部分根据黄金分割的几何形状进行设计。
44.如权利要求38所述的方法，其中，改变包括：利用所述腔室或其部分进行改变，所述腔室或其部分根据对数螺线的几何形状进行设计。
45.如权利要求38所述的方法，还包括：
a.将水流从所述水体中吸入到所述腔室中；
b.推动所述流穿过所述腔室，其中，使湍流吸入流成为层流；以及
c.推动所述流离开所述腔室进入所述入口。
46.如权利要求45所述的方法，还包括：调节所述设备相对于所述水体的表面的高度。
47.如权利要求45所述的方法，还包括：在至少一个方向上铰接所述设备。
48.如权利要求45所述的方法，还包括：调节所述设备相对于所述水体的表面的高度并且在至少一个方向上铰接所述设备。
49.一种用于在水体中产生波浪的设备，包括：
a.入口，配置成接收主流，
b.出口，配置成排出波浪形式，以及
c.通道，将所述入口连接至所述出口，
其中，所述入口、所述出口和所述通道中的至少一个配置成将所述主流改变为所述波浪形式，其中，所述入口、所述出口和所述通道中的至少一个包括作用边缘和作用表面，所述作用边缘和所述作用表面配置成将所述主流的一部分改变为变成所述波浪形式的波面和波谷，以及其中，所述作用边缘和所述作用表面配置成改变所述主流以使得产生与主流的方向成角度的至少一个辅流。
50.如权利要求49所述的设备，其中，所述设备还包括包围所述入口、所述通道和所述出口的外部壳体。
51.如权利要求49所述的设备，其中，所述通道包括将所述入口连接至所述出口的多个通道。
52.如权利要求51所述的设备，其中，所述出口包括多个出口。
53.如权利要求52所述的设备，其中，所述入口包括多个入口。
54.如权利要求49所述的设备，其中，所述通道连接至流控制阀。
55.如权利要求49所述的设备，其中，所述设备或其部分是刚性的。
56.如权利要求49所述的设备，其中，所述设备或其部分是可调节的。
57.如权利要求49所述的设备，其中，所述设备配置成在至少一个方向上进行铰接。
58.如权利要求49所述的设备，其中，所述设备或其部分是刚性的，并且所述设备配置成在至少一个方向上进行铰接。
59.如权利要求49所述的设备，其中，所述设备或其部分是可调节的，并且所述设备配置成在至少一个方向上进行铰接。
60.如权利要求49所述的设备，其中，所述设备能够至少部分地浸入水体中。
61.如权利要求49所述的设备，其中，所述设备在尺寸上能够缩放。
62.如权利要求49所述的设备，其中，所述入口、所述出口和所述通道中的至少一个包括有界限的作用边缘和作用表面。
63.如权利要求49所述的设备，其中，所述入口、所述出口和所述通道中的至少一个具有无界限的作用边缘和作用表面。
64.如权利要求49所述的设备，其中，所述作用边缘和所述作用表面包括：
a.入口边缘；
b.出口边缘；以及
c.通道表面，将所述入口连接至所述出口。
65.如权利要求64所述的设备，还包括通道轮廓，其中，所述出口边缘朝向所述通道轮廓弯曲。
66.如权利要求64所述的设备，其中，所述通道表面的曲率随着其移动远离所述出口而减小。
67.如权利要求64所述的设备，其中，所述通道表面的曲率随着其移动远离所述出口而增大。
68.如权利要求64所述的设备，其中，所述通道表面遵循从所述入口到所述出口的弯曲路径。
69.如权利要求49所述的设备，其中，所述入口、所述出口和所述通道中的至少一个包括作用边缘和作用表面，所述作用边缘和所述作用表面配置成将所述主流的部分改变为变成所述波浪形式的浪背。
70.如权利要求69所述的设备，其中，所述作用边缘和所述作用表面包括：
a.入口边缘；
b.出口边缘，以及
c.通道表面，将所述入口连接至所述出口。
71.如权利要求70所述的设备，其中，所述出口边缘是弯曲的。
72.如权利要求70所述的设备，其中，所述通道表面的曲率随着其移动远离所述出口而增大。
73.如权利要求70所述的设备，其中，所述通道表面的曲率随着其移动远离所述出口而减小。
74.如权利要求70所述的设备，其中，所述通道表面遵循从所述入口到所述出口的弯曲路径。
75.如权利要求49所述的设备，所述入口、所述出口和所述通道中的至少一个包括作用边缘和作用表面，所述作用边缘和所述作用表面配置成将所述主流的部分改变为变成所述波浪形式的浪肩。
76.如权利要求75所述的设备，其中，所述作用边缘和所述作用表面包括：
a.入口边缘；
b.出口边缘，以及
c.通道表面，将所述入口连接至所述出口。
77.如权利要求76所述的设备，其中，所述出口边缘是弯曲的。
78.如权利要求76所述的设备，其中，所述通道表面的曲率随着其移动远离所述出口而增大。
79.如权利要求76所述的设备，其中所述通道表面的曲率随着其移动远离所述出口而减小。
80.如权利要求76所述的设备，其中，所述通道表面遵循从所述入口到所述出口的弯曲路径。
81.如权利要求49所述的设备，所述入口、所述出口和所述通道中的至少一个包括作用边缘和作用表面，所述作用边缘和所述作用表面配置成将所述主流的部分改变为变成所述波浪形式的外波谷边界。
82.如权利要求81所述的设备，其中，所述作用边缘和所述作用表面包括：
a.入口边缘；
b.出口边缘，以及
c.通道表面，将所述入口连接至所述出口。
83.如权利要求82所述的设备，其中，所述出口边缘是弯曲的。
84.如权利要求82所述的设备，其中，所述通道表面的曲率随着其移动远离所述出口而增大。
85.如权利要求82所述的设备，其中，所述通道表面的曲率随着其移动远离所述出口而减小。
86.如权利要求82所述的设备，其中，所述通道表面遵循从入口到出口的弯曲路径。
87.如权利要求50所述的设备，其中，所述外部壳体具有配置成阻止所述水体的不想要的流妨碍所述波浪形式。
88.如权利要求50所述的设备，其中，所述外部壳体具有配置成协助实现所述设备的期望输出流的作用边缘和作用表面。
