CN117355655A - 用于产生波浪的腔室和控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水池波浪产生器，该水池波浪产生器具有水池区和用于在水池区中产生波浪的多个腔室。本文所述的示例性实施例可用于控制水池区内的流体流动。例如，示例性实施例可包括用于选择腔室的一个或多个阀的位置以便控制水从腔室的进入和排出的控制系统。示例性实施例可用于控制从腔室产生的波浪、减少不期望的湍流和/或基于各自腔室的单独控制产生设计的波浪。

Description

用于产生波浪的腔室和控制系统及方法

相关申请的交叉引用

本申请要求在2021年2月25日提交的编号为63/153,923的美国临时专利申请的权益。

背景技术

水上游乐设施为不同地理位置的不同人群带来了多代人的乐趣。水上游乐设施允许不同的地域的人们可以获得来自其他地域的模拟体验。例如，波浪池可以模拟海滩的体验。

不同的水上游乐设施可以用于模拟自然环境，以允许用户体验来自这些其他环境的运动和活动。例如，薄板冲浪装置模拟冲浪或滑浪的体验，这允许冲浪者用他们的身体或薄板在由底层冲浪表面轮廓形成的薄板水流上冲浪。由于片状水流不允许波浪破碎或使用真正冲浪板，因此薄板冲浪不提供真实的冲浪体验。

本申请提供了一种试图创建更准确模拟的自然环境中的冲浪体验的深水波浪冲浪系统。美国专利号(USPN)8,434,966；USPN 9,103,133；USPN 9,279,263；USPN 10,145,135；USPN 10,280,640；以及USPN 10,526,806公开了深水波浪冲浪模拟器，其中每项专利的全部内容通过引用并入本文。

深水波浪冲浪装置对管理冲浪装置中使用大量的水提出了独特的挑战。例如，水流和涡流可能形成以破坏波浪形成。管理进出腔室的空气和水也是有问题的。腔室中的空气可以像弹簧一样起作用，水离开和返回到腔室的动量可以在水上产生不期望的力和振荡以及其它运动。这些力可能反过来又会在所产生的波浪内产生不期望的波浪效应、湍流和其它不利特征。

发明内容

本发明公开了一种水池波浪产生器，该水池波浪产生器具有水池区和用于在水池区中产生波浪的多个腔室。多个腔室可用于将水保存或释放到水池中以产生期望的波浪。

本文所述的示例性实施例可包括独特的水池和腔室构造，用于管理流体流动，包括在腔室内的水和空气，以影响期望的波浪形态，并控制或最小化不期望的波浪效应。本文所述的系统和方法的示例性实施例可用于控制波浪的各种特征，例如腔室中的水位高度，其可用于在水池中产生波浪之后抑制残余波浪。这种示例性构造可用于产生和保持期望的波浪形成，并且允许重复的波浪形成，或者沿着水池的长度连续地重复，或者及时地重复期望的时间界面，例如在波浪之间的时间长度上重复。示例性实施例还可用于控制和限定定制的波浪，该波浪可具有可控制的或可编程的单独特征。

尽管在此描述的是具有特定特征的深水波浪池，包括水池形状、释放水的腔室和控制水返回到水池中的槽，但这些实施例仅是示例性的。用于产生波浪的腔室和控制系统以及方法的示例性实施例可以用于不同的水环境。例如，本文描述的实施例可用于产生冲浪用的波浪，或仅用于波浪池。示例性实施例可以用于其中水以受控方式被保存和释放的其它水上冲浪装置。

附图说明

图1A-图1B显示了根据本发明实施例的示例性水池波浪产生器的俯视图。

图2A-图2C示出了示例性波浪产生腔室及其相关控制，以在本文所述的深水波浪池中产生波浪。

图3示出了根据本发明的实施例的用于产生具有不同波浪特性的不同区域的示例性波浪池。

图4示出了与图3中描述的不同区域对应于示例性底部区域。

图5A和图5B示出了图4的示例性底部区域的不同的底部剖面。

图6示出了根据本发明的实施例的示例性波浪产生腔室。

图7A示出了从图6的波浪产生腔室产生的波浪的示例性进程。

图7B示出了在与图7A的波浪的示例性进程相关联的不同时间的波浪池内的水位的示例性曲线图。

图7C示出了在对应于图7B的波浪振幅曲线图的在波浪池中形成的示例性波浪形态。

图8示出了使用根据本文所述的实施例的腔室和控制系统来控制波浪池内的期望的波浪形态的波浪池内的水的波浪振幅在时间进程曲线图上的示例性比较。

图9A-图9D示出了使用本文所述的腔室和控制系统及方法在波浪池内产生的波浪和水流的示例性比较。

图10A-图10B示出了与腔室的控制器中的阀一起使用的示例性控制回路，以用于限定期望的波浪形状。

图11示出了根据本发明的实施例的波浪池的示例性横截面剖面。

图12-图15示出了根据本文所述实施例的示例性波浪产生器，该波浪产生器包括用于管理水流和水流动的特征。示例性特征可与本文所述的任何波浪产生器以任何组合使用。

图16示出了根据本文所述的实施例的用于管理水流和水流动的波浪产生器的示例性部分。

图17示出了示例性的阀组。

图18示出了关于阀的典型的节流特性。

图19是描述满足目标水位高度所需的阀的角度的计算的框图。

图20A-图20D示出了与图19相对应的系统和方法的阀和水位的方面。

图21是表示不同腔室中的水位高度演变的图表。

图22是表示在超过正常最大波浪振幅的方法中的水位高度的图表。

具体实施方式

下面的详细描述通过示例而不是限制的方式说明了本发明的原理。本说明书将清楚地使本领域技术人员能够制造和使用本发明，并且描述了本发明的若干实施例、修改、变化、替代和使用，包括目前被认为是实施本发明的最佳模式。应当理解，附图是本发明的示例性实施例的概略和示意性表示，并且不限制本发明，也不一定按比例绘制。

本文描述的示例性实施例包括被构造成产生波浪的水池。水池可包括在一个或多个端部处的一个或多个腔室，该腔室被构造成接收和释放水进入水池以产生波浪。提供示例性的腔室以减少湍流、定制波浪之间的时间、并且产生更好的波浪。该水池可被构造成生成不同区域。以定义或生成不同剖面的波浪，或者由不同经验水平的个人使用。水池也可以被构造成地板构造或包括附加的水特征，例如用于控制水流动以消散波浪能量和控制水流的泻湖和渠道。

尽管本发明的实施例可在本文中根据具有独特和新颖特征的水池波浪产生器来描述和说明，但应理解，本发明的实施例不需要或不必包括每个特征。本公开内容不需要任何特定的部件、构造或特征，并且特征的任何组合可以被并入或组合并且保持在本发明的完整描述内。例如，在腔室和水池之间包括细长腔室以减小涡流可用于水池波浪产生器的任何常规特征中。类似地，包含旁观者区域或底部轮廓以生成不同的波浪区，可类似地单独使用或结合本文所述的其它特征使用。

图1A示出了根据本发明的实施例的示例性波浪池。示例性的水池波浪产生器10可包括水池区12和用于在水池区内产生波浪的一个或多个腔室14。波浪16可远离腔室14并朝向水池的终端18传播。

在示例性实施例中，水池区12可以是被构造成保存水的凹池。终端18可以是用于保存水的壁。该壁可以是垂直的或者可以是倾斜的。在示例性实施例中，终端由水池的倾斜底部形成，以模拟或类似于海滩区域。当水通过从腔室14中释放水而被推动穿过水池区12时，水可朝向终端18行进，并行进穿过倾斜底部并沿倾斜底部向上行进，直到水停止，并最终在重力的影响下沿倾斜底部回到水池区。

