DE102017122962A1

DE102017122962A1 - Wave generator for excitation of surface waves

Info

Publication number: DE102017122962A1
Application number: DE102017122962.0A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Schmetzer Alexandra De
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2019-04-04

Abstract

Wellengenerator zur Anregung von Oberflächenwellen in einem wassergefüllten Becken (3) mit einem an dem Becken (3) verankerten oder verankerbaren Gestell (4), einer Antriebseinrichtung (10) und einer durch das Gestell (4) gelagerten und durch die Antriebseinrichtung (10) in eine Rotation um eine Drehachse (21) versetzbaren Welle (6), wobei an der Welle (6) wenigstens ein axial von der Welle (6) abstehender Verdrängungskörper (7, 8) angeordnet ist, wobei zumindest ein von der Drehachse (21) beabstandeter Verdrängungsabschnitt (9) des Verdrängungskörpers (7, 8) durch die Rotation der Welle (6) in das Wasser (2) eintauchbar und aus dem Wasser (2) hebbar ist.Wave generator for exciting surface waves in a water-filled tank (3) with a frame (4) anchored or anchored to the pool (3), a drive device (10) and a bearing by the frame (4) and by the drive means (10) a rotation about a rotation axis (21) displaceable shaft (6), wherein on the shaft (6) at least one axially of the shaft (6) projecting displacement body (7, 8) is arranged, wherein at least one of the rotation axis (21) spaced apart Displacement section (9) of the displacement body (7, 8) by the rotation of the shaft (6) in the water (2) submersible and from the water (2) can be raised.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wellengenerator zur Anregung von Oberflächenwellen in einem wassergefüllten Becken mit einem an dem Wasserbecken verankerten oder verankerbaren Gestell, einer Antriebseinrichtung und einer durch das Gestell gelagerten und durch die Antriebseinrichtung in eine Rotation um eine Drehachse versetzbaren Welle. Daneben betrifft die Erfindung ein Wasserbecken und ein Verfahren zur Anregung von Oberflächenwellen.The invention relates to a wave generator for exciting surface waves in a water-filled tank with an anchored or anchored to the pool frame, a drive device and mounted by the frame and by the drive means in a rotation about a rotation axis displaceable shaft. In addition, the invention relates to a pool and a method for exciting surface waves.

Wellengeneratoren bzw. Wellenmaschinen sind aus Schwimmbädern bekannt, in denen sie genutzt werden, um in einem Schwimmbecken künstlich Wellen anzuregen. Hierbei werden verschiedene technische Lösungen genutzt. Beispielsweise werden Verdrängungskörper genutzt, die durch eine zugeordnete Mechanik periodisch vertikal in das Wasser eingetaucht und aus dem Wasser herausgezogen werden. Andere Möglichkeiten zur künstlichen Wellenerzeugung sind eine gepulste Erzeugung von Luft- oder Wasserstrahlen, um die Wasseroberfläche zu Bewegungen anzuregen oder eine lineare Bewegung oder eine Schwenkbewegung von großen Platten unter der Wasseroberfläche.Wave generators or wave machines are known from swimming pools in which they are used to artificially induce waves in a swimming pool. Here, various technical solutions are used. For example, displacement bodies are used, which are periodically dipped vertically into the water by an associated mechanism and pulled out of the water. Other possibilities for artificial wave generation are pulsed generation of air or water jets to stimulate the water surface to move, or a linear movement or a pivoting movement of large plates under the water surface.