89.如权利要求49所述的设备，其中，所述作用边缘和所述作用表面或其部分根据对数螺线的几何形状进行设计。
90.如权利要求49所述的设备，其中，所述作用边缘和所述作用表面或其部分根据选自软体动物门：腹足纲、双壳纲或头足纲的壳体的内边缘和表面的几何形状进行设计。
91.如权利要求49所述的设备，其中，所述作用边缘和所述作用表面或其部分根据黄金分割的几何形状进行设计。
92.如权利要求49所述的设备，其中，所述作用边缘和所述作用表面配置成改变所述主流以使得所述波浪形式类似于水平环形涡流或螺旋流体路径。
93.如权利要求49所述的设备，其中，所述作用边缘和所述作用表面配置成改变所述主流以使得在所述波浪形式离开所述出口并与所述水体相互作用时在所述水体中产生水跃。
94.如权利要求49所述的设备，其中，所述作用边缘和所述作用表面配置成将所述主流的部分推动成包括外桶流动路径的形式，所述外桶流动路径在所述波浪形式的内桶流动路径或波面和波谷上俯冲并且进入破碎区。
95.如权利要求49所述的设备，其中，所述作用边缘和所述作用表面配置成改变所述流以使得包括波桶的内部的流动路径压倒包括波桶形式的外部的流动路径，从而产生不具有波桶的波浪形式。
96.如权利要求49所述的设备，其中，所述入口适于接收连续的水流。
97.如权利要求49所述的设备，其中，所述入口适于接收不连续的水流。
98.如权利要求49所述的设备，其中，所述设备配置成在所述设备在水体中保持固定的同时在所述入口处接收水流。
99.如权利要求49所述的设备，其中，所述设备配置成在所述设备被推动通过水体时在所述入口处接收水流。
100.如权利要求98所述的设备，其中，在所述入口处接收的所述水流由泵提供。
101.如权利要求98所述的设备，其中，所述设备能够安装在河中，并且在所述入口处接收的所述水流由所述河的流提供。
102.如权利要求98所述的设备，其中，所述设备能够安装在防浪堤中并且还包括单向流控制阀。
103.如权利要求98所述的设备，其中，所述设备能够连接至水坝的溢洪道出口，并且在所述入口处接收的所述水流由所述溢洪道提供。
104.如权利要求98所述的设备，其中，所述设备能够连接至腔室，以及在所述入口处接收的所述水流是不连续的，并且通过迫使来自所述腔室的一定量空气或水穿过所述设备而气动地或液压地提供。
105.如权利要求99所述的设备，还包括用于推动所述设备线性地通过所述水体的装置。
106.如权利要求99所述的设备，还包括用于围绕环形水体的内圆周或外圆周推动所述设备的装置。
107.如权利要求49至98和100至104中任一项所述的设备，还包括具有腔室入口和腔室出口的腔室，其中，所述设备的入口联接至所述腔室出口。
108.如权利要求107所述的设备，其中，所述腔室的、最靠近所述腔室出口的区段形成为曲线形状。
109.如权利要求108所述的设备，其中，所述腔室包括一堆矩阵毛细管，其中，每个毛细管的毛细管内径均小于所述腔室的曲线的平均卷绕直径。
110.如权利要求109所述的设备，其中，每个毛细管的毛细管内径均在所述腔室的曲线的平均卷绕直径的1/2至1/50之间。
111.如权利要求109所述的设备，其中，所述矩阵毛细管采取蜂巢的形式。
112.如权利要求107所述的设备，其中，所述腔室的作用表面或其部分根据选自软体动物门：腹足纲、双壳纲或头足纲的壳体的内边缘和或外边缘的几何形状进行设计。
113.如权利要求107所述的设备，其中，所述腔室的作用表面或其部分根据黄金分割的几何形状进行设计。
114.如权利要求107所述的设备，其中，所述腔室或其部分根据对数螺线的几何形状进行设计。
115.如权利要求107所述的设备，还包括具有排放柱、具有进水口和出口的水泵，其中，至少所述进水口驻留在所述水体中。
116.如权利要求115所述的设备，还包括用于调节所述腔室的高度的机构。
117.如权利要求115所述的设备，还包括具有球和联接至所述腔室的承窝的球形接头机构。
118.如权利要求115所述的设备，还包括高度调节机构以及具有球和承窝的球形接头机构，所述高度调节机构和所述球形接头机构联接至所述腔室。
119.如权利要求117所述的设备，其中，所述承窝附接至所述腔室，并且包括多个管道，所述多个管道配置成允许在所述球处引导来自所述腔室的加压流，从而在所述球与所述承窝的表面之间形成水薄膜。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10738492B1 (en) * 2019-03-02 2020-08-11 American Wave Machines, Inc. Aquatic sports amusement apparatus
CN110333048B (zh) * 2019-08-06 2024-01-26 交通运输部天津水运工程科学研究所 一种新型多功能宽体波、流实验水槽
FR3106500A1 (fr) * 2020-01-28 2021-07-30 Laurent HEQUILY Installation à vagues artificielles dynamiques pour la pratique du surf
US11235219B2 (en) * 2020-02-28 2022-02-01 Eliu Perez Self-propelled waterborne wave riding system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005003616A1 (en) * 2003-07-02 2005-01-13 Pax Scientific, Inc Fluid flow control device
