CN111279038B - 用于双向和动态成形的冲浪波的波浪池和波浪发生器 - Google Patents

Abstract

公开了一种波浪池和波浪生成机构。波浪池包括水深装置，该水深装置包括沿着限定波浪池的通道的长度或周向可动态成形的礁石。波浪生成机构包括翼，该翼具有用于基于翼的偏航角的调节的双向性的形状。可以进一步控制翼，以增加或减少与波浪池中的水相互作用的某些表面积或其他角度。

Description

用于双向和动态成形的冲浪波的波浪池和波浪发生器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年8月30日提交的题为“WAVE POOL AND WAVEGENERATOR FORBI-DIRECTIONAL AND DYNAMICALLY-SHAPEDSURFING WAVES(用于双向和动态成形的冲浪波的波浪池和波浪发生器)”的美国序列号为15/691,175的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

背景技术

海浪用于娱乐已经持续了数百年。在具有形成良好的破碎波浪的任何海滩上，最受欢迎的运动之一是冲浪。冲浪和其他板类运动已经变得非常流行，实际上，适合冲浪的任何破浪点附近的水域通常都被冲浪者挤满并且负担过重，使得每个冲浪者都必须竞争每个波浪并且活动受限。此外，地球上的大多数人口没有适当的海浪通道，以至于甚至无法享受冲浪或其他海浪运动。

另一个问题是，在任何点处的波浪都是变化且不一致的，偶尔会出现“成组的”形成良好的波浪，这些波浪之后试图被骑乘而散布成较不期望的波浪并且在某些情况下散布成不可骑乘的波浪。即使冲浪者设法能够骑乘所选定的波浪，骑乘的持续时间通常也仅持续几秒钟，大多数骑乘时间在5到10秒之间。对于娱乐性冲浪和竞争性冲浪，一致性、变化性控制、大小和形状是人造波浪的关键和长期寻求的方面。

为了尝试在人造环境中复制海浪，已经采用了各种系统和技术。然而，到目前为止，除了例如在美国专利公开号为2010/0124459(该美国专利公开的全部内容通过引用并入本文)中公开的之外，这些系统和技术都没有生成最佳的波浪。其中一些系统将生成所谓的经典开尔文尾流模式(classical Kelvin wake pattern)，该模式不会生成大的孤立波浪，而是将波浪分配成多个较小的辅助波浪或“尾流”。其他人造波浪和波浪池的又一个问题是缺乏双向性，并且人造波浪发生器也趋向于在受约束的池中生成大量的斩波(chop)、反射波浪和浪涌。

发明内容

该文献描述了一种用于在水体中生成动态且最佳的冲浪波的波浪池、波浪生成机构和波浪生成翼。

在一些方面，描述了一种波浪池。该波浪池具有长度或周向，并且包括用于在平均表面水平容纳水的通道，该通道具有第一侧和第二侧。通道的至少一部分具有在第一侧和第二侧之间垂直于所述长度的横截面，该横截面包括在通道中至少部分地沿着波浪池的长度并靠近第一侧的深部区域，该深部区域具有低于容纳在通道中的水的平均表面高度的平均第一深度。该横截面还包括至少部分地沿着深部区域的长度的礁石，该礁石向上并远离深部区域延伸至比该深部区域的平均第一深度浅的平均第二深度。该横截面还包括海滩区域，该海滩区域远离礁石朝向第二侧向上倾斜，以使在水的平均表面水平面上方的海滩暴露，该海滩区域具有凸的抛物线形状，该凸的抛物线形状的斜度朝向通道的第二侧减小。

在其他方面，公开了一种波浪发生器，该波浪发生器用于在水池中生成波浪同时具有双向性。该波浪发生器具有翼，该翼具有由近侧边缘、远侧边缘、底边缘和顶边缘限定的竖直前表面，该竖直前表面围绕近侧边缘和远侧边缘之间的中心竖直轴线基本上对称，以提供基本上相等的第一和第二波浪形成表面。第一和第二波浪形成表面中的每一个的水平横截面几何形状均围绕前竖直轴线凹入，该前竖直轴线在所述翼的所述竖直前表面的前部在由相应的近侧或远侧边缘所限定的点和所述翼的中间部分之间。翼围绕中心竖直轴线以偏航角旋转到至少第一位置和第二位置，第一位置和第二位置中的每一个形成第一和第二波浪形成表面中的一个的前导表面，并且形成所述第一和第二波浪形成表面中的另一个的拖尾表面。旋转到第一或第二位置使得当翼在垂直于中心竖直轴线的水平方向上移动时，能够使前导表面向水施加阻力以在池中生成初级波浪，并使拖尾表面能够减小前导表面的阻力，从而最小化振荡波浪，所述振荡波浪追踪来自移动经过所述前导表面的水的初级波浪。