Die beschriebenen Ansätze zur künstlichen Wellenerzeugung erfordern einen relativ großen baulichen Aufwand, insbesondere wenn sie in einem bestehenden Becken nachgerüstet werden sollen. Daher werden entsprechende Wellengeneratoren in privaten Schwimmbecken bislang kaum genutzt und auch eine Nachrüstung bestehender Schwimmbecken erfolgt selten.The approaches described for artificial wave generation require a relatively large construction effort, especially if they are to be retrofitted in an existing pool. Therefore, corresponding wave generators in private pools are hardly used and retrofitting existing swimming pools is rare.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Wellengenerator anzugeben, der mit geringem baulichem Aufwand in bestehenden oder neu angelegten Becken genutzt werden kann.The invention is therefore based on the object to provide a wave generator that can be used with little structural effort in existing or newly created pool.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Wellengenerator der eingangs genannten Art gelöst, wobei an der Welle wenigstens ein axial von der Welle abstehender Verdrängungskörper angeordnet ist, wobei zumindest ein von der Drehachse beabstandeter Verdrängungsabschnitt des Verdrängungskörpers durch die Rotation der Welle in das Wasser eintauchbar und aus dem Wasser hebbar ist.The object is achieved by a wave generator of the type mentioned above, wherein on the shaft at least one axially projecting from the shaft displacement body is arranged, wherein at least one of the rotational axis spaced displacement portion of the displacement body immersed by the rotation of the shaft in the water and from the Water is liftable.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Verdrängungskörper zu nutzen, der, insbesondere starr, von einer Welle absteht und eine zeitlich variierende Verdrängung durch den Verdrängungskörper durch eine einfache Rotation der Welle zu realisieren. Gegenüber dem bekannten Vorgehen, bei dem ein Verdrängungskörper ausschließlich vertikal bewegt wird, werden zwei Vorteile erreicht. Zum einen kann eine sehr einfache Mechanik genutzt werden. Beispielsweise kann die Welle direkt über eine einfache mechanische Kopplung, beispielsweise über einen Keilriemen oder eine Kette, durch einen Motor angetrieben werden, der insbesondere mit im Wesentlichen konstanter Drehzahl betrieben werden kann, um die Oberflächenwellen anzuregen. Zum anderen wird, da der Verdrängungsabschnitt nicht vertikal sondern auf einer Kreisbahn in das Wasser eingetaucht wird, zusätzlich zur Verdrängung eine horizontale Beschleunigung auf das Wasser ausgeübt, die zur Wellenerzeugung beitragen kann. Die Kombinatation dieser Faktoren ermöglicht es, den erfindungsgemäßen Wellengenerator relativ kleinbauend zu realisieren.According to the invention it is proposed to use a displacement body which, in particular rigid, protrudes from a shaft and to realize a time-varying displacement by the displacement body by a simple rotation of the shaft. Compared with the known procedure, in which a displacement body is moved only vertically, two advantages are achieved. On the one hand, a very simple mechanism can be used. For example, the shaft can be driven directly via a simple mechanical coupling, for example via a V-belt or a chain, by a motor, which in particular can be operated at a substantially constant speed in order to excite the surface waves. On the other hand, since the displacement section is immersed not vertically but in a circular path in the water, in addition to the displacement of a horizontal acceleration exerted on the water, which can contribute to the wave generation. The combination of these factors makes it possible to realize the wave generator according to the invention relatively small.

Die Welle kann durch das Gestell im Wesentlichen parallel zu der Wasseroberfläche bzw. dem Boden des Beckens, also im Wesentlichen horizontal, gelagert sein. Die Welle kann insbesondere auf beiden Seiten des Verdrängungskörpers durch das Gestell gelagert sein. Vorzugsweise ist die Welle oberhalb der Wasseroberfläche bzw. zumindest oberhalb der ungestörten Wasseroberfläche angeordnet, so dass der an der Welle angeordnete Verdrängungskörper durch die Rotation vollständig aus dem Wasser herausgehoben wird. Hierdurch kann die Variation der verdrängten Wassermenge maximiert werden und somit eine besonders gute Wellenanregung erreicht werden. Zudem stellt ein Betrieb der Welle unterhalb der Wasseroberfläche höhere Anforderungen an die Lager der Welle und die Antriebseinrichtung bzw. ein Kopplungselement, das die Welle mit der Antriebseinrichtung koppelt.The shaft may be supported by the frame substantially parallel to the water surface or the bottom of the basin, that is, substantially horizontally. The shaft may in particular be supported by the frame on both sides of the displacement body. The shaft is preferably arranged above the water surface or at least above the undisturbed water surface, so that the displacement body arranged on the shaft is lifted completely out of the water by the rotation. As a result, the variation of the displaced amount of water can be maximized and thus a particularly good wave excitation can be achieved. In addition, an operation of the shaft below the water surface makes higher demands on the bearings of the shaft and the drive means or a coupling element which couples the shaft with the drive means.

Die Antriebseinrichtung ist vorzugsweise ebenfalls oberhalb der Wasseroberfläche angeordnet. Insbesondere kann die Antriebseinrichtung oberhalb der Drehwelle und/oder oberhalb des höchsten durch den Verdrängungsabschnitt im Rahmen seiner Rotation erreichten Punktes an dem Gestell angeordnet sein. Hierdurch können die Anforderungen an die Wasserdichtigkeit der Antriebseinrichtung reduziert werden, da potentiell ein Schutz gegen Spritzwasser ausreichend ist.The drive device is preferably also arranged above the water surface. In particular, the drive device can be arranged above the rotary shaft and / or above the highest point reached by the displacement section during its rotation on the frame. As a result, the requirements for the watertightness of the drive device can be reduced because potentially protection against sprayed water is sufficient.

Das Gestell kann vorzugsweise am Beckenrand des Beckens verankert sein. Alternativ oder ergänzend ist jedoch auch eine Verankerung am Beckenboden und/oder an einem das Becken aufnehmenden Fundament oder Erdreich möglich. Bei künstlich angelegten Wasserbecken ist eine beckenrandseitige Verankerung vorteilhaft, da in diesem Fall keine Bohrungen oder Ähnliches unterhalb der Wasseroberfläche erforderlich sind. Es kann daher sogar möglich sein, den erfindungsgemäßen Wellengenerator an einem bestehenden Becken anzubringen, ohne das Wasser aus diesem Becken zu entfernen.The frame may preferably be anchored to the pool edge of the basin. Alternatively or additionally, however, anchoring to the pelvic floor and / or to a basin or foundation or soil is possible. In artificial pools, a Beck edge anchorage advantageous because no drilling or the like below the water surface are required in this case. It may therefore even be possible to attach the wave generator according to the invention to an existing basin without removing the water from this basin.