CN204921496U (zh) * 2015-09-02 2015-12-30 汪普军 一种水流挤压式造浪泵

Family Cites Families (101)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3473334A (en) 1968-06-24 1969-10-21 Phillip Dexter Apparatus and method for producing waves
US3802697A (en) 1971-10-14 1974-04-09 Mehaute B Le Wave generator for simulated surfriding
DE2156540A1 (de) 1971-11-15 1973-05-24 Babcock & Wilcox Ag Wellenerzeuger fuer ein schwimmbecken
JPS5215082Y2 (zh) 1973-08-06 1977-04-05
US4276661A (en) 1979-01-30 1981-07-07 Baker William H Wave-making apparatus
JPS5797250U (zh) 1980-12-04 1982-06-15
US4558474A (en) 1982-10-08 1985-12-17 Ecopool Design Limited Wave generator
DE3305508C2 (de) * 1983-02-14 1984-12-20 Christian Dr.-Ing. 1000 Berlin Boes Pneumatischer Wellenerzeuger für Surfwellenbäder
US4730807A (en) 1983-11-30 1988-03-15 Wavetek International, Inc. Surf pool gate valve
EP0143612A3 (en) 1983-11-30 1985-07-17 Wavetek International, Inc Surf pool gate valve
EP0182923B1 (de) 1984-11-22 1987-09-23 Otto Frenzl Wassersporteinrichtung
FR2576337B1 (fr) * 1985-01-24 1987-02-27 Principia Rech Dev Attenuateur de houle
GB8805480D0 (en) 1988-03-08 1988-04-07 Chutter G P Apparatus for generating waves in swimming pool
US4692949A (en) 1985-12-11 1987-09-15 Wavetek International, Inc. High-head, low-volume surfing wave pool
US4792260A (en) 1987-05-27 1988-12-20 Sauerbier Charles E Tunnel-wave generator
US5271692A (en) 1987-05-27 1993-12-21 Light Wave, Ltd. Method and apparatus for a sheet flow water ride in a single container
US5664910A (en) 1987-05-27 1997-09-09 Light Wave, Ltd. Boat activated wave generator
US4954014A (en) 1987-05-27 1990-09-04 Thomas J. Lochtefeld Surfing-wave generators
US5236280A (en) 1987-05-27 1993-08-17 Blade Loch, Inc. Method and apparatus for improving sheet flow water rides
JPS63292981A (ja) 1987-05-27 1988-11-30 日本鋼管株式会社 造波プ−ル
US5738590A (en) 1987-05-27 1998-04-14 Lochtefeld; Thomas J. Method and apparatus for a sheet flow water ride in a single container
US5401117A (en) 1987-05-27 1995-03-28 Lochtefeld; Thomas J. Method and apparatus for containerless sheet flow water rides
US5171101A (en) 1987-05-27 1992-12-15 Light Wave, Ltd. Surfing-wave generators
JPS63300783A (ja) 1987-06-01 1988-12-07 日本鋼管株式会社 造波装置
US4812077A (en) 1987-12-17 1989-03-14 The Great Wave Company, Inc. Pneumatic/hydraulic wave generator
JPH0261268A (ja) * 1988-08-26 1990-03-01 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 造波プール