在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施例的细节。根据说明书和附图以及根据权利要求书，其他特征和优点将显而易见。

附图说明

现在将参考以下附图详细描述这些和其他方面。

图1示出了根据本文的描述的波浪池；

图2示出了根据本文的描述的用于波浪池的通道；

图3是波浪池的通道的长度的一部分的立体图；

图4是在垂直于波浪池的通道的长度(或周向)的视角中的通道的一部分的剖视图；

图5A和5B示出了具有和不具有第一槽的通道的横截面；

图6A示出了可以在波浪池的通道中形成礁石的一部分或全部礁石部分的礁石模块；

图6B是根据本文公开的图6A的礁石模块的近视图，礁石模块包括具有纹理构件的软顶部；

图7A和7B示出了礁石模块的替代实施方式；

图8A和8B是根据本文公开的翼(foil)的立体图；

图9A和9B是根据本文的公开的翼以及其偏航角旋转的向下的剖视图；

图10是根据本文公开的位于轨道内的翼的立体图，该翼通过转向架附接到运载工具；和

图11A和11B示出了根据本文公开的用于沿着通道的长度或周向运送和移动翼的转向架的实施方式的俯视图。

在各个附图中，相似的附图标记指示相似的元件。

具体实施方式

该文献描述了波浪池和波浪发生器，用于在波浪池中生成一个或多个波。波浪池包括：由第一侧和第二侧限定的水的通道；靠近第一侧的轨道；和经由轨道横穿通道的至少一个翼，至少一个翼在水的通道中生成波浪。通道可以是线性或曲线形的，诸如弧形、半圆形或圆形。通道可以包括多个部分，每个部分可以是线性部分、曲线部分或其组合之一。轨道可以至少部分地位于由波浪池所容纳的水中，或者位于通道的第一侧外的水之外。

图1示出了由通道102形成的波浪池100，该通道102由第一侧104、第二侧106、近侧端部108和远侧端部110界定和限定。术语“第一”、“第二”、“近侧”和“远侧”仅用于参考，尤其是用于绕中间轴线或纬向轴线对称的通道。波浪池100的通道102被示为基本上是线性的或具有基本上线性的部分，然而通道102可以是曲线的或具有一个或多个曲线部分。在一些实施方式中，即在圆形或椭圆形波浪池100等中，通道102仅由均具有直径的第一侧104和第二侧106限定。

通道102配置为保持或容纳水，并且具有水深装置(bathymetry)112或底表面地形结构，其配置为与波浪发生器114协作以在波浪池100中形成至少一个可冲浪波。如将在本文中进一步详细描述的，水深装置112可以包括：一个或多个深部区域，深部区域用于容纳一定量的水；一个或多个大小和深度不同的礁石或山脊，并且波浪能可以集中到礁石或山脊上以产生可冲浪波；一个或多个水槽；一个或多个海滩；和/或一个或多个沟槽，沟槽用于吸收由此生成的剩余波浪能和水量，并将该水量朝向通道的较深部分返回。

波浪池100还包括轨道116，一个或多个波浪发生器114可以沿着该轨道被传送。轨道116可以包括一个或多个轨或路径等。每个波浪发生器114可以包括运载工具118，运载工具118适于诸如通过附接到运载工具118的车轮而沿着轨道116被传送，该运载工具118形成转向架120的至少一部分，该转向架120可以包括车轮和其他框架结构、支柱、电子器件和电池。在一些实施方式中，转向架120还可以包括一个或多个太阳能电池板，用于局部的能量生成和存储。运载工具118还可以包括多个传感器和稳定机构，用于跟踪运载工具118的运动的跟踪数据，以及在运载工具118在轨道116上穿行或逆行期间将运载工具稳定在轨道116上。

运载工具118继而连接至一个或多个翼122并运送一个或多个翼122，翼122至少部分竖直地定位在通道102的水中并且提供了独特的表面，用于从翼122的基本上侧向生成波浪能。在许多情况下，翼还被成形和配置为在生成主波浪能之后用于流动恢复或“吸出”，以使跟随初始孤立波浪能的振荡波浪最小化，大部分或基本全部波浪能被集中在初始孤立波浪能中。在一些实施方式中，翼122被成形和配置为在波浪池100中是双向的，以便根据翼122和运载工具118沿着轨道116的方向来生成“右”破碎波浪或“左”破碎波浪。