图1A示出了包括两个侧面的示例性水池波浪产生器，其中波浪可从腔室向水池的相反端传播。图1A中的视图被描绘为从上面向下看水池而看到的视图。该实施例的水池波浪产生器可用于产生不同的区域，这些区域可具有供不同冲浪者使用的类似或不同的波浪剖面。不同的区域可以用于为具有经验水平的冲浪者或参与者创建波浪。示例性实施例包括水池波浪产生器，其中波浪沿单个方向传播例如图1B中所示。

如邻近腔室14的箭头所示，腔室14可顺序地将水释放到水池区12中。腔室可以沿池的一侧面线性地对准。腔室也可以包括不同的方向、构造和取向。从腔室中释放水可用于控制波浪属性，例如波浪高度、方向、形状、波浪之间的时间间隔等。如图所示，朝向多个腔室的中间的腔室被一起释放，然后腔室可以按顺序向外释放，从而朝向多个腔室的相对端向外移动。腔室还可以被构造成在不同的方向或不同顺序地释放，例如从一端到另一端或从相对端朝向多个腔室的中间释放。

图1A示出了示例性实施例，其中沿水池区12的一个边缘设置线性排列的腔室。腔室可沿水池边缘的部分或整个长度横穿。如图所示，从水池边缘上的最后一个腔室的端部直接伸出，池壁19的横向侧可以以非零角度延伸，该角度是从由腔室限定的水池边缘的线性延伸测量的。换句话说，侧壁可以从腔室的端部直接向前延伸。该侧壁还可具有在腔室线性方向的连续延伸上向外延伸的部件，从而与包括腔室的水池边缘的线性延伸形成非零、非垂直的角度。使水池壁成角度可以减少填充水池所需的水量，并且减少可能产生不太理想的波浪作用的水池区。

图2A-图2C示出了示例性波浪产生腔室及其相关控制，以在本文所述的波浪池中产生波浪。腔室20可被构造成将水保存在腔室水位28，当水被释放到水池中时，水池水位26增加以产生远离腔室20传播横跨水池的波浪26'。腔室可以包括一个或多个阀22、23、24，用于控制腔室中的水的保存和释放。在示例性实施例中，第一阀22可控制流入和流出腔室20的水流动。在示例性实施例中，第二阀或多个阀可控制流入和流出腔室20的空气或流体。如图2A-图2C所示，示例性的进气阀24可用于将加压气体引入到腔室中。示例性排气阀23可用于通过排放气体或向腔室施加负压而从腔室中去除气体。

在示例性实施例中，波浪产生系统可包括控制系统。控制系统可以包括在腔室内的传感器。传感器可以包括一个或多个传感器。在示例性实施例中，传感器可以包括水位高度传感器、压力传感器或温度传感器。在示例性实施例中，水位高度传感器可被用于确定或模拟腔室内的水位高度。在另一个实施例中，压力传感器可用于确定或模拟腔室内的水位高度。可以结合其它控制传感器，例如在增压室内、在排气口处、在进气阀或进气阀致动器处、在压力风机处或在风机电机处、或在控制风机电机的控制面板处。任何传感器的组合可以被构造为控制系统的输入，以帮助运行或控制腔室。在示例性实施例中，控制系统被构造为从一个或多个传感器接收输入，并且响应于所接收的传感器输入来控制一个或多个阀。

在示例性实施例中，控制系统可包括致动器，用于设定阀23、24中的一个或两个的位置，以将阀从完全打开过渡到完全关闭，或在完全打开到完全关闭之间的任何中间位置。例如，如果完全关闭被认为是零度，完全打开被认为是九十度，则阀可以被定位在从0到90度的任何角度。在示例性实施例中，进气阀和排气阀中的一个或两个配备有位置控制器，使得一个或多个阀可以被打开到从完全打开到完全关闭的任何位置，以及在完全打开到完全关闭之间的任何位置。

在示例性实施例中，可以利用腔室内的一个或多个传感器测量腔室内的水位高度。在示例性实施例中，传感器定位在腔室的顶部。在示例性实施例中，传感器被构造为向控制系统提供输入，使得控制系统可以确定室内的水位的高度。控制系统可以被构造成控制排气阀或进气阀以控制室内的期望的水位高度。

在示例性实施例中，腔室包括压力传感器。控制系统可以被构造成控制放气阀和进气阀以维持腔室内的期望压力。在示例性实施例中，腔室内的压力传感器可以与腔室流体连通。

本文所述的示例性实施例可包括能够将一个或多个阀的位置设定为完全打开和完全关闭的控制系统。控制系统可被构造成通过控制变频驱动器(VFD)来控制对应的波浪高度，以实现期望压力。

本文所述的示例性实施例可包括控制系统，该控制系统能够从完全打开至完全关闭的任何位置以及该完全打开至完全关闭之间的任何中间位置设定一个或多个阀的位置。示例性实施例包括将一个或多个阀定位在完全打开和完全关闭之间的中间位置。控制系统可被构造成通过高度设定点而不是VFD频率来控制对应的波浪高度。

如图2A所示，系统可能已经被释放，使得腔室20中没有水或者腔室中的水位28处于低水位(例如图2C所示)。第二阀23可被打开以从腔室中排出空气。腔室20可以被构造为从腔室20中抽空空气，使得腔室被负加压。第二阀23也可以打开，使得腔室20处于中和压力，并且当腔室充满水时，允许腔室中的空气排出。第一阀22被打开，并且水冲入腔室中使腔室中的水位升高。

如图2B所示，第一阀22被关闭，以保持腔室水位28高于水池水位26。然后腔室中充满加压气体，以对腔室中的水施加额外的压力。然后关闭第二阀23，然后打开第一阀。

如图2C所示，腔室中的加压空气推动腔室中的水位28，这又使水涌出腔室，以产生传播横跨水池的波浪26'。第一阀22可以被关闭，而腔室中的空气被排出，例如通过第二阀23。

第一阀22可以被关闭，以限制返回到腔室中的水量，从而使对形成的波浪26'的干扰最小。

第一阀22也可保持打开以允许水返回到腔室，并且如关于图2B所讨论的那样关闭。

在示例性实施例中，控制系统可以被构造为控制用于将空气提供到腔室中的第二阀24和用于从腔室移除空气的第三阀23。该系统还可以包括一个或多个传感器，该传感器被用作控制系统的输入，用于确定室内的水位的高度或腔室内的空气压力或与腔室流体连通的系统的一部分中的空气压力。在示例性实施例中，控制系统包括反馈回路，使得第二阀23和第三阀24被定位成控制腔室内的水位高度和/或维持腔室内的期望压力。

示例性实施例可以包括用户界面，其中可以对控制系统进行编程。用户界面可以被构造成向用户显示信息并且可以接收来自用户的输入。用户界面可用于为控制系统提供设置，例如在确定阀的位置和传感器输入之间的期望关系时。在示例性实施例中，用户界面被构造成从用户处接收描述期望的波浪特性的期望的水位高度剖面信息，诸如腔室中的水位高度剖面，其中系统此后被构造成确定控制参数以便实现期望的波浪特性。因此，控制系统的示例性实施例可用于在波浪产生期间控制波浪高度。控制系统的示例性实施例可用于控制波浪形状、波浪特性等。该系统可用于产生独特的和完全定制的波浪，因为每个腔室可完全被致动以与水产生组合效应，从而构造几乎任何波浪。

在示例性实施例中，该系统被构造为循环通过从腔室释放水并且允许水回涌到腔室中的过程。该系统还可包括在任意数量的循环之后的延迟，以允许水池中的水沉淀下来并减少可能影响波浪产生的湍流。