US5667445A (en) 1988-12-19 1997-09-16 Light Wave Ltd. Jet river rapids water attraction
US5421782A (en) 1990-08-15 1995-06-06 Light Wave, Inc. Action river water attraction
US5098222A (en) 1989-10-02 1992-03-24 Wet Design Wave generator
DE69114013T3 (de) 1990-09-04 2002-04-18 Light Wave, Ltd. Wellenreiten attraktion.
JP2675443B2 (ja) 1991-02-06 1997-11-12 デビッド コーエン アルバート サーフィン用プール
US5226747A (en) 1991-04-23 1993-07-13 Tianjin University Adaptive control artificial wavemaking device
US5186578A (en) 1991-09-20 1993-02-16 Space Biospheres Venture Wave generator
JP3150770B2 (ja) 1992-06-16 2001-03-26 株式会社足立ライト工業所 パチンコ機におけるパチンコ球払出装置のカバー構造
NL9202110A (nl) 1992-12-07 1994-07-01 Lotec Bv Waterglijinrichting en werkwijze voor het bedrijven van een waterglijinrichting.
US5766082A (en) 1993-05-20 1998-06-16 Lochtefeld; Thomas J. Wave river water attraction
US5387159A (en) * 1993-08-30 1995-02-07 Hilgert; Rick L. Continuous wave generating apparatus for simulated surfriding
US5621925A (en) 1995-03-03 1997-04-22 Bastenhof; Dirk Pool or water tank, such as a swimming pool, provided with means generating waves
US5833393A (en) 1995-03-30 1998-11-10 Carnahan; Richard P. Wave cannon
US6019547A (en) 1996-10-08 2000-02-01 Hill; Kenneth D. Wave-forming apparatus
US6336771B1 (en) 1996-10-08 2002-01-08 Kenneth D. Hill Rotatable wave-forming apparatus
US5899634A (en) 1996-10-22 1999-05-04 Light Wave, Ltd. Simulated wave water sculpture
US6241422B1 (en) 1997-04-25 2001-06-05 Thomas J. Makowski Method of constructing caissons for wave generators
US6036603A (en) 1998-09-29 2000-03-14 Universal Studios, Inc. Whirlpool simulation effect
WO2000064549A2 (en) 1999-04-23 2000-11-02 Carnahan Richard P Method and apparatus for generating waves
ATE312253T1 (de) 1999-08-02 2005-12-15 Light Wave Ltd Mobile wellenreitattraktion mit einer aufschibbaren abdeckung für eine schleuse
CA2393485C (en) 1999-12-13 2009-06-16 Kerry Peter Black Wave pool construction
AU2689402A (en) 2000-11-16 2002-05-27 Thomas J Lochtefeld Method and apparatus for a wave pools
JP2002257675A (ja) 2001-02-27 2002-09-11 Ottoo:Kk 造波装置
US6928670B2 (en) 2001-12-17 2005-08-16 Light Wave Ltd. Moving reef wave generator
US6629803B1 (en) 2002-03-19 2003-10-07 Mcfarland Bruce C. Wave forming apparatus and method
US7326001B2 (en) 2002-03-19 2008-02-05 American Wave Machines, Inc. Wave forming apparatus and method
MXPA04010783A (es) 2002-05-02 2005-12-12 Surf Pools Ltd Aparato y metodo para controlar caracteristicas de olas.