可以控制和调制运载工具118沿着轨道116的穿行，以便提供翼在通道102中的特定或期望的加速度、减速度、速率和距离。例如，在操作中，翼122的速度可以沿通道102向下变化。这种变化性可以由软件编程并且可以由控制计算系统执行以控制诸如绞盘或滑轮系统之类的机械构件。此外，翼122的速度变化可以与沿着通道102的水深装置的变化相协调，该水深装置的变化可以包括动态可调节和可改变的礁石。类似地，翼的偏航角、俯仰角、表面积和浮力可被独立地控制和调制，以从每个翼的表面提供特定的或期望的所生成的波浪能。因此，翼122或通道102的水深装置中的一个或两个的动态变化可以提供无限数量的波浪，其中一些波浪可以被编程和标记(例如，“Teahupoo”、“Cloudbreak”或“Trestles”)，并且被许可在波浪池安装中使用。

图2示出了根据本文的描述的用于波浪池的通道200。图3是通道200的长度的一部分的立体图，图4是在垂直于通道200的长度(或周向)的视角中的通道200的该部分的截面图。在图2中示出了作为线性通道的通道200，但是通道200也可以是曲线的、圆形的、椭圆形的、抛物线形的或其他形状。通道200具有已被成形或形成为用于特定应用和/或用于生成特定类型的冲浪波的水深装置。这样，本文对通道200的水深装置的描述仅是示例性的，并且本领域技术人员将认识到，许多形式的水深装置(诸如水深关系等均)在本文的范围内。

在一些实施方式中，通道200包括第一侧201、第二侧203、近侧端部205和远侧端部207并由第一侧201、第二侧203、近侧端部205和远侧端部207限定。术语“第一”、“第二”、“近侧”和“远侧”仅用于参考，特别是用于围绕中间轴线或纬向轴线基本上对称的线性通道。圆形或椭圆形的通道200等包括第一侧201和第二侧203并且可以由第一侧201和第二侧203限定，第一侧201和第二侧203均具有在其间形成通道200的直径。

通道200具有长度或周向，并且形成为用于在平均表面水平199处容纳水。如图3和4中也可看到，在第一侧201和第二侧203之间垂直于长度或径向于周向的通道200的横截面包括用于与运动翼协作以形成可冲浪波的轮廓或水深部分。因此，对于通道200的长度或周向的至少一部分，通道200的至少一部分的横截面包括靠近第一侧201的轨道区域204，轨道可以部署在轨道区域204上或轨道区域204中，并且运载工具和翼可以沿着轨道区域204行进。通道200还包括靠近第一侧201和/或轨道区域204的深部区域。在一些情况下，轨道区域204可以形成深部区域206的一部分，而在其他情况下，轨道区域204与深部区域206通过壁或外壳等分离。

深部区域206具有低于容纳在通道200中的水的平均表面水平199的平均第一深度。通道200的深度装置进一步包括至少部分地沿着深部区域206的长度的礁石208，礁石208向上并远离深部区域206延伸至比深部区域208的平均第一深度浅的平均第二深度。礁石208可以沿着其长度以及穿过礁石208的顶表面具有各种轮廓和形状。顶表面208的深度可以是均匀的，或者顶表面208可以包括一个或多个山、谷、隆起和变化，诸如摩擦形成机构。在一些实施方式中，礁石208可以由混凝土或其他刚性可成形材料形成。在其他实施方式中，礁石的至少一部分可以由礁石模块形成，这将在下文进一步详细描述，礁石模块可以连接在一起以提供礁石208的定制变化性或特定的深度或形状。礁石模块可以由混凝土、不锈钢、塑料、高密度泡沫或其他刚性或半刚性材料形成。例如，在一些实施方式中，一些礁石模块可以由诸如橡胶的弹性体形成。礁石模块中的至少一些可以为礁石208提供柔软的顶表面，和/或包括一个或多个波浪衰减机构，如下面相对于图6和7进一步详细描述的。