在所提供的示例性实施例中，示出了三个阀，用于水控制的第一阀22，用于气体控制的第二阀23和第三阀24。可以使用阀的任何组合，并且这些组合在本公开的范围内。例如，多个气体阀可用于使腔室排气、注入加压气体等，并且多个流体阀可用于放出或保存水在腔室内。这里描述的阀的次序和循环仅仅是示例性的。可以使用任何数量的不同方式来使用阀、闸门或其它方法释放波浪。阀可以以不同的方式打开和关闭。例如，该系统可以使用清洗系统，以在水回涌之前从腔室中去除气体，从而升高返回到腔室的水位。例如，该系统可以不使用加压气体系统来将水排入水池。例如，可以使用单向阀，使得阀不需要单独致动来打开和关闭。每个腔室的阀可单独地，或作为整个水池系统的较大运行中按顺序来控制。

本文所述的控制系统的示例性实施例可用于控制功耗或减少产生相同大小的波浪所需的功耗。由于通过抑制由腔室内的水振荡产生的残余波浪而不必消耗额外的能量，因此可以实现较低功耗。本文所述的控制系统的示例性实施例可用于控制水池内的水流产生(或减少)。这里描述的示例性实施例可导致波浪池的更有效的运行，并且还延长设备的使用寿命。

图3示出了根据本发明的实施例的用于产生具有不同波浪特性的不同区域的示例性波浪池30。在示例性实施例中，水池剖面32和水池地板34可被轮廓处理以限定期望的波浪剖面并创建多个波浪区36、37、38。

在示例性实施例中，可创建多个波浪区36、37、38。多个波浪区的创建可以由腔室的单个波浪生成循环产生。例如，腔室可以按顺序释放以形成第一波浪。该第一波浪可以改变剖面、高度、方向等。波浪也可基于水池地板的下层地形而恶化或改形。如图所示，在水池的一侧上，对于单个波浪产生循环产生三个波浪区。该水池可具有镜像构造，使得整个水池具有六个波浪区。不过，其中三个波浪区独立于其他三个波浪区，因为产生第一的三个波浪区的波浪或波浪的一部分与产生第二的三个波浪区的波浪或波浪的另一部分不同。可以产生波浪区的任何组合，并且对于总共六个区的三个区的两侧的组合仅是说明性的。在示例性实施例中，波浪池可具有一个、两个、三个或更多个波浪区。该水池可具有镜像构造，例如图1A中的构造，从而使波浪区加倍，或者该水池可为如图1B中的单侧。水池的相对侧也可以被不同地构造，使得可以在横跨整个水池上创建不同的波浪区。

如图所示，第一波浪区36邻近波浪产生腔室。在该部分的波浪是最高的。该区域可以是给最有经验的冲浪者。其也可以用于短板冲浪者。

如图所示，在波浪离开腔室之后，第二波浪区37可位于水池的沿水池的侧壁或水池边缘延伸的区域中。在波浪从腔室传播出去之后，波浪将消散能量并降低高度。因此，该区域是为中级冲浪者和长板冲浪者而创建的。

如图所示，第三波浪区38可以邻近水池的远离腔室的一侧。该边缘可对应于水池的岸边区域46'。该区域可以具有浅的深度并且可以具有倾斜的地板底部。第一波浪区36可供初学波浪的冲浪者使用。该区域也可用于滑浪板、泡沫板、皮艇或冲浪板。该区域也可用于身体冲浪或波浪跳跃。

水池底部可以具有对应于或影响波浪区的区域。例如，水池底部的第一区域42'可大体对应于第一波浪区36，而水池底部的第二区域44'可大体对应于第二波浪区段37，并且水池底部的第三区域46'可大体对应于第三波浪区38。第四区域48'和其它区域可用来产生和分离不同的波浪区，并用来在波浪从腔室传播时改形波浪。水池地板的不同区域将参照图4进行更充分的讨论。

不同的地板底部区域可以用于影响波浪剖面。例如，地板的深度可以影响波浪大小，而地板的倾斜可以影响波浪形状，因此，邻近腔室的第一区域42'可为最有经验的冲浪者生成波浪区36。该区域可以是大约2-6米深。因此，该区域可具有带有较大倾斜的地板底部或朝向水池岸边或水池边缘的相对侧倾斜，或可具有最大深度。第三区域46'可邻近水池的短边或边缘而远离腔室，并且可为最无经验的冲浪者产生波浪区38。因此，该区域可以具有带有最小倾斜的地板底部或朝向边缘倾斜，或者可以具有最浅的深度。较平缓的倾斜可使波浪制动柔和。

在示例性实施例中，远离腔室的水池边缘也可以被轮廓处理以影响波浪特性。例如，在第三波浪区的区域中，或者在初学者的区域中，边缘可以朝向水池的中部升高，在水池的与腔室顺序的中部腔室相反的一侧上。该高地可在水池的侧面形成岸边或干压痕。当波浪从腔室朝向岸边传播穿过水池时，波浪可围绕延着高地伸到水池区中。可以沿着短段设置其它或额外的高地以产生附加的波浪区。在示例性实施例中，高地可用于分离或重定向波浪。

如图所示，腔室可将水顺序地释放到水池中，从而产生波浪。如果腔室首先在腔室顺序的中间打开，然后在相反方向上朝向每一端顺序开口，则左波浪和右波浪将从腔室传播并几乎同时破裂。腔室排序也可被延迟或偏移，使得左和右破碎波浪可交错。专家波浪区可以被定义为邻近或接近所述腔室的区域。在专家波浪区内的波浪可以沿着波浪生成壁破裂。由于从腔室中水的连续释放可以用于保持波浪形成，因此波浪可以保持近似恒定的高度。在示例性实施例中，在专家波浪区中的波浪高度可以是大约1.5至3.5米。在波浪离开靠近腔室的区域之后，波浪将消散能量，并且波浪高度将减小。沿着水池的侧边缘远离腔室延伸的波浪可形成中等波浪区，其波浪高度从专家波浪区减小。在示例性实施例中，中等波浪区中的波浪高度可以是大约1-2米。当波浪从腔室离开时，波浪高度可以继续减小。波浪随后可沿浅水区中的水池的相反侧破裂，以产生更大的波浪区。在示例性实施例中，初学波浪区中的波浪高度可为大约0-1.5米。

图4示出了与图3中描述的水池波浪系统40的不同波浪区相对应的示例性底部剖面。图5A是图4带有参考线50的示例性底部剖面图。图5B示出了沿图5A中的参考线50的横截面透视图，以示出水池地板。如图所示，底部剖面可以包括至少三个区域。

在示例性实施例中，第一区域42可对应于邻近腔室14的区域。如图5B所示，该区域的水池地板52可包括向上的逐渐倾斜，使得邻近该腔室的水池比该区域42的与该腔室相对的一侧的水池更深。该倾斜可以以角度α从较深到较浅地移动穿过远离腔室的区域。第一区域42可以是大致矩形的，并且如图4所示直接在腔室的前面延伸。第一区域42也可以在端部向外张开，使得该区域在腔室的前面横穿，并且当该区域远离腔室倾斜时，向外延伸超过腔室的端部，如图3所示。该区域的其它形状也是可以想到的。

在示例性实施例中，第三区域46可对应于与腔室14相反的水池的端部上的区域。第三区域46可在水池的一侧上，该与波浪的起点相对的波浪行进的端部相对应的。该区域的水池地板56可以具有比邻近腔室的区域的倾斜更平缓的逐渐倾斜。水池地板56可包括向上的逐渐倾斜，使得水池朝向第一区域42比其相对侧的区域更深。该区域的终端可以具有零深度，使得水将侧面冲洗到水面。该区域可以模拟一个海滩区域。该倾斜可以在远离腔室的方向上以角度β从较深到较浅地横穿该区域。该区域可对应于在与腔室相对的水池的一侧的波浪的终端处的带或宽度。由于腔室可产生以斜角而非直接垂直于腔室传播离开腔室的波浪，因此水池的相对端可偏移，并且包括水池的一部分，该部分终止于腔室的横向端部。因此，基于从腔室产生的波浪的传播，相反可包括直接或几何上相反以及相反。