Das Becken kann ein künstlich angelegtes Becken, also beispielsweise ein Schwimm- oder Planschbecken, ein Schwimmteich oder ein anderer künstlich angelegter Teich sein. Es ist jedoch auch möglich, den erfindungsgemäßen Wellengenerator in natürlich vorkommenden Becken oder sehr großen Becken, beispielsweise Seen, zu nutzen. Der Verdrängungskörper kann eine, vorzugsweise gekrümmte, Schaufel sein, die gemeinsam mit der Welle ein Schaufelrad ausbilden kann.The pool can be an artificially created pool, for example a swimming or paddling pool, a swimming pond or another be artificially created pond. However, it is also possible to use the wave generator according to the invention in naturally occurring pools or very large pools, such as lakes. The displacement body can be a, preferably curved, blade, which can form a paddle wheel together with the shaft.

In dem erfindungsgemäßen Wellengenerator ist es ausreichend, einen einzigen Verdrängungskörper bzw. eine einzige Schaufel zu nutzen. Es können jedoch auch mehrere Verdrängungskörper bzw. Schaufeln genutzt werden, beispielsweise zwei, drei oder vier Verdrängungskörper bzw. Schaufeln. Diese können insbesondere sternförmig an der Welle angeordnet sein. Eine Nutzung von mehreren Verdrängungskörpern bzw. Schaufeln kann einerseits die Laufruhe der Welle verbessern. Andererseits können durch die Nutzung mehrerer Verdrängungskörper bzw. Schaufeln geringere Drehzahlen der Welle genutzt werden, was beispielsweise vorteilhaft sein kann, um ein angenehmeres Betriebsgeräusch des Wellengenerators zu erreichen.In the wave generator according to the invention, it is sufficient to use a single displacement body or a single blade. However, it is also possible to use a plurality of displacement bodies or blades, for example two, three or four displacement bodies or blades. These can be arranged in particular star-shaped on the shaft. On the one hand, the use of several displacement bodies or blades can improve the smoothness of the shaft. On the other hand, by using a plurality of displacement body or blades lower rotational speeds of the shaft can be used, which may for example be advantageous to achieve a more pleasant operating noise of the wave generator.

Wie bereits erläutert wird durch das Eintauchen des Verdrängungsabschnitts auf einer Kreisbahn ein horizontaler Impuls auf das Wasser übertragen. Dieser horizontale Impuls kann insbesondere dann zur Erzeugung höherer Wellenberge genutzt werden, wenn das Wasser nach seiner Beschleunigung auf eine vertikale oder schräge Wand trifft. Diese staut das einströmende Wasser, wodurch sich an der Wand der Wasserpegel vorübergehend erhöht. Hieraus resultiert eine Wellenbildung, die sich mit der Wellenbildung aufgrund der Wasserverdrängung bei entsprechender Wahl des Abstands der Wand von der Welle in der Horizontalebene bzw. bei entsprechender Wahl der Drehzahl der Welle konstruktiv überlagern kann. Dies ermöglicht es im Wesentlichen die gesamte durch den erfindungsgemäßen Wellengenerator auf das Wasser übertragene Energie zur Wellenbildung zu nutzen. Eine solche vertikale oder schräge Wand kann in dem Becken ohnehin vorhanden sein und durch eine entsprechende Anordnung des Wellengenerators zur Wand mit genutzt werden. Alternativ wäre es möglich, eine solche Wand, beispielsweise durch ein an dem Gestell angeordnetes Blech, als Teil des Wellengenerators vorzusehen.As already explained, the dipping of the displacement section on a circular path causes a horizontal impulse to be transmitted to the water. This horizontal pulse can be used in particular for generating higher wave peaks, when the water hits after its acceleration on a vertical or sloping wall. This dams the inflowing water, which temporarily raises the water level on the wall. This results in a wave formation, which can overlap constructively with the wave formation due to the water displacement with a suitable choice of the distance of the wall of the shaft in the horizontal plane or with a corresponding choice of the speed of the shaft. This essentially makes it possible to use the entire energy transmitted to the water by the wave generator according to the invention for wave formation. Such a vertical or inclined wall can be present in the basin anyway and be used by a corresponding arrangement of the wave generator to the wall with. Alternatively, it would be possible to provide such a wall, for example by a plate arranged on the frame, as part of the wave generator.

Zumindest ein zentraler Abschnitt des Verdrängungskörpers in Axialrichtung der Welle kann zumindest in dem Verdrängungsabschnitt durch eine gekrümmte Platte gebildet sein. Die Platte kann eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweisen. Die Krümmung der Platte kann in dem Verdrängungsabschnitt konstant oder auch variabel sein. Abschnitte der gekrümmten Platte können eine lokale Krümmung von Null aufweisen, das heißt gerade sein. Ergänzend oder alternativ ist es möglich, dass in Teilen der Platte sehr kleine Krümmungsradien auftreten, die im Wesentlichen einem Knick entsprechen.At least a central portion of the displacement body in the axial direction of the shaft may be formed at least in the displacement portion by a curved plate. The plate may have a substantially constant thickness. The curvature of the plate may be constant or variable in the displacement section. Portions of the curved plate may have a local curvature of zero, that is straight. Additionally or alternatively, it is possible that in parts of the plate very small radii of curvature occur, which correspond essentially to a kink.