通道200还包括海滩区域210，该海滩区域210远离礁石208朝向第二侧203向上倾斜，以使在水的平均表面水平199以上的海滩211暴露，如图3和图4所示。海滩211可以在通道200中的水的平均表面水平199上方延伸1至6英尺或更高。海滩区域210包括凸的(相对于向下的视野)抛物线形状，该凸的抛物线形状具有开始于礁石208附近的水中的坡度，并且该坡度朝向通道200的第二侧203减小，以最终露出海滩211，借此，海滩区域是接近水平的或基本上水平的。海滩区域210的凸的抛物线形状的第一目的是通过在长度上(在行进方向和侧向方向上)散布包含在涌浪或湍流中的能量但不给予其任何向上/向下的动量，来完全消除第一主波浪的反射波浪。凸形形状还将压缩并抑制在由主冲浪波移位的水流内的较小波浪，从而基本上消减了在海滩区域210的表面和水的平均表面199之间折射或反射的波浪。

在一些实施方式中，通道200可以包括与深部区域206相对的邻近礁石208的第一槽216。第一槽216具有比礁石208的平均第二深度更深的平均第三深度。第一槽216可以吸收来自波浪的一些波浪能，并允许波浪抵靠海滩区域210重整并破裂，和/或通过将方桶(boxy barrel)变成更竖直的“杏仁”形状而使波浪更高。在没有第一槽216的情况下，如果波浪能足以使波浪形成桶状结构，则波浪的桶状结构可以更深且更长，从而为冲浪者“进入桶状结构”提供更多空间。图5A和5B示出了具有和不具有第一槽216的通道的横截面。可以看出，在礁石208延伸到海滩区域210的情况下，由于延伸的礁石允许礁石的底部相对于波浪的顶部减速，因此波浪的桶形结构延伸地更长，波浪的桶形结构在波浪的变慢的底部水上成桶形。

在一些实施方式中，通道200包括位于海滩211和通道200的第二侧203之间的沟槽212。沟槽212由第一侧、底部和第二侧限定。沟槽212的第一侧从海滩211下降到沟槽212的底部，沟槽212的底部具有低于通道200中的水的平均表面水平199的平均第四深度。第二侧从沟槽的底部上升达到高于水的平均表面水平199的高度。沟槽212的后壁可以用另一个凸海滩代替，从而导致泻湖或其他水特征。沟槽212可以进一步包括障碍物或其他流阻机构。

在示例性实施方式中，沟槽212具有一尺寸以提供相对于冲刷在海滩211上并进入沟槽中的波浪的水量的体积。在某些情况下，沟槽将接收冲刷在海滩211上的波浪中20％至80％的水量，并且在优选的示例性实施方式中，该比率近似为50％。沟槽212的容量与波浪中的水量有关。以每英尺为基础，沟槽212的平均第四深度大约是波浪的高度的一半，并且是从波浪的波峰到波浪的末端的波浪的长度的一半。可以提供一个或多个回水装置214，诸如从沟槽212穿过海滩区域210的至少一部分的通道，以将沟槽212中的水朝向通道200、即朝向通道200的深部区域206引导回。取决于通道200的线性度或形状，回水装置214可以被水平地引导回到通道200，或者可以相对于沿移动翼的方向的平均水流成角度，诸如成20至80度的角度。在其他实施方式中，如图2所示，在近侧端部和远侧端部处的回水装置可以分别朝向近侧端部和远侧端部成角度，而中间回水装置214被笔直地朝向通道200引导回。在其他实施方式中，回水装置214可以从狭窄的深部分向较宽但较浅的地形结构向外张开。回水装置214的数量可以选择为在沟槽212的任一端部抑制水再循环。在其他实施方式中，沟槽212可以包括连接到朝向深部区域的管道的格栅和/或空腔，该格栅和/或空腔可以替代或扩大回水装置。

在一些实施方式中，沟槽212和/或回水装置214可以包括一个或多个流动控制机构，诸如具有测量的孔隙度的网或可操纵的叶片或桨，以控制其中的水的流动。可以添加流动控制机构以确保水中人员的安全。

图6A示出了礁石模块600，礁石模块600可以形成波浪池的通道中的礁石的一部分或全部礁石部分。礁石模块600可以由适合于保持其总体形状的任何材料形成，以便承受来自其压缩的波浪能的大量水压，以由波浪能形成波浪。礁石模块600可以具有刚性的底部或芯部，底部或芯部具有柔性或柔韧性的外部上表面。在某些情况下，礁石模块600包括柔软顶部602。柔软顶部602可以提供冲浪者可以抵靠在其上掉落并使潜在的伤害最小化的表面。柔软顶部602可以包括多个纹理构件604，用于提供附加的波浪衰减和摩擦形成以及靠近礁石模块600的上表面的流控制。图6B是具有纹理构件604的柔软顶部602的近视图。