如图所示，第三区域46可以被成形为曲线，使得该区域的部分比该区域的其他部分更远离腔室。例如，岸边区域46'可以是弯曲的，使得对应于腔室的端部的水池的横向侧邻近并且朝向水池岸边的中部(对于镜像水池)或水池的相对横向侧(对于单侧水池)的部分定位成比其间的区域更靠近腔室。如图所示，与腔室相对的水池的岸边区域或侧部，因此可包括三个弯曲区域、两个外部区域在岸边区域的相对端部上，其中该区域以向内的凹度朝向腔室凹入，并且在岸边区域的中间的两个外部区域之间的内部弯曲区域以向外的凹度朝向腔室凸出。

如图所示，第二区域44可以从第一区域42延伸到第三区域46。该区域可以类似地倾斜。该区域的倾斜可以是线性的、曲线的或弯曲的。该区域可包括从第一区域42到第三区域46的过渡底部表面的逐渐倾斜。该区域还可以进行轮廓处理，以过渡到可能包括在底部轮廓中的任何其他区域。第二区域44因此可以提供两个或更多个其它地板底部表面或区域之间的过渡表面。

该水池可以包括限定一个或多个其它区域的一个或多个其它地板区域。例如，第一波浪区可与第三波浪区分开。间隔可以是创建地板剖面以重新创建期望的波浪形状。该间隔可以允许在各个波浪区之间的空间，该空间为冲浪者的安全和享受。如图3、4和5所示，可以使用过渡区域48、48'。过渡区域48、48'可对应于大致平坦的地板底部58。过渡区域可以位于第一区域42和第三区域46与岸边区域之间。如图3所示，第一区域42'可在水池的中部与第三区域46'接触，而过渡部分48'则将第一区域42'与第三区域46'分隔开，并将第二区域44'附近的水池的外横向侧部分隔开。在示例性实施方案中，如图4所示，过渡区域48可沿水池的长度将第一区域42与第三区域46分开，使得第一区域42不接触第三区域46。

在示例性实施例中，与第一区域42、42'相对应的水池地板底部52的梯度大于与第三区域46、46'相对应的水池地板底部56的梯度(α＞β)。在示例性实施方案中，第二区域46、46'的水池地板底部的梯度通常等于第一区域和第二区域的梯度中的任一个，或在第一区域和第二区域的梯度之间(α≥θ≥β)。水池地板底部52可具有3至10度之间的倾斜。水池地板底部56可具有大于0度至5度的倾斜。对应于第二区域46、46'的水池地板底部可具有2至10度的倾斜。

这里描述的水池地板底部的构造、形状、高度、坡度和其它特征仅是示例性的。可以添加其它或额外特征，并且这些特征在本说明书的范围内。例如，也可以包括附加的倾斜地板或一个或多个其它水平地板区域，以产生附加的波浪区或分离的波浪区。也可以包括其它元件，例如地板构造、壁、分隔器、高地、岸边特征等，以进一步提升冲浪体验或为本文所述的水池波浪产生器提供额外的益处。这些可以包括用于裂开、重新定向、改形或以其他方式影响所生成的波浪的特征。

图6示出了根据本发明的实施例的示例性波浪产生腔室。

传统的腔室构造，其中腔室和水池共享共用壁，或者其中腔室和水池非常接近，产生通过腔室和水池之间区域的涡流。涡流可能干扰所产生的波浪的形状和稳定性。USPN10,526,806公开了一种叶片，该叶片位于腔室和水池接口之间或附近，以控制和引导水的运动并减少涡流的形成。由于叶片必须在内部支撑和维护，所以这种系统产生了构造和维护成本。本文描述的示例性实施例允许形成波浪池，该波浪池可在不使用腔室与水池之间的水流动路径内或附近的叶片或内部结构的情况下管理或减少涡流的形成。

腔室62和腔室62到水池64的构造可用于产生具有所需特性的波浪。示例性实施例使用室宽度(CW)以及水池和腔室之间的宽度(壁宽度)WW。在示例性实施例中，水池和腔室之间的宽度WW大于2米。然而，在腔室和水池之间的该过渡区域中的更大距离可影响和减小所产生的波浪的高度。因此，传统上，希望保持该区域尽可能短。然而，该距离可用于减少湍流并产生更好的波浪剖面。在示例性实施例中，水池边缘和腔室的边缘之间的距离在2米和7米之间。CW可能影响所产生的波浪的最终高度。与WW类似，由于附加宽度需要用于控制和释放波浪的额外的动力，因此该尺寸传统上被减小。例如，需要额外的气体以在水面上产生相同的压力。CW优选为1.3至5米。

在示例性实施例中，腔室62可通过流道66被联接到水池64上。该流道可位于比水池64低的深度，使得水在水池的底部或邻近水池的底部离开腔室并进入水池中。流道可以被成形为使得离开流道的水的方向可以具有竖直分量。该流道可以包括内壁68B和外壁68A。内壁68B和外壁68A可以是弯曲的，以便在水从腔室通过流道到达水池时减少施加在水上的湍流。

本文描述的示例性实施例包括腔室和控制系统及方法。本文所述的腔室和控制系统及方法的示例性实施例可单独使用或与本文所述的任何特征组合使用。例如，示例性的腔室和控制系统可以用于腔室与水池共享共用壁的构造中。可以使用示例性实施例，其中水被保存并从一个或多个腔室释放，以便控制流体流入和流出腔室。

如图6中所见，示例性实施例可包括如本文所述的腔室62，用于将水保存和释放到波浪池64中，以在水池内产生波浪或其它水的作用。在示例性实施例中，腔室62可具有一个或多个阀，以便允许水和空气进出腔室。如图所示，排气阀602和喷射阀604各自用于将空气排出腔室和将空气供应到腔室中。在一个实施例中，这些阀可以是相同的阀。因此，阀可以是单向阀或双向阀。腔室62还可以与增压室606流体连通，以便根据需要向腔室供应额外的空气。该增压室606可联接至泵608，以供应加压空气至该腔室62。在示范具体实施例中，该腔室也可被构造成在压力下排气，例如通过泵或其它吸力，以在该腔室内提供负压，或从该腔室内快速抽空空气。

在示例性实施例中，一个或多个阀可以是打开或关闭阀，使得阀从完全打开过渡到完全关闭。

在示例性实施例中，一个或多个阀可被致动，使得阀可被控制为完全打开、完全关闭或部分打开。在示例性实施例中，一个或多个阀可以机械地、气动地或以其它方式致动，以允许打开和关闭之间的全部位置范围。在示例性实施例中，一个或多个阀可以机械地、气动地、电气地或以其它方式致动，以允许阀在完全打开和完全关闭之间的范围内逐步定位。本文所述的腔室和控制系统的示例性实施例可使用一个或多个阀的中间定位，以便控制腔室中的排水量。在示例性实施例中，控制系统和方法可用于调整波浪频率，以避免或最小化主波浪与残余波浪的冲突。在示例性实施例中，控制系统可包括一个或多个参数，该参数可用于定制波浪特性。波浪特性可以包括波浪高度、波浪形状、波浪轮廓等。示例性实施例可使用阀控制的组合，包括阀的允许的中间定位，作为波浪产生的一个或多个参数，可用于产生更多波浪组合。本文所述的控制系统的示例性实施例可将功耗降低大约10％。本文所述的控制系统的示例性实施例可降低设施的总装机功率。