Durch eine gekrümmte Form des Verdrängungsabschnitts kann erreicht werden, dass eine Kontaktfläche zwischen dem Wasser und dem Verdrängungsabschnitt zunächst relativ klein ist und sich erst im Rahmen des Eintauchens erhöht. Hierdurch kann einerseits das Betriebsgeräusch des Wellengenerators verringert werden. Andererseits sind hierdurch geringere Kräfte bzw. Drehmomente zum Eintauchen des Verdrängungskörpers erforderlich, womit z. B. die Antriebseinrichtung kleiner dimensioniert werden kann. Die genannten Vorteile können unabhängig davon erreicht werden, ob der Verdrängungskörper das Wasser beim Eintauchen zunächst mit einer konkaven Seitenfläche, also z. B. der Öffnung eines Hohlraums, oder mit einer konvexen Seitenfläche, also z. B. mit einer von einer offenen Seite eines Hohlraums abgewandten Außenfläche, kontaktiert.By a curved shape of the displacement portion can be achieved that a contact surface between the water and the displacement portion is initially relatively small and increases only in the context of immersion. As a result, on the one hand the operating noise of the wave generator can be reduced. On the other hand, this lower forces or torques for immersing the displacement body are required, bringing z. B. the drive device can be made smaller. The advantages mentioned can be achieved regardless of whether the displacement body the water when immersing initially with a concave side surface, ie z. B. the opening of a cavity, or with a convex side surface, ie z. B. with a remote from an open side of a cavity outer surface, contacted.

Die gekrümmte Platte kann beispielsweise durch ein Blech oder eine Kunststoffplatte geformt sein. Sie kann beispielsweise durch Biegen oder Tiefziehen hergestellt werden.The curved plate may for example be formed by a sheet or a plastic plate. It can be produced for example by bending or deep drawing.

Besonders bevorzugt wird der gesamte Verdrängungskörper oder der gesamte Verdrängungskörper abgesehen von an seinen axialen Enden angeordneten Endplatten durch eine einzige Platte, insbesondere aus Blech oder Kunststoff, gebildet.Particularly preferably, the entire displacement body or the entire displacement body is formed apart from arranged at its axial end end plates by a single plate, in particular of sheet metal or plastic.

Der Zentralbereich kann sich über wenigstens 50 %, 70 % oder 90 % der Ausdehnung des Verdrängungskörpers in Axialrichtung der Welle erstrecken. Die zumindest abschnittsweise Bildung des Verdrängungskörpers aus einer gekrümmten Platte ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des erfindungsgemäßen Wellengenerators.The central region may extend over at least 50%, 70% or 90% of the extent of the displacer in the axial direction of the shaft. The at least partially forming the displacement body from a curved plate allows a particularly simple production of the wave generator according to the invention.

Die gekrümmte Platte kann ausschließlich in eine Richtung gekrümmt sein und/oder im Wesentlichen parallel zu der Drehachse verlaufen. Unter einem im Wesentlichen parallelen Verlauf der Platte zu der Drehachse ist ein Verlauf zu verstehen, der maximal um einen Winkel von 20°, 10° oder 5° von einem parallelen Verlauf abweicht. Insbesondere verläuft die Platte parallel zu einer Geraden, die mit der Drehachse einen Winkel von weniger als 20°, 10° oder 5° einschließt. Dadurch, dass die gekrümmte Platte im Wesentlichen parallel zu der Drehachse verläuft, werden zumindest im zentralen Abschnitt in Axialrichtung der Welle keine oder geringe Kräfte auf das Wasser übertragen, so dass der auf das Wasser in der Horizontalebene übertragene Impuls im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse steht. Hieraus resultiert eine besonders effiziente Anregung von Wellen, die eine parallel zur Drehachse verlaufende Wellenfront aufweisen.The curved plate may be curved in one direction only and / or substantially parallel to the axis of rotation. A substantially parallel course of the plate to the axis of rotation is to be understood as a course which deviates at most by an angle of 20 °, 10 ° or 5 ° from a parallel course. In particular, the plate is parallel to a straight line which forms an angle of less than 20 °, 10 ° or 5 ° with the axis of rotation. Due to the fact that the curved plate runs essentially parallel to the axis of rotation, no or little forces are transmitted to the water at least in the central section in the axial direction of the shaft, so that the pulse transmitted to the water in the horizontal plane is substantially perpendicular to the axis of rotation , This results in a particularly efficient excitation of waves having a parallel to the axis of rotation extending wavefront.