在一些情况下，纹理构件604可以包括一个或多个脊、襟翼(flap)、谷、凹槽、海绵(例如，它们可以模拟珊瑚礁)或真实或人造的海洋植物。一个或多个纹理构件604可以附接到礁石模块600的顶表面，诸如以阵列平行对准，并且可以通过机械锚固件或其他附接机构附接。一个或多个纹理构件604可以根据需要形成的期望衰减或摩擦而附接或拆下。在一些情况下，纹理构件604由耐用材料、诸如适当硬度的橡胶形成，其可以承受氯和/或紫外线(UV)光击穿，同时仍然保持柔韧性或柔性。一个或多个纹理构件604也可以与新的和/或不同尺寸的纹理构件604快速互换。纹理构件604可以是平面的、成角度的或圆形的，并且可以包括任何数量的孔、孔隙、挡板或外表面纹理。在一些实施方式中，避免尖锐边缘，因为冲浪者可能最终接触礁石模块600。

图7A和7B分别示出了礁石模块700和702的替代实施方式。图7A示出了作为中空截顶的金字塔的礁石模块700，其具有从礁石模块700的外表面向内部空间延伸的一个或多个孔或孔隙。图7B示出了礁石模块702，其也为中空的三维形状，但是成角度地被截顶。礁石模块可以包括可充气的气囊、可充水的气囊或其他可以通过填充或耗尽流体来改变体积的弹性体形状中的一种或多种。另选地，礁石模块700或702可以包括机械或气动移动系统，以将通道的底部处的礁石模块的至少一部分(诸如，顶表面或整个模块)升高或降低至所期望的高度和/或角度，以动态地调节和改变礁石在相应礁石模块700、702的位置处的形状。

与如上所述的波浪池的通道的水深装置相配合，用于生成最佳可冲浪波的另一个关键部件是波浪发生器，该波浪发生器以在波浪池中基本侧向地(即垂直于或正交于波浪发生器的行进方向以及穿过通道的长度)生成波浪能。如美国专利公开号为20130061382(其内容出于所有目的通过引用并入本文)中所述，波浪发生器包括至少一个翼，该翼的曲线横截面几何形状包括围绕竖直轴线凹入的前导表面，以提供并最大化水对前导表面的阻力，从而从翼的前导表面侧向地生成波浪能，以形成初级波浪。凹面延伸到拐点，以朝向最大宽度转变为凸面，超出该凸面的是拖尾表面。为了使该波浪能最大化，翼还包括拖尾表面，该拖尾表面从翼的邻近前导表面的最大宽度到翼的端部处的点变窄，其中该拖尾表面减小了翼的阻力并使振荡波浪最小化，振荡波浪追踪来自移动经过翼的前导表面的初级波浪。拖尾表面还可以包括从最大宽度到拐点的凸表面，在凸表面之后拖尾表面变为凹入。

在某些方面，拖尾边缘被部分地设计成使得当翼的回水部分的两侧在最尖端处相接时，这两侧上的水位彼此匹配，以减少涡流产生。有时，可能存在对翼效率几乎没有影响的小涡流来减小侧向力，这意味着两条水线在各自的尖端处并不完全匹配。

为了最大化初级波浪，确定拖尾表面的长度必须超过前导表面的长度，并且拖尾表面的任何凹度(如果有的话)必须远小于前导表面的凹度。因此，对于适于由移动机构沿着线性或圆形池的第一侧仅在一个方向上移动的翼，该翼是不对称的，并且因此不适合于双向移动。因此，现有的翼不可能是双向的，并且不可能生成最佳的“右”和“左”破碎波浪。

根据本文所述的实施方式，一种波浪发生器包括一个或多个翼，其中每个翼是双向的并且围绕竖直轴线基本上对称。为了补偿对称性，相对于先前的翼，本文所述的翼能够以偏航角枢转以暴露前导表面上更多的凹度，并减少拖尾表面上的回水凹度，这取决于翼移动的方向。因此，本公开的双向翼可以近似最佳单向翼的长度方向的形状、尺寸和特性。