图7A是从图6的波浪产生腔室产生的波浪的示例性进程。图7A中所示的第一步是当波浪腔室和波浪池准备被发射以产生波浪时。在该初始状态下，放气阀702被完全关闭，进气阀704完全打开。进气阀704允许在增压室中的加压空气进入腔室，并在腔室的水上施加压力，以在波浪池中的水位下方产生低水位。在图7A所示的第二步中，释放腔室压力。放气阀702被完全打开，并且进气阀704被完全关闭。腔室中的空气压力因此被释放，并且腔室中的水上升。当水从波浪池移动到腔室中时，腔室中上升的水在波浪池中产生水的空隙。这种运动会使靠近腔室的水池中的在水池中的水位高度局部降低。在图7A所示的第三步中，再次增加腔室压力以从腔室中释放水。如图所示，放气阀702被完全关闭，而进气阀704完全打开。这允许加压空气推动水并将水从腔室通过流道喷射到波浪池中。如图所示，当水从腔室被推入水池时，在水池中产生波浪。

当阀在这种构造中使用时，使得阀被构造为在完全关闭和完全打开状态之间过渡，腔室内的空气可以充当弹簧。当腔室中的水达到最大或最小高度时，水位可随着空气被压缩和释放而反弹，从而产生振荡的波浪面。

图7B示出了在与图7A的波浪的示例性进程相关联的不同时间时在腔室内的水位的示例性曲线图。如与图7A的水状态比较所见，腔室中的水位开始时处于较低点/静止水平706。当空气被排出时，水进入腔室并且水位增加到最大位置708。当注入空气时，水离开腔室，并且水达到最小值。如在第二和第三状态之间最佳地示出的，其中腔室在通风状态和加压状态之间进行过渡，并且水被吸入腔室中然后从腔室释放，水位在达到最小值之后恢复。然而，在水位返回到原始的较低点/静止水位位置710之前，腔室中的残余空气在腔室水位高度中产生另一振荡，残余波浪。

图7C示出了在对应于图7B的波浪振幅曲线图的在波浪池中形成的示例性波浪形态。腔室中的水位高度在最大和最小值处产生期望的可骑波浪或主波浪712。然而，可能在腔室内发生的中间振荡可在期望的波浪之间引起干扰水作用。该干扰水作用可以类似于期望的波浪作用之间的更少或更小的残余波浪714。

在示例性实施例中，阀系统可以被控制以将一个或多个阀定位在打开和关闭之间的中间位置，以抑制由腔室内的空气和水的运动在腔室内产生的振荡。例如，在示例性实施例中，在步骤2和3之间，放气阀不是从完全打开过渡到完全关闭，而是同时进气阀从完全关闭过渡到完全打开，放气阀可以完全关闭，并且此后可以通过步骤2到3之间的过渡保持部分打开或保持部分打开。替代地或附加地，进气阀可以在步骤2和3之间的过渡期间通过改变量而打开，以便控制空气流入腔室中并且抑制由腔室内的注入空气产生的任何弹簧作用。

图8示出了使用根据本文所述的实施例的腔室和控制系统来控制波浪池内的期望波浪形态的腔室内的水振幅在时间进程曲线图上的示例性比较。如图所示，当水再次进入腔室时，腔室内的原始水振幅在最小波浪高度和最大波浪高度之间以振荡的方式进行。这可以在一个或多个放气阀或进气阀设置在完全打开和完全关闭状态之间时发生。比较曲线图表示出了一个示例性实施例，其中进气阀部分地打开，使得该腔室内的水位不会导致同样的急剧最小值，而是包括具有限定的最大值和截顶的最小值的波浪形状剖面，从而使振荡最小化。如图所示，未受控制的剖面导致残余波浪，而受控制的剖面缓解了腔室中残余波浪的产生。调节参数可以变化以实现不同的水位高度剖面和不同的性能特征。

图9A和图9B示出了使用本文所述的腔室和控制系统以及方法在波浪池内产生的波浪的示例性比较。图9A示出了使用本文所述的腔室和控制系统以及方法所产生的波浪，从而导致残余波浪的缓解。图9B示出了在不受益于本文所述的系统和方法的情况下生成的波浪，其中，出现残余波浪。

图9C和图9D示出了使用本文所述的腔室和控制系统及方法在波浪池内产生的水流的示例性比较。缓解残余波浪显著地减小了水池中的水流，从而允许更好的波浪质量，如图9C(具有控制)所示，并且导致比当不使用控制时具有更好和更安全的客人/冲浪体验，如图9D所示。

图11示出了根据本发明的实施例的波浪池的示例性横截面剖面图。示例性波浪池70可包括如本文所述的特征的任何组合。例如，该系统可包括具有水池地板的水池64。水池地板可具有一个或多个不同的区域，例如邻近腔室62的第一倾斜区域52，该第一倾斜区域52通过大致平坦的过渡区域54过渡到第三倾斜区域56。如本文所述，腔室62可通过一个或多个阀22、23、24控制水的进出腔室。

在示例性实施例中，波浪产生系统可具有与其相关联的控制系统，用于致动一个或多个阀22、23、24，以控制腔室和水池之间水的流动。在示例性实施例中，该系统包括用于允许空气流出腔室的排气阀23和用于允许空气流入腔室的喷射阀24。

在示例性实施例中，包括排气阀或喷射阀的一个或多个阀可被联接到独立的控制器，例如比例积分微分(PID)控制器、比例积分(PI)控制器或比例微分(PD)控制器，以便于系统的一个或多个传感器与一个或多个阀的位置之间的控制回路。在示例性实施例中，PID控制器可以遵循该公式：

u(t)＝PID控制变量

K_p＝比例增益

e(t)＝误差值

K_i＝积分增益

de＝误差值的变化

dt＝时间的变化

误差可以是传感器记录的阀角度和设定点之间的差值。在示例性实施例中，用于排气阀位置的反馈控制回路可基于压力传感器和设定压力点之间的差值，并且用于喷射阀位置的反馈控制回路可基于腔室传感器中的水位高度和设定高度点之间的差值。图10A示出了示例性反馈控制回路，其中对这些阀进行比较以确定阀位置。

图10B示出了用于与喷射阀配合使用的示例性控制装置。在示例性实施例中，当水返回到腔室中时，水的高度会发生振荡，直到其达到最终高度。可通过减小进气阀的打开度来减小由增压室给予腔室的压力，从而抑制腔室内的水位高度振荡。水位可以由液位变送器测量。空气压力可以通过阀提供到腔室，该阀的位置控制在完全关闭到完全打开(0到100％打开)之间。在示例性实施例中，可以使用PID、PI或PD回路控制器来控制进气阀打开度百分比，以将水位影响到设定高度点，以及或可选地抑制波浪谐波。设定的水位高度点可以基于所产生的波浪形状或尺寸来确定。设定高度点的选择可以被定制以影响波浪特性并且更充分地定制所产生的波浪。

本发明包括安装在腔室上的位置控制阀，以控制从增压室传送到腔室的空气量。被连接到腔室的一组传感器包括但不限于测量腔室中水位的水位高度传感器W、测量腔室中压力的压力传感器P。也可以使用其它传感器，例如测量腔室中温度的温度传感器、测量腔室中湿度的湿度传感器、或安装在阀上测量流经阀的流速的流量传感器。由鼓风机加压的一个或多个风机的增压室配备有温度传感器，以测量增压室中的温度。功率传感器被连接到电机以测量由风机电机吸取的功率量。或者，这些传感器可以由安装在电机电导线上的安培数传感器代替。对于由变频驱动器(VFD)控制的电机，可以使用由VFD计算的数据来代替传感器。此外，在机械室中安装一个或多个温度和湿度传感器以测量机械室中的空气密度。