US20090038067A1 (en) 2006-04-04 2009-02-12 Johnson Garrett T Wave generating system
AU2004240161B1 (en) 2004-12-09 2006-04-13 Liquid Time Ltd Wave generating apparatus
US20100088814A1 (en) 2006-08-08 2010-04-15 Johnson Garrett T Wave pool reef design
US20080060123A1 (en) 2006-08-08 2008-03-13 Johnson Garrett T Wave pool reef design
DE102006044806B4 (de) 2006-09-22 2008-07-03 Markus Prof. Dr. Aufleger Vorrichtung zur Erzeugung gerader stehender Wellen
US7815396B2 (en) 2006-10-04 2010-10-19 American Wave Machines, Inc. Reflecting wave generator apparatus and method
US8523484B2 (en) 2006-10-17 2013-09-03 Bruce McFarland Wave generating apparatus and method
US7722291B2 (en) 2008-01-22 2010-05-25 Mcfarland Bruce C Adjustable barreling wave generating apparatus and method
US9103133B2 (en) 2012-11-01 2015-08-11 American Wave Machines, Inc. Sequenced chamber wave generator controller and method
US8622651B2 (en) 2006-10-17 2014-01-07 Bruce McFarland Wave generating apparatus and method
US8303213B2 (en) 2010-02-04 2012-11-06 American Wave Machines, Inc. Wave generating apparatus and method
US7658571B2 (en) 2006-10-17 2010-02-09 American Wave Machines, Inc. Barreling wave generating apparatus and method
US8434966B1 (en) 2012-03-03 2013-05-07 Bruce McFarland Sequenced chamber wave generator apparatus and method
US7717645B2 (en) 2006-10-27 2010-05-18 Mclaughlin Consulting Company Adjustable physical structures for producing hydraulic formations for whitewater recreationalists
ES2325709B1 (es) 2007-02-23 2010-06-11 Instant Sport, S.L. Aparato generador de olas.
WO2008112123A2 (en) 2007-03-09 2008-09-18 Waveyard Development, Llc Set wave system for wave generation
DE102007032615A1 (de) 2007-07-11 2009-01-15 Action Team Veranstaltungs Gmbh Künstliche Surfanlage
WO2009058031A1 (en) 2007-10-30 2009-05-07 Kerry Peter Black Improvements in and relating to wave generation
US20090169305A1 (en) 2007-11-13 2009-07-02 Lochtefeld Thomas J Method and apparatus for varying water flow for stationary sheet flow water rides
NZ563762A (en) 2007-11-27 2010-06-25 Kerry Peter Black Closed path solitary or cnoidal waves for surfing
US8894499B2 (en) 2007-12-21 2014-11-25 Stephen Francis SMYTHE Ride
US8496403B2 (en) 2008-05-28 2013-07-30 Thomas J. Lochtefeld Wave pool with moving reef wave generator extension and counter current
DE102008057785A1 (de) 2008-11-17 2010-05-20 Action Team Veranstaltungs Gmbh Künstliche Surfanlage
US8262316B2 (en) 2008-11-19 2012-09-11 Kelly Slater Wave Company, Llc Surface gravity wave generator and wave pool
US9879438B2 (en) 2008-11-25 2018-01-30 Thomas J. Lochtefeld Method and apparatus for dampening waves in a wave pool using padded grate drainage system
US9506259B2 (en) 2008-11-25 2016-11-29 Thomas J. Lochtefeld Method and apparatus for dampening waves in a wave pool
CN102307507B (zh) 2008-11-25 2014-10-29 托马斯·J·勒希特费尔德 用于阻尼波浪池中的波浪的方法和设备
CA2767452A1 (en) 2009-07-06 2011-01-13 Matrix Energy Inc. Collector module for a solar thermal system