图8A和8B是根据本文公开的翼的立体图。如图8A所示，用于波浪发生器的翼300包括竖直前表面302(即，将面向通道中的礁石的表面)。前表面302由近侧边缘304、远侧边缘306、底边缘308和顶边缘310限定。竖直前表面302围绕近侧边缘304和远侧边缘306之间的中心竖直轴线α基本上对称，以提供基本上相等的相应第一波浪形成表面312和第二波浪形成表面313，第一和第二波浪形成表面312、313中的每一个的水平横截面几何形状均围绕前竖直轴线是凹入的，该前竖直轴线在翼的竖直前表面的前部在由相应的近侧或远侧边缘304、306限定的点与翼的中间部分314之间。两个波浪形成表面312、313都有助于形成波浪，或者充当前导边缘以提供对水的阻力从而生成初级波浪，或者充当拖尾边缘以用于流动恢复并最小化追踪初级波浪的振荡波浪。

还如图9A和9B所示，翼300能够围绕中心竖直轴线α以偏航角γ旋转到至少第一位置和第二位置，第一和第二位置中的每一个均形成第一和第二波浪形成表面312、313中的一个的前导表面，并形成第一和第二波浪形成表面312、313中另一个的拖尾表面。旋转到第一或第二位置使得当翼300沿着基本上垂直于中心竖直轴线的水平方向(沿方向β)移动时前导表面能够对水施加阻力，以在池中生成初级波浪，并使拖尾表面能够减小前导表面的阻力，从而最小化振荡波浪，该振荡波浪追踪来自移动经过前导表面的水的初级波浪。在一些实施方式中，翼300包括竖直后表面，该竖直后表面具有：围绕中心竖直轴线α向外的V形形状，其中顶点317位于翼的中间部分314处与前表面相对；以及基本上笔直或平坦的侧面318、319，笔直或平坦的侧面318、319分别朝向近侧边缘304和远侧边缘306中的每一个延伸，以分别在第一位置和第二位置中形成前导后表面和拖尾后表面。

在某些情况下，前导后表面在第一位置或第二位置中竖直地取向为与水平方向β平行，如图9A所示，其中后壁316的侧面318基本上平行于水平方向β，而在其他情况下，取决于偏航角γ，前导后表面可以略微偏离平行于水平方向β，如图9B所示。偏航角γ可以被控制并锁定到任何角度，但是优选地在0度至20度之间，并且更优选地在0度至10度之间。偏航角γ可以根据需要调整为任意弧度增量。

翼300的中心竖直轴线α可以包括枢转轴承320，翼可以根据偏航角γ围绕该枢转轴承320枢转。枢转轴承320可以包括柱400或其他延伸结构以与转向架402连接，如图9所示。致动器330可以被控制以推动或拉动翼的相对两侧，并且锁定到期望的偏航角γ。致动器330可以包括但不限于液压线性马达、螺旋千斤顶、皮带驱动的驱动系统、气囊等。致动器330与锁定装置协同工作，该锁定装置将翼300锁定在期望的偏航角γ。锁定装置可以包括销、螺钉、闩锁等。致动器和/或锁定装置可以包括凸轮锁定装置，该凸轮锁定装置包括在通道(如果是线性的)的一端或两端处的偏转器，该偏转器使用使锁定装置分离的凸轮将翼机械地偏转到新的锁定位置，并推入新的编程位置。编程位置可以是可变的。在其他实施方式中，这种致动器/锁定系统不仅可以调节翼的偏航，而且可以调节翼的俯仰和滚转，该调节可以在翼300通过水的运动期间动态地执行。

在一些实施方式中，翼300可以包括顶板340，顶板340从第一和第二波浪形成表面312、313中的一个或两个、特别是用作前导表面的波浪形成表面的顶边缘310向上延伸。顶边缘310可以沿着顶边缘310部分地或全部延伸，并且可以在翼300的顶边缘的上方改变高度。顶板340可以机械地或手动地展开到延伸位置，或者机械地或手动地缩回到缩回位置。顶板340可以用于动态地增加(或减小，如果缩回的话)第一和/或第二波浪形成表面312、313的表面积，特别是如上所述，这样的波浪形成表面被展开为用于翼300的前导表面。

在其他实施方式中，翼可以包括底板342，该底板342从第一和第二波浪形成表面312、313中的至少一个或两个的底边缘308向下延伸。与顶板340一样，底板342可以沿着翼300的底边缘308部分地或全部延伸，并且可以在其从底边缘突出的深度上变化。此外，与顶板340一样，底板342可以是机械地或手动地可展开或可缩回的。底板342还可以用于动态地增加(或减小，如果缩回的话)第一和/或第二波浪形成表面312、313的表面积，特别是如上所述，当这样的波浪形成表面被展开为翼300的前导表面时，或当作为拖尾表面缩回时作为用于流动恢复的另外的表面积。