如图11所示，水池64的朝向腔室的终端可以由腔室以宽度WW隔开。在示例性实施例中，腔室和水池之间的间隔可允许旁观者观察。如图所示，水池64和腔室62之间的空间包括观察者可以站立的地板78。地板可以位于水池64的水面高度周围，或者位于更高的位置，以便在邻近腔室的区域或水池的其余部分中为冲浪者提供更好的观察。该区域可包括看台76或其它座位区域或走道，以允许行人或观察者路过或观察水池内的活动。

在示例性实施例中，除了或代替旁观者观察，腔室和水池之间的间隔可允许系统部件的存储。例如，位于流道66上方的水池64和腔室62之间的区域可以包括用于空气增压室、泵设备、鼓风机、电子器件、控制器、设备室或其它系统部件的空间。如图所示，看台或座位区域可包括设备室86。地板78下方或位于腔室和水池之间的空间可包括其它部件部分，例如用于空气增压室、电子器件、控制器或其它设备的空间。如图所示，水池和腔室之间的区域包括用于空气增压室84的空间，并且在腔室86后面定位有电气室。

在示例性实施例中，水池64与水池和腔室62之间的区域72之间的空间可以是开放的且不受阻碍的。在这种情况下，冲浪者、游泳者和救生员能够从水池的波浪产生侧上的地板78进入水池区。在示例性实施例中，壁74可延伸超过水的高度以将水池与腔室之间的空间与水池本身分离。壁74可以是在流道入口上方的水池侧延伸部分。壁74可以是丙烯酸、塑料或其它半透明或透明材料，以允许在水池外的位置观察水池中的活动。壁74可以保护观察者不被弄湿或意外落入水池。

本文描述的示例性实施例可包括用于管理水流动以影响水流的独特的水池构造。这种示例性构造可用于产生和保持期望的波浪形成，并且允许波浪形状沿着水池的长度连续地或者在时间上连续重复地形成，以使波浪形成之间的流逝时间最小化。因此，示例性实施例可包括位于水池的浅端的泻湖和槽，以便在波浪的末端引导水。泻湖或槽可用于吸收和消散水池内的水流。

如先前关于图1A所述，示例性波浪池产生器可包括水池区和用于在水池区内产生波浪的一个或多个腔室。波浪16可远离腔室并朝向水池的终端传播。水池的终端可由水池的倾斜底部形成以模拟海滩区域。当水通过从腔室中释放水而被推动穿过水池区时，水可朝向终端行进，并穿过倾斜底部行进并沿倾斜底部向上行进，直到水停止，并最终在重力的影响下沿倾斜底部回到水池区。然而，返回到水池中的水可能产生干扰重复波浪产生的水流。因此，示例性实施例可包括额外的水特征以处理水的运动。

图12示出了波浪池的示例性实施例，该波浪池具有水池区181和一个或多个腔室14，以产生从腔室移动到岸边区域185的波浪182。该岸边区域可由向上逐渐变窄的水池地板创建，使得水池区181的水位和水池地板相接。进入的波浪182可将水向上推到海滩区域185上，使得水与岸边相遇的位置随着波浪的进程而变化。因此，岸边区域185可以包括高水位线184，该高水位线184可以是在给定的波浪进程下水可以到达海滩区域185上的最高水平(或进一步远离腔室)。高水位线184可取决于波浪产生装置的因素，包括腔室释放定时、腔室内的压力等。低水位线可以是沿着海滩区域185的水自然地停靠在没有波浪的水池地板上的位置，或者是当波浪产生时水停靠的最低位置(最靠近腔室)。

本文所述的示例性实施例可包括水池或槽，其中水池地板到达海滩区域185中的最高位置。然后，地板可以逐渐远离或变低，使得水可以被捕获在第二水池区183中。第二水池区183可以是浅的以形成涉水池或泻湖，或者可以更深以形成引导水的槽或沟。第二水池区183可用于捕获来自水池区181的水，该来自水池区181的水穿过海滩区域185并进入第二水池区183的波浪182。这种水捕获可减少返回到水池区181的水，并减少从退水产生的水流的不利影响。

在过渡到第二水池区183之前，海滩区域的最高点可出现在水池区181的低水位线和高水位线之间、邻近低水位线、在低水位线处、或其沿着海滩区域的组合。例如，如图所示，在海滩区域185的横向外边缘上的海滩区域的最高点可邻近低水位线或在低水位线内，使得水池区181和第二水池区183可流体连通而不管波浪的产生。朝向水池中心区域的海滩区域的最高点可以位于外部或者位于高水位线184处，从而使得水池区181和第二水池区183被升高地板的间隙186分隔开，从而使得这些水池不通过该间隙(但是可以沿着海滩区域的其它区域通过)而流体连通。海滩区域的最高点也可位于低水位线和高水位线之间，使得仅当波浪产生并通过海滩区域传播时，水池区181和第二水池区183才会沿着海滩区域的部分流体连通。在这种情况下，水在被推上岸边时被捕获，并且不从出口位置直接返回到水池区181。

如图12所示，可使用第一水池区181与第二水池区183的相对位置和间隔的组合。如图所示，第一水池区和第二水池区在波浪产生期间可沿该海滩区域的长度从外侧向边缘朝向该海滩区域的中部流体连通。第一水池区181和第二水池区183之间的水池地板的最高高度可以大约等于低水位线或者在低水位线和高水位线之间。朝向水池区的中心，第一水池区181可与第二水池区183由间隙186分隔，使得沿该间隙在第一水池区181和第二水池区183之间的水池地板的最高高度大约等于或高于高水位线。

如图12所示，也可以包括附加的水池特征。例如，泻湖187可与第二水池区183和第一水池区181流体连通。泻湖187可以是浅的区域，以允许水从第二水池区183流回第一水池区181。如箭头所示，水可受控地通过第二水池区183，使得当波浪产生时从第一水池区捕获水。然后，水沿着第二水池区183流动，以便在所需位置处再循环回到第一水池区中。如图12所示，所需位置可以在该海滩区域的中心区域中。如图所示，在图14中，水可从第二水池区移除并重新引入系统内的任何地方。如图15所示，水可沿第二水池区移动以被重新引入到池的其它区域中，例如在第一水池区的横向侧。

波浪产生装置的示例性实施例可包括与第二水池区或泻湖或其它水特征相邻的海滩区188，在该海滩区或泻湖或其它水特征中水可能不能到达，并且旁观者可能聚集。其它观察区域189可以沿着波浪产生装置的其它侧进行设置，例如在水池区181的横向侧。

示例性实施例因此可包括水池构造，其中波浪能量在对应于期望水位(例如低水位线)的地板高度上涌入第二水池区。第二水池区可以是更深的泻湖或槽。第二水池区可被构造成吸收和消散来自主水池或用于产生波浪的水池的水流。在示例性实施例中，主水池和副水池可通过深水通道流体地连接，从而将主水池和副水池的水位保持在相等高度，而不需要缓冲罐或泵。

图13示出了一种可选的水池构造，该水池构造具有第一水池区191和第二水池区193以消散由波浪192产生的能量。当波浪产生并沿着海滩区域195消散时，主或第一水池区域191可包括低水位线和高水位线。可选择所需的水位线194，其中第一水池区191和第二水池区193可流体连通。该期望的水位线194可沿着该海滩区域的长度位于低水位线处、低水位线下方、或低水位线与高水位线之间、或其组合。该期望的水位线194可对应于第一水池区和第二水池区之间的点处的水池地板的最高高度。类似于图12的说明，间隙196可沿该海滩区域的长度形成在第一水池区191的一部分与第二水池区193之间。

图13的实施例可在海滩区域195的相对端处与主水池191的横向侧相邻的海滩区域创建更大的泻湖区域。第二水池区因此可包括延伸到主水池区191中的倾斜。第二水池区193然后可产生朝向波浪产生装置的中心的通道，以在海滩区域的中间的位置处重新进入主池区。