WO2011031839A2 (en) * 2009-09-10 2011-03-17 International Maritime Security Corporation Watercraft, water diverter, entanglement system, and defense system for watercraft
US9175488B2 (en) 2010-07-22 2015-11-03 Phillip James Fricano Three dimensionally variable reef for providing specific wave characteristics
US9457290B2 (en) 2011-02-04 2016-10-04 Kenneth Douglas Hill Wave simulator for board sports
WO2013078502A1 (en) 2011-11-28 2013-06-06 Gregory Webber Mobile soliton wave generating apparatus
US9144727B2 (en) 2012-02-03 2015-09-29 Thomas J. Lochtefeld Method and apparatus for adjusting and stabilizing a wave generator traveling through a body of water
DE102012013159B4 (de) 2012-07-02 2014-11-27 Mirek Göbel Strömungsmaschine zum Fördern großer Fluidmengen
CN202883502U (zh) 2012-08-21 2013-04-17 中山市松宝电器有限公司 造浪泵
PT2912242T (pt) 2012-09-12 2019-04-18 Kelly Slater Wave Co Llc Gerador de ondas de gravidade de superfície
CN203335489U (zh) 2012-10-17 2013-12-11 东莞市恒越实业有限公司 一种能二次造浪的造浪器
US9194146B2 (en) 2012-10-26 2015-11-24 Douglas Murphy Wake surf pool with central rotating foils
CA2890337C (en) 2012-11-07 2022-07-19 Thomas J. Lochtefeld Method and apparatus for producing waves for surfing using staggered wave generators extended along a curved stagger line
EP3036018B1 (en) * 2013-08-23 2020-03-25 Airwave Limited Water ride attraction
DE102013016307B3 (de) 2013-09-12 2015-02-19 Falko Müller Anlage und Verfahren zur Erzeugung von kontinuierlichen Wasserwellen
FR3012408B1 (fr) 2013-10-29 2015-12-18 Loic Pouchucq Dispositif de generation d'au moins une vague artificielle
CN203743014U (zh) 2014-04-02 2014-07-30 广州迈光电子科技有限公司 一种横流式造流泵
FI125474B (fi) 2014-05-16 2015-10-15 Artwave Surf Oy Järjestelmä keinotekoisen aallon muodostamiseksi
CN203926161U (zh) 2014-06-05 2014-11-05 廖世挥 一种大辐射角度的造浪装置
EP3147004B1 (en) * 2015-02-13 2020-04-01 Response-Engineer, Inc Carry-type wave-making apparatus for surfing and surfing practice facility installed with same
CN204755417U (zh) 2015-06-30 2015-11-11 罗占辉 一种净水造浪泵
AU2016203389B1 (en) * 2016-05-24 2016-10-13 Marc Hanley Apparatus for generating a wave

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005003616A1 (en) * 2003-07-02 2005-01-13 Pax Scientific, Inc Fluid flow control device
CN204921496U (zh) * 2015-09-02 2015-12-30 汪普军 一种水流挤压式造浪泵

Also Published As

Publication number Publication date
EP3538770B1 (en) 2024-04-10
CN109923318A (zh) 2019-06-21
US20190366182A1 (en) 2019-12-05
EP3538770C0 (en) 2024-04-10
EP3538770A4 (en) 2020-06-17
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AU2017356342B2 (en) 2021-03-11
JP7083520B2 (ja) 2022-06-13
EP3538770A1 (en) 2019-09-18
AU2021203589A1 (en) 2021-07-01
CA3059049A1 (en) 2018-05-17
US11534672B2 (en) 2022-12-27
JP2019536060A (ja) 2019-12-12
US20230181988A1 (en) 2023-06-15
AU2017356342A1 (en) 2019-05-09
WO2018085924A1 (en) 2018-05-17

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