翼300可以进一步包括顶表面350和底表面352，这样的竖直前表面302、竖直后表面316、顶表面350和底表面352形成三维容器。该容器可以包括一个或多个单独的隔室。每个隔室可以是充气的和密封的，或者是充水的，以控制翼300的浮力。充水的隔室可以包括一个或多个孔、通路、孔隙、狭槽等，其可以调节以控制流经的水量，从而调制充水隔室的静态质量。

在一些实施方式中，翼300可以具有水翼，即从底表面352延伸的水翼，以在通过水时向翼300提供提升。水翼可以针对特定的俯仰或偏航能够操纵或调整。当翼300横越通道时，这种操纵或调整可以动态地发生，以提供动态变化的波浪轮廓和特性。

在其他实施方式中，翼300可以包括或附接有辊调节机构，以调节竖直前表面302的滚转角，从而允许与真实竖直方向(即，从水平方向成90度)成角度的偏离。因此，翼300可以被滚转达至+/-10度。当翼300横越通道时，这种滚转调节也可以动态地发生，以进一步提供动态变化的波浪轮廓和特性。水翼的展开、滚转角的调节以及偏航角的调节可以单独地进行，或者与其他调节中的至少一项共同进行。

返回参照图1，根据本文的公开的波浪池包括轨道116，翼沿着该轨道在水中移动以生成孤立波浪。如图10所示，翼300可以通过转向架402附接到运载工具。转向架402可以包括横梁和支撑件的桁架或系统，以连接到沿着轨道116移动的运载工具。另选地，转向架402可以与运载工具合并，并且可以通过外部动力(诸如扳手或拉线引擎)移动。

图11A和11B示出了转向架500的实施方式，该转向架500用于沿着通道的长度或周向运送和移动翼。转向架500被配置为用于与沿着通道的第一侧的轨道联接并沿着该轨道输送。转向架500包括桁架502，该桁架502包括一组柱、支柱、梁等，以提供供翼悬挂的支撑平台。在其他实施方式中，翼可以通过一组支撑构件附接到转向架500的一侧。在另外的其他实施方式中，翼可以从转向架和运载工具向上延伸，该转向架和运载工具横穿在波浪池的深部区域中的浸没的轨道。如图11B所示，桁架502可以支撑一个或多个太阳能电池板506，以向内置电池系统508提供电力，或为一个或多个传感器和/或计算机控制系统中的任何一个提供电力。

波浪池和/或波浪生成机构可以配备有一个或多个传感器，以提供关于波浪状况、波浪质量等的反馈。例如，在一些实施方式中，波浪池包括位于线性或曲线通道的近侧端部和远侧端部中的每个端部处的浪涌传感器，以测量浪涌的浪涌循环或周期性。因此，波浪生成机构可以以与浪涌循环相协调的方式运行，即，以在附近的水位比浪涌更高或更低时开始起波浪。在一些实施方式中，传感器包括电容性波浪计，但是也可以包括加速度计、速度传感器、超声传感器或压力传感器。来自任何这些传感器的数据都可以被记录和累积，以进一步限定或调整波浪池中的波浪。

尽管上面已经详细描述了一些实施例，但是其他修改也是可行的。其他实施例可以在所附的权利要求的范围内。

Claims (11)

1.一种波浪发生器，该波浪发生器用于在水池中生成波浪并且具有双向性，所述波浪发生器包括：

翼，所述翼具有由近侧边缘、远侧边缘、底边缘和顶边缘限定的竖直前表面，该竖直前表面围绕所述近侧边缘和所述远侧边缘之间的中心竖直轴线对称，以提供相等的相应的第一波浪形成表面和第二波浪形成表面，所述第一波浪形成表面和所述第二波浪形成表面中的每一个的水平截面几何形状均围绕前竖直轴线凹入，所述前竖直轴线在所述翼的所述竖直前表面的前部在由相应的近侧边缘或远侧边缘所限定的点和所述翼的中间部分之间，所述翼围绕所述中心竖直轴线以偏航角旋转到至少第一位置和第二位置，所述第一位置和所述第二位置中的每一个形成所述第一波浪形成表面和所述第二波浪形成表面中的一个的前导表面，并且形成所述第一波浪形成表面和所述第二波浪形成表面中的另一个的拖尾表面，旋转到所述第一位置或所述第二位置使得当所述翼在垂直于所述中心竖直轴线的水平方向上移动时，能够使所述前导表面向水施加阻力以在所述池中生成初级波浪，并使所述拖尾表面能够减小所述前导表面的阻力，从而最小化振荡波浪，所述振荡波浪追踪来自移动经过所述前导表面的水的所述初级波浪。