在示例性实施例中，波浪产生装置可包括深水返回通道197。深水返回通道197可将一个或多个第二水池193与远离主水池的海滩区域195的主水池191流体地联接。如图所示，深水返回通道197在第一水池191的海滩区域195下方延伸以流体地联接到与腔室相邻或比海滩区域更靠近腔室的第一水池191的地板。

因此，示例性实施例可包括具有第一水池和一个或多个第二水池的波浪产生装置。第一水池和一个或多个第二水池可被构造成使得来自第一水池的波浪能量在期望的水位线或水位之上冲刷并进入一个或多个第二水池。如图所示，两个第二水池可被用在第一水池的海滩区域的相对端上。第二水池区随后可加深并提供水位和返回通道，以吸收并消散来自主水池的水流的。在示例性实施例中，水可返回到第一水池中。

图14示出了一种可选的水池构造，该水池构造具有第一水池区111和第二水池区113以消散由波浪112产生的能量。当波浪产生并沿着海滩区域115消散时，主或第一水池区域111可包括低水位线(L)和高水位线(H)。可选择所需的水位线114，其中第一水池区111和第二水池区113可流体连通。该期望的水位线114可以沿着该海滩区域的长度位于低水位线处、低水位线下方、或低水位线和高水位线之间、或其组合。该期望的水位线114可对应于第一水池区和第二水池区之间的点处的水池地板的最高高度。类似于图9的说明，间隙116可沿该海滩区域的长度形成在第一水池区111和第二水池区113的一部分之间。

在图14的示例性实施例中，来自一个或多个第二水池的水可从波浪产生装置或主水池111中移除。在这种情况下，水可以被引导至集水罐或其他水特征，诸如懒人河或涉水池。在示例性实施例中，该另一水体可具有较低的静态水位，以允许水从一个或多个第二水池或由此形成的通道排出并进入该另一水体。在示例性实施例中，来自该另一水体的水可被泵送回主水池111或腔室14中。流速和泵入口位置可根据水池构造或其它水体特征而变化。

在示例性实施例中，第二水池区113可被覆盖。第二水池区由较深的通道组成，当水在波浪期间从主水池111溢出时，所述较深的通道可以捕获水。第二水池区可由多孔地板覆盖，使得水可从该孔通过，但顾客可在第二水池区的顶部上行走。因此，第二水池区的全部或部分可以不被用作吸水物质的活动区的一部分。相反，第二水池区可位于海滩区域的下面。

本文提供的示例性实施例包括波浪产生装置，其中，波浪能量可在静态水位分隔器上涌入并冲入一个或多个第二水池区。因此，水流可以在比主水池低的静态水位处被排到集水池或其它水结构。此后，水可以从水池或部件中被泵送回到水池中，以保持运行水位。

图15示出了一种可选的水池构造，该水池构造具有第一水池区1111和第二水池区1113以消散由波浪1112产生的能量。当波浪产生并沿着海滩区域1115消散时，主或第一水池区1111可包括低水位线(L)和高水位线(H)。可选择所需的水位线1114，其中第一水池区1111和第二水池区1113可流体连通。该期望的水位线1114可沿着该海滩区域的长度位于该低水位线处、该低水位线下方、或在该低水位线和该高水位线之间、或其组合。该期望的水位线1114可对应于第一水池区和第二水池区之间的点处的水池地板的最高高度。在该示例性实施例中，理想的水位线1114位于该海滩区域的一部分长度的低水位线或位于低水位线下方，并且沿着该海滩区域的另一部分长度上大致等于高水位线。在示例性实施例中，期望的水位线可位于低水位线处或沿着海滩区域的整个长度位于低水位线和高水位线之间，使得在第一水池和第二水池之间不产生间隙，或者在水产生期间在第一水池和第二水池之间只是暂时产生间隙。

如图15的箭头所示，一个或多个第二水池中的水流动可朝向与主水池1111的横向侧相对的海滩区域的横向端部。第二水池1113可沿水池1111的侧面延伸，并可与第一水池1111流体连通。在示例性实施例中，主水池1111的底部，或者沿着横向侧壁的下边缘或者穿过水池1111的地板，可包括格栅或孔以流体地联接到第二水池1113。水可通过第一水池1111的下部或底部返回到第一水池1111。

本文描述的示例性实施例可包括波浪产生装置，其中，波浪能量可在具有处于期望水位的高度的分隔器上冲刷并进入副水池。副水池可包括具有覆盖物的通道。覆盖物可以允许水穿过覆盖物，但是不允许人或身体部分穿过覆盖物。在示例性实施例中，覆盖物可隐藏第一水池的海滩区域内的通道。在示例性实施例中，可以削弱通道中的水流。通道和第一水池可以通过水池底部的开口流体连接，从而允许两个水体在不进行泵送的情况下保持相同的水位。用户和顾客也可以通道的覆盖物之上穿行。

本文提供了用于消散波浪能量和控制主水池中的水流的系统和方法的示例性构造。仅通过示例的方式提供了说明性组合。任何示例性特征可与其它示例性特征的任何组合一起使用。例如，任何代表性的示例可包括浅的开放水池，该开发水池可充当涉水池或泻湖作为第二水池。任何代表性的例子可包括具有覆盖物的通道，使得第二水池不产生活动部分。任何代表性的例子可以包括用于将第二水池联接到第一水池的底部的深水返回通道。任何代表性的示例可以包括一个或多个泵，以帮助流体流动并使水在期望的方向上移动。任何代表性的示例可具有在整个波浪产生期间流体连通的第一水池和第二水池。任何代表性的例子可具有任何构造的期望的水位线，该水位线将第一水池的顶部与第二水池的顶部分开，以允许来自第一水池的水溢出期望的水位线并进入第二水池。例如，任何代表性示例可将期望的水位线定位沿着第一水池与一个或多个第二水池之间的长度在低水位线下方、大致等于低水位线、在低水位线与高水位线之间、或在高水位线上方、或其任何组合。

本文描述的示例性实施例可包括水池波浪产生器，该水池波浪产生器具有水池区和在水池区的一侧上的多个腔室，该腔室用于将水释放到水池区中以在水池区中产生波浪。水池区可包括第一线性壁，并且多个腔室被构造成沿着第一线性壁的整个长度将水释放到水池区中。水池区还可以包括两个横向侧壁，该两个横向侧壁以倾斜角度从第一线性壁的终端延伸。

示例性实施例还可包括具有水池区的池波生成器和生成波浪以传播穿过水池区的任何方法。水池波浪产生器还可包括一个或多个第二水池区。第一水池区和第二水池区可由分隔器分开，该分隔器具有期望水位高度。分隔器的高度可沿在第一水池区和第二水池区之间的分隔器的长度变化。分隔器的高度可以在波浪产生期间处于水池区的低水位高度，在不产生波浪时处于水池区的静止水位高度，在波浪产生期间处于或高于水池区的低水位高度，在波浪产生期间低于水池区的高水位高度，以及其组合。

第二水池可以位于水池区与腔室的之间。第二水池可被构造成形成用于水横向行进穿过水池区的长度的通道，并且使波浪过后在离开水池区的水的出口位置处返回到池中的水量最小化。第二水池可被定位成在波浪期间接收离开水池区的水，以使水返回到水池区中的直接返回最小化。

第二水池区可通过位于第一水池区的底面下方的深水通道与第一水池区进行流体连通。

在第二水池中接收的水可以被转移到另一个水结构中。例如，其它水结构可以是单独的水活动区域，例如涉水池、水池、懒人河或其组合。

第二水池可以包括通道。该通道可被构造成围绕水池区的横向侧延伸。该通道可以被构造成在水池区的底部处将水从该通道重新引入到该水池区中。

第二水池可被覆盖，其中所述覆盖物包括穿孔以允许流体从该穿孔流过但防止身体部分穿过该覆盖物。

图16示出了类似于图4的示例性地板底部的一部分。如图所示，水池地板可包括位于水池中心的返回通道1201。返回通道可以是地板轮廓，以便于如本文所述的来自第一水池或第二水池的水流运动。例如，示例性的底板可包括连续的逐渐变窄的区域，以允许回水平滑地过渡回到水池中。返回通道1201可以促进类似于涡流的现象。返回通道1201的全部或一部分可以在一个或多个位置或长度处，在返回通道的相对横向侧上相对于水池地板的较低的高度处。