An einem Ende oder an beiden Enden der gekrümmten Platte in Axialrichtung der Welle kann eine gewinkelt zu der gekrümmten Platte stehende jeweilige Endplatte angebracht sein, so dass durch die gekrümmte Platte und die Endplatte oder die Endplatten ein Hohlraum ausgebildet wird. Die gekrümmte Platte kann derart gekrümmt sein, dass dieser Hohlraum die Form eines Halbzylinders oder eine ähnliche Form aufweist. Beispielsweise kann die gekrümmte Platte gemeinsam mit den Endplatten die Form einer halben Tonne oder einer Radladerschaufel aufweisen. Die gekrümmte Platte kann sich zumindest einseitig über den Hohlraum hinaus erstrecken, wodurch insbesondere ein Verbindungsabschnitt geschaffen wird, der den Verdrängungsabschnitt mit der Welle verbindet. Die Verbindung zwischen einer jeweiligen Endplatte und der gekrümmten Platte kann beispielsweise durch ein Verschweißen von Blechen oder Kunststoffplatten erfolgen. At one end or at both ends of the curved plate in the axial direction of the shaft, a respective end plate angled toward the curved plate may be attached, so that a cavity is formed through the curved plate and the end plate or end plates. The curved plate may be curved such that this cavity has the shape of a half-cylinder or a similar shape. For example, the curved plate together with the end plates may have the shape of a half ton or a wheel loader bucket. The curved plate may extend at least on one side beyond the cavity, whereby in particular a connecting portion is created, which connects the displacement portion with the shaft. The connection between a respective end plate and the curved plate can be done for example by welding of sheets or plastic plates.

Allgemeiner ausgedrückt kann der Verdrängungskörper in dem Verdrängungsbereich einen einseitig offenen Hohlraum aufweisen. Ein solcher Hohlraum ist vorteilhaft, da er bei einer entsprechenden Ausbildung dazu führen kann, dass beim Eintauchen des Verdrängungsabschnitts in das Wasser zunächst erheblich mehr Wasser verdrängt wird als das Materialvolumen des Verdrängungsabschnitts. Sobald die offene Seite des Hohlraums in das Wasser eintritt, füllt sich der Hohlraum zumindest teilweise mit Wasser, so dass das durch den Verdrängungskörper verdrängte Wasservolumen schnell abnimmt. Sowohl die Vergrößerung des Verdrängungsvolumens als auch die potentiell schnellere Reduzierung des Verdrängungsvolumens, als dies allein durch das Herausziehen des Verdrängungskörpers realisiert würde, können dazu genutzt werden, die Anregung von Oberflächenwellen zu verbessern. Ergänzend oder alternativ kann der Hohlraum auch dazu dienen, Wasser zu schöpfen, also es kurzzeitig aufzunehmen und über die Wasseroberfläche zu heben und somit seine potentielle Energie zu erhöhen. Auch hierdurch kann die Anregung von Oberflächenwellen verbessert werden.More generally, the displacement body may have a one-way open cavity in the displacement region. Such a cavity is advantageous because it can lead to an appropriate training that when immersing the displacement section into the water initially significantly more water is displaced than the material volume of the displacement section. As soon as the open side of the cavity enters the water, the cavity at least partially fills with water, so that the displaced by the displacement body volume of water decreases rapidly. Both the increase in the displacement volume and the potentially faster reduction of the displacement volume, as would be realized solely by the extraction of the displacement body, can be used to improve the excitation of surface waves. Additionally or alternatively, the cavity can also serve to scoop water, so take it up for a short time and lift over the water surface and thus to increase its potential energy. Also, this can improve the excitation of surface waves.

Der Hohlraum kann ein größeres Volumen als das Material des Verdrängungskörpers oder als das Material des Verdrängungsabschnitts aufweisen. Durch eine Bildung eines relativ großen Hohlraums können die vorangehend beschriebenen Vorteile besonders gut erreicht werden. Der Hohlraum kann beispielsweise ein Volumen von 15 - 30 l aufweisen. Es sind jedoch auch größere Volumen, beispielsweise von 100 l, möglich.The cavity may have a larger volume than the material of the displacement body or as the material of the displacement portion. By forming a relatively large cavity, the advantages described above can be achieved particularly well. The cavity may, for example, have a volume of 15-30 l. However, larger volumes, for example of 100 l, are also possible.

Zumindest der zentrale oder ein zentraler Abschnitt des Verdrängungskörpers in Axialrichtung der Welle kann zumindest in dem Verdrängungsabschnitt bezüglich einer gewinkelt, insbesondere senkrecht, zu der Drehachse stehenden Spiegelebene spiegelsymmetrisch sein. Hierdurch kann erreicht werden, dass senkrecht zur Spiegelebene und somit insbesondere in Axialrichtung der Welle im Mittel kein Impuls auf das Wasser übertragen wird, wodurch wie vorangehend erläutert eine besonders effiziente Anregung von Wellen mit Wellenfronten parallel zur Drehachse erreicht werden kann. Der zentrale Abschnitt kann sich über 50 %, 70 % oder 90 % der Ausdehnung des Verdrängungskörpers senkrecht zur Spiegelebene bzw. der Ausdehnung des Verdrängungskörpers in Axialrichtung der Welle erstrecken.At least the central or a central section of the displacement body in the axial direction of the shaft can be mirror-symmetrical at least in the displacement section with respect to an angle plane which is angled, in particular perpendicular, to the axis of rotation. In this way it can be achieved that perpendicular to the mirror plane and thus in particular in the axial direction of the wave no impulse is transmitted to the water, whereby as explained above, a particularly efficient excitation of waves with wavefronts parallel to the axis of rotation can be achieved. The central portion can extend over 50%, 70% or 90% of the expansion of the displacement body perpendicular to the mirror plane or the expansion of the displacement body in the axial direction of the shaft.