2.根据权利要求1所述的波浪发生器，还包括竖直后表面，该竖直后表面具有带顶点的V形形状，该V形形状朝向所述近侧边缘和所述远侧边缘中的每一个围绕所述中心竖直轴线面向外，以分别在所述第一位置和所述第二位置中形成前导后表面和拖尾后表面。

3.根据权利要求2所述的波浪发生器，其中，所述前导后表面在所述第一位置或所述第二位置中竖直地取向为平行于水平方向。

4.根据权利要求1所述的波浪发生器，还包括从所述第一波浪形成表面和所述第二波浪形成表面中的至少一个的底边缘向下延伸的底板。

5.根据权利要求1所述的波浪发生器，还包括从所述第一波浪形成表面和所述第二波浪形成表面中的至少一个的顶边缘向上延伸的顶板。

6.根据权利要求2所述的波浪发生器，还包括顶表面和底表面，并且其中，所述竖直前表面、所述竖直后表面、所述顶表面和所述底表面形成三维容器。

7.根据权利要求6所述的波浪发生器，其中，所述三维容器包括一个或多个隔室。

8.根据权利要求7所述的波浪发生器，其中，所述一个或多个隔室包括一个或多个可充水或可充气的部分，用于控制所述翼的浮力。

9.根据权利要求8所述的波浪发生器，其中，所述一个或多个隔室包括一个或多个充水部分，并且其中，每个充水部分包括用于使水从其流过的一个或多个孔隙。

10.根据权利要求1所述的波浪发生器，其中，所述偏航角是可调整的，以实现多个所生成的波浪中的一个。

11.一种具有长度的波浪池，所述波浪池包括：

具有长度的通道，该通道用于在平均表面水平容纳水并且具有第一侧和第二侧，该通道的至少一部分具有在所述第一侧和所述第二侧之间垂直于所述长度的横截面，所述横截面包括：

深部区域，所述深部区域在所述通道中至少部分地沿着所述波浪池的长度并靠近所述第一侧，所述深部区域具有低于容纳在所述通道中的水的所述平均表面水平的平均第一深度；

礁石，所述礁石至少部分地沿着所述深部区域的长度，所述礁石向上并远离所述深部区域延伸至比所述深部区域的所述平均第一深度浅的平均第二深度；和

海滩区域，所述海滩区域远离所述礁石朝向所述第二侧向上倾斜，以使水的所述平均表面水平上方的海滩暴露，该海滩区域具有凸的抛物线形状，该凸的抛物线形状的斜度朝向所述通道的所述第二侧减小；

轨道，所述轨道沿着所述通道的所述第一侧；以及

至少一个翼，所述至少一个翼能够在所述轨道的两个方向中的每个方向上沿着所述轨道移动，所述至少一个翼包括由近侧边缘、远侧边缘、底部边缘和顶部边缘限定的竖直前表面，所述竖直前表面围绕在所述近侧边缘和所述远侧边缘之间的中心竖直轴线对称，以提供相等的相应的第一波浪形成表面和第二波浪形成表面，所述第一波浪形成表面和所述第二波浪形成表面中的每一个的水平横截面几何形状均围绕前竖直轴线凹入，所述前竖直轴线在所述翼的所述竖直前表面的前部在由相应的近侧边缘或远侧边缘限定的点与所述翼的中间部分之间，所述翼围绕所述中心竖直轴线以偏航角旋转至至少第一位置和第二位置，所述第一位置和所述第二位置中的每一个形成所述第一波浪形成表面和所述第二波浪形成表面中的一个的前导表面，并形成所述第一波浪形成表面和所述第二波浪形成表面中的另一个的拖尾表面，旋转到所述第一位置或所述第二位置使得当所述翼在垂直于所述中心竖直轴线的水平方向上移动时，所述前导表面能够对水施加阻力以在所述池中生成初级波浪，并使所述拖尾表面能够减小所述前导表面的阻力，以最小化振荡波浪，所述振荡波浪追踪来自移动经过所述前导表面的水的所述初级波浪。

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