图17表示包括一个或多个阀1702的阀组，该阀组配备有位置控制致动器1701，该位置控制致动器1701允许阀打开至0度(完全打开)或90度(完全关闭)以及在中间的任何位置，其中阀的位置由主控制器信号提供给致动器控制器。可以通过致动器控制器来调谐致动器响应于信号的反应。如图17所示，阀1702完全打开。

图18示出了典型的节流阀特性，示出了通过阀或节流阀的压降随着打开度的增加而增加。通过控制阀的打开度，人们可以控制通过阀的压降和通过阀传输的空气量。

图19是描述满足目标水位高度所需的阀的打开度的计算的框图。示出了基于水位高度目标、腔室内的当前水位高度、腔室内的压力、增压室中的温度、风机电机所消耗的功率以及机械室的温度和湿度，并使用流体动力学的公知定律测量来计算阀打开度的控制器方法。Z^set是从用户界面接收的目标高度。Z_w是由传感器测量的实际水位高度。误差由e_in表示，e_in是Z^set和Z_w之间的差。该误差将计算到达目标所需的角度，然后向致动器发送信号以将阀打开到适当的度数。当系统不断地测量、重新计算、并根据需要进行调整时，重复该过程。

图20A-图20D示出了在图19中所示的每个点1、2和3处的阀的位置和系统和方法的水位。尽管在这些附图中示出和描述了某些传感器，但是如上所述，可以使用附加的或替代的传感器。

图21示出了不同腔室中的水位演变。如上所述，水池波浪产生器和水池可被构造成在同一水池中产生两个波浪。例如，一个波浪大致朝向水池的左侧移动，而第二波浪大致朝向水池的右侧移动。本发明允许在腔室中具有不同的水位高度目标的能力，从而允许腔室同时产生不同尺寸的波浪。例如，技术更加精湛的冲浪者可能需要更大的波浪，而同一水池中的新手冲浪者可能需要更小的波浪。图21描绘了这种情况，其中第一波浪产生较大的振幅，而第二波浪相对地较小。这允许水池同时容纳不同的竞技水平的组别，并降低峰值功耗。

图22示出了产生具有最大振幅的波浪的方法，该最大振幅大于给定设备设置的正常可能振幅。在该方法中，控制腔室中的水的高度升高，允许系统产生第一、小幅度波浪(激励)，以使水运动，从而在之后产生更大的波浪。如图22所示，虚线表示给定系统的最大波浪振幅。与未受控制的方法比较，最大的波浪高度可被提升25％，导致波浪超过正常最大振幅。同样如上所述，当阀在该构造中使用时，使得阀被构造为在完全关闭和完全打开状态之间过渡，腔室内的空气可以用作弹簧。当腔室中的水达到最大或最小高度时，水位可随着空气被压缩和释放而反弹，从而产生振荡的波浪面。

尽管已经参照附图充分描述了本发明的实施例，但是应当注意，各种改变和修改对于本领域技术人员来说将变得显而易见。这些改变和修改应被理解为包括在由所附权利要求限定的本发明的实施例的范围内。具体地，本文描述了示例性部件。这些部件的任意组合可以以任意组合使用。例如，任何部件、特征、步骤或部分可以被集成、分离、细分、移除、复制、添加或以任何组合使用，并且保持在本公开的范围内。实施例仅是示例性的，并且提供了特征的说明性组合，但不限于此。

当在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”及其变体意味着包括指定的特征、步骤或整体。这些术语不应被解释为排除其他特征、步骤或部件的存在。同样，除非另有说明，否则词语“和”与“或”不应被解释为排除其它特征、步骤或部件的存在。

在上述说明书、或所附权利要求书、或附图中公开的特征，以其特定形式或根据用于执行所公开的功能的装置、或用于获得所公开的结果的方法或过程来表达，可以适当地单独地或以这些特征的任意组合来用于以其不同形式实现本发明。

Claims (18)

1.一种水池波浪产生器，包括：

水池区；以及

一个或多个腔室，所述一个或多个腔室位于所述水池区的一侧上，用于将水释放到所述水池区中以在所述水池区中产生波浪。

2.根据权利要求1所述的水池波浪产生器，其中，水池区包括第一线性壁，并且一个或多个腔室被构造成沿着所述第一线性壁的整个长度将水释放到所述水池区中。

3.根据权利要求2所述的水池波浪产生器，其中，所述一个或多个腔室包括多个腔室。

4.根据权利要求3所述的水池波浪产生器，还包括控制系统，所述控制系统被联接到所述一个或多个腔室以控制水从所述腔室到所述水池区中的保存和/或释放。

5.根据权利要求4所述的水池波浪产生器，其中，所述多个腔室中的每个腔室包括放气阀和进气阀，以用于允许空气流出和流入与所述放气阀和进气阀相关联的腔室，并且所述多个腔室中的每个腔室包括传感器，并且所述控制系统被通信地联接至所述传感器以接收来自所述传感器的输入，并且所述控制系统被构造成基于从所述传感器接收的输入来定位所述放气阀和/或进气阀。

6.根据权利要求5所述的水池波浪产生器，其中，所述传感器包括压力传感器。

7.根据权利要求5所述的水池波浪产生器，其中，所述传感器包括用于确定所述腔室中的水位高度的水位高度传感器。

8.根据权利要求5所述的水池波浪产生器，其中，所述控制系统包括用于从用户接收期望的水位高度剖面特性的用户界面。

9.根据权利要求8所述的水池波浪产生器，其中，所述控制系统依次控制在各自的腔室之间的所述进气阀位置，以产生从所述用户接收的所述期望的水位高度剖面特性。

10.根据权利要求9所述的水池波浪产生器，其中，所述控制系统控制所述进气阀位置，以使在所述水池内产生的中间波浪最小化。

11.一种水池波浪产生器以在波浪池内产生波浪的运行方法，所述方法包括：

提供波浪池，所述波浪池具有水池区和一个或多个腔室，所述一个或多个腔室被构造成从所述水池区保存水和向所述水池区释放水，其中，所述一个或多个腔室具有至少一个传感器、放气阀和进气阀；

完全关闭所述放气阀并完全打开所述进气阀，以对所述腔室加压并降低所述腔室中的水位；

完全打开所述放气阀并完全关闭所述进气阀，以从所述腔室中抽空空气并提升所述腔室中的水位；

关闭所述放气阀并打开所述进气阀以对所述腔室加压并降低所述腔室中的水位；

从所述至少一个传感器接收输入；

响应于来自传感器的输入，确定放气阀和/或进气阀在所述放气阀和/或进气阀的完全打开位置和完全关闭位置之间的中间位置；以及

将放气阀和/或进气阀定位在中间位置。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述传感器用于确定所述腔室中的水位。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述进气阀被定位成在所述水从所述腔室抽空期间和/或之后减少所述腔室中的水位的振荡。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括从用户接收包括水位高度剖面特性的输入。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括协调地控制所述放气阀的一系列位置和所述进气阀的一系列位置，以便产生所述波浪特性。

16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述传感器包括压力传感器和水位高度传感器。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括一个或多个控制器，以设定所述喷射阀打开的百分比。

18.根据权利要求17所述的方法，所述喷射阀打开的百分比与由所述水位高度传感器测量的高度和设定高度点之间的差有关。