Der Verdrängungskörper kann durch ein Befestigungsmittel lösbar an der Welle befestigt sein. Insbesondere können an der Welle mehrere Führungselemente bzw. Befestigungspositionen vorgesehen sein, an denen ein jeweiliger Verdrängungskörper befestigbar ist. Hierdurch ist es einfach möglich, die Anzahl der genutzten Verdrängungskörper anzupassen, indem zusätzliche Verdrängungskörper an der Welle angebracht bzw. von dieser demontiert werden.The displacement body may be releasably secured to the shaft by a fastener. In particular, a plurality of guide elements or fastening positions can be provided on the shaft, to which a respective displacement body can be fastened. This makes it easy to adjust the number of displacement bodies used by additional displacement body mounted on the shaft or be dismantled from this.

Das wellenseitige Ende des Verdrängungskörpers, das an der Welle befestigt wird, kann insbesondere ein Ende einer gekrümmten Platte bzw. eines gekrümmten Blechs sein, das, wie vorangehend erläutert, den Verdrängungsabschnitt zumindest in einem zentralen Abschnitt ausbildet. Diese bzw. dieses kann beispielsweise in ein entsprechendes an der Welle vorgesehenes Profil eingeführt und dort verschraubt, verklemmt oder Ähnliches werden.In particular, the shaft-side end of the displacer body which is fixed to the shaft may be an end of a curved plate, which, as explained above, forms the displacer portion at least in a central portion. This or this can be introduced, for example, in a corresponding provided on the shaft profile and bolted there, jammed or the like.

Das Gestell kann wenigstens einen Stützfuß zur Abstützung des Gestells an einem Beckenboden des Beckens aufweisen. Insbesondere können drei, vier oder mehr Stützfüße vorgesehen sein. Der Stützfuß kann zur Verankerung des Gestells am Becken dienen. Vorzugsweise erfolgt die Verankerung jedoch außerhalb des Beckens. Würde der Wellengenerator jedoch ausschließlich außerhalb des Beckens abgestützt, so würden auf diese Abstützung relativ große Kräfte wirken, weshalb es vorteilhaft ist, zusätzlich den wenigstens einen Stützfuß zu nutzen.The frame may have at least one support leg for supporting the frame on a pelvic floor of the pelvis. In particular, three, four or more support feet can be provided. The support leg can serve to anchor the frame to the pelvis. Preferably, however, anchoring takes place outside the basin. However, if the wave generator was supported exclusively outside the basin, then relatively large forces would act on this support, which is why it is advantageous to additionally use the at least one support foot.

Der Stützfuß kann längenverstellbar sein. Beispielsweise kann der Stützfuß eine Teleskopstange aufweisen, die durch eine Klemmschraube, ein Schnappelement oder Ähnliches festgestellt werden kann. Dies ermöglicht eine einfache Anpassung des erfindungsgemäßen Wellengenerators an verschiedene Beckentiefen, schräge Beckenböden und/oder unterschiedliche Wasserstände.The support foot can be adjustable in length. For example, the support leg may have a telescopic rod that can be detected by a clamping screw, a snap element or the like. This allows a simple adaptation of the wave generator according to the invention to different basin depths, inclined basin bottoms and / or different water levels.

Neben dem erfindungsgemäßen Wellengenerator betrifft die Erfindung ein Wasserbecken, an dem ein erfindungsgemäßer Wellengenerator verankert ist, durch dessen Betrieb Oberflächenwellen in einem in dem Wasserbecken aufgenommen Wasser anregbar sind. Das Wasserbecken kann soweit mit Wasser aufgefüllt sein, dass der Verdrängungsabschnitt durch Rotation der Welle in das Wasser eintauchbar und aus dem Wasser hebbar ist. Das Gestell des Wellengenerators kann insbesondere derart an dem Wasserbecken verankert sein, dass die Drehachse im Wesentlichen parallel zu der Wasseroberfläche bzw. dem Beckenboden bzw. im Wesentlichen horizontal verläuft. Vorzugsweise verläuft die Drehachse parallel zu einer vertikalen oder schrägen Wand des Wasserbeckens, die, wie vorangehend erläutert, dazu genutzt werden kann, eine durch das Eintauchen des Verdrängungskörpers auf einer Kreisbahn ausgelöste Horizontalbewegung des Wassers in eine vertikale Anstauung umzusetzen, womit ein größerer Gangunterschied zwischen Wellenbergen und Wellentälern erreicht werden kann.In addition to the wave generator according to the invention, the invention relates to a water basin to which a wave generator according to the invention is anchored, by the operation of which surface waves are absorbed in a water received in the water basin are excitable. The water basin can be filled with water so far that the displacement section is immersed in the water by rotation of the shaft and can be lifted out of the water. The frame of the wave generator can in particular be anchored to the water basin in such a way that the axis of rotation runs essentially parallel to the water surface or the basin floor or essentially horizontally. Preferably, the axis of rotation is parallel to a vertical or sloping wall of the water basin, which, as explained above, can be used to convert a caused by the immersion of the displacement body in a circular path horizontal movement of the water in a vertical impoundment, creating a greater path difference between wave crests and troughs can be achieved.

Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Anregung von Oberflächenwellen in einem wassergefüllten Becken durch einen Wellengenerator, der ein an dem Becken verankertes Gestell, eine Antriebseinrichtung und eine durch das Gestell gelagerte Welle umfasst, wobei die Welle durch die Antriebseinrichtung in eine Rotation um eine Drehachse versetzt wird, wobei an der Welle wenigstens ein axial von der Welle abstehender Verdrängungskörper angeordnet ist, wobei zumindest ein von der Drehachse beabstandeter Verdrängungsabschnitt des Verdrängungskörpers durch die Rotation der Welle abwechselnd in das Wasser eingetaucht und aus dem Wasser gehoben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit den zu dem erfindungsgemäßen Wellengenerator erläuterten Merkmalen mit den dort genannten Vorteilen weitergebildet werden und umgekehrt.In addition, the invention relates to a method for exciting surface waves in a water-filled basin by a wave generator comprising a frame anchored to the basin, a drive means and a shaft supported by the frame, the shaft being rotated by the drive means about a rotation axis is, wherein on the shaft at least one axially projecting from the shaft displacement body is arranged, wherein at least one of the rotation axis spaced displacement portion of the displacement body is alternately immersed in the water and lifted out of the water by the rotation of the shaft. The method according to the invention can be further developed with the features explained with reference to the wave generator according to the invention with the advantages mentioned there, and vice versa.

Das Becken kann eine zu dem Wellengenerator benachbarte Wand aufweisen oder der Wellengenerator kann eine vertikale oder schräge Wand aufweisen, wobei die Welle derart rotiert wird, dass der Verdrängungsabschnitt, wenn er in das Wasser eingetaucht ist, zu der Wand hinbewegt wird. Bei der Wand des Beckens kann es sich insbesondere um eine Wand handeln, die im Wesentlichen parallel zu der Drehachse verläuft. Die Wand kann hierbei jene Wand sein, die am nähesten an der Drehachse liegt. Wird eine Wand des Wellengenerators verwendet, kann sich diese über wenigstens 50 %, vorzugsweise über wenigstens 70 %, der Höhe des Wasserspiegels über dem Beckenboden erstrecken. Durch eine ausreichende Höhe der Wand wird erreicht, dass diese zum Stauen des durch den Wellengenerator horizontal angetriebenen Wassers genutzt werden kann.The basin may have a wall adjacent to the wave generator, or the wave generator may have a vertical or sloping wall, the wave being rotated such that the displacement section, when submerged in the water, is moved toward the wall. The wall of the basin may, in particular, be a wall which runs essentially parallel to the axis of rotation. The wall may be the wall closest to the axis of rotation. If a wall of the wave generator is used, it may extend over at least 50%, preferably over at least 70%, of the height of the water level above the pelvic floor. By a sufficient height of the wall is achieved that it can be used to stow the horizontally driven by the wave generator water.

Vorzugsweise weist der Verdrängungskörper in dem Verdrängungsbereich einen einseitig offenen Hohlraum auf, wobei die Welle derart rotiert wird, dass bei dem Eintauchen des Verdrängungsbereichs in das Wasser zuerst eine von der offenen Seite des Hohlraums abgewandte Außenfläche des Verdrängungsbereichs eingetaucht wird. Hierdurch kann, wie vorangehend bereits erläutert, effektiv ein größeres Verdrängungsvolumen erreicht werden.Preferably, the displacement body in the displacement region has a cavity open on one side, wherein the shaft is rotated in such a way that when the displacement region is immersed in the water, first an outer surface of the displacement region facing away from the open side of the cavity is immersed. As a result, as already explained above, a larger displacement volume can be effectively achieved.

Alternativ kann auch der Drehsinn bzw. die Ausrichtung des Hohlraums umgekehrt gewählt werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Hohlraum beim Eintauchen in das Wasser frühzeitig mit Wasser gefüllt wird, woraus zunächst ein geringeres Verdrängungsvolumen resultiert. Zugleich wird jedoch erreicht, dass das Wasser den Hohlraum erst dann verlassen kann, wenn es sich bereits deutlich oberhalb der Wasseroberfläche befindet, so dass eine große Menge potentieller Energie auf das Wasser übertragen werden kann.Alternatively, the direction of rotation or the orientation of the cavity can be chosen vice versa. In this way it can be achieved that the cavity is filled early with water when immersed in the water, which initially results in a lower displacement volume. At the same time, however, it is achieved that the water can only leave the cavity when it is already clearly above the water surface, so that a large amount of potential energy can be transferred to the water.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Zeichnungen. Hierbei zeigen schematisch:

1 - 3 verschiedene Ansichten eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wasserbeckens mit einem daran verankerten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wellengenerators,
4 - 6 den Betrieb des in 1 bis 3 dargestellten Wellengenerators gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
7 eine Detailansicht des Wellenbereichs des in 1 bis 3 dargestellten Wellengenerators, und
8 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßes Wellengenerators.

Further advantages and details of the invention will become apparent from the following embodiments and the accompanying drawings. Here are shown schematically:

1 - 3 different views of an embodiment of a water basin according to the invention with an anchored thereto embodiment of a wave generator according to the invention,
4 - 6 the operation of the in 1 to 3 illustrated wave generator according to an embodiment of the method according to the invention,
7 a detail view of the waveband of in 1 to 3 represented wave generator, and
8th an alternative embodiment of an inventive wave generator.

1 zeigt einen Wellengenerator 1, der an einem mit Wasser 2 gefüllten Becken 3, also einem Wasserbecken, verankert ist und zur Anregung von Oberflächenwellen des Wassers 2 in diesem Becken 3 dient. Eine Anregung von Oberflächenwellen kann beispielsweise dazu dienen, ein Badevergnügen zu erhöhen, dazu eine beruhigende Meeratmosphäre zu erzeugen oder dazu, um zu Versuchszwecken eine Brandung zu generieren. Der Wellengenerator 1 weist ein Gestell 4 auf, das über ein Verankerungselement 5 am Rand des Beckens 3 verankert ist. Das Verankerungselement 5 kann beispielsweise ein Metallwinkel sein, der am Gestell 4 verschraubt ist. Eine beckenrandseitige Befestigung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Verankerungselement 5 in den Beckenrand des Beckens 3 einbetoniert ist oder dort verschraubt ist. Aufgrund der randseitigen Verankerung des Gestells 4 kann der Wellengenerator 1 in dem Becken 3 bei Bedarf auch installiert werden, ohne das Wasser 2 aus dem Becken 3 zu entfernen. Hierdurch wird eine sehr einfache nachträgliche Installation des Wellengenerators 1 ermöglicht. 1 shows a wave generator 1 who at one with water 2 filled pelvis 3 , ie a pool of water, anchored and for the excitation of surface waves of water 2 in this basin 3 serves. For example, stimulation of surface waves may be used to increase bathing pleasure, to create a calming sea atmosphere, or to generate surf for experimental purposes. The wave generator 1 has a frame 4 on, that via an anchoring element 5 at the edge of the basin 3 is anchored. The anchoring element 5 may be, for example, a metal angle on the frame 4 is screwed. A Beck edge-side attachment, for example, take place in that the anchoring element 5 in the pool edge of the basin 3 is embedded in concrete or bolted there. Due to the edge anchoring of the frame 4 can the wave generator 1 in the basin 3 if necessary also be installed without the water 2 from the basin 3 to remove. This will be a very simple subsequent installation of the wave generator 1 allows.

An dem Gestell 4 ist eine Welle 6 gelagert, die um eine Drehachse 21 rotierbar ist. An der Drehachse sind zwei Verdrängungskörper 7, 8 befestigt, die einen jeweiligen Verdrängungsabschnitt 9 aufweisen, der durch eine Rotation der Welle 6 in das Wasser 2 eintauchbar und aus dem Wasser 2 hebbar ist. Wie später noch detailliert erläutert werden wird, sind somit durch eine Rotation der Welle 6, insbesondere mit einer konstanten Drehzahl, die Oberflächenwellen des Wassers 2 anregbar. On the frame 4 is a wave 6 stored around a rotation axis 21 is rotatable. At the axis of rotation are two displacement body 7 . 8th attached, which has a respective displacement section 9 have, by a rotation of the shaft 6 into the water 2 submersible and out of the water 2 is liftable. As will be explained in detail later, are thus by a rotation of the shaft 6 , in particular at a constant speed, the surface waves of the water 2 excitable.

Der Antrieb der Welle 6 folgt durch eine Antriebseinrichtung 10, beispielsweise einen Elektromotor, der durch eine nicht gezeigte Stromleitung versorgt wird, die vorzugsweise deutlich oberhalb der Wasseroberfläche angeordnet ist, um die Anforderungen an eine Wasserdichtigkeit der Antriebseinrichtung 10 zu reduzieren. Über ein Kupplungselement 11, beispielsweise eine Kette oder einen Keilriemen, überträgt die Antriebseinrichtung 10 Drehmomente auf die Welle 6, um diese, wie durch den Pfeil 12 dargestellt ist, in eine Rotation zu versetzen.The drive of the shaft 6 follows by a drive device 10 , For example, an electric motor, which is supplied by a power line, not shown, which is preferably located well above the water surface to the requirements for waterproofing of the drive device 10 to reduce. Via a coupling element 11 For example, a chain or a V-belt transmits the drive device 10 Torques on the shaft 6 to this, as by the arrow 12 is shown to put in a rotation.

Der Aufbau der Verdrängungskörper 7, 8 wird im Folgenden genauer erläutert, wobei zusätzlich Bezug auf die 2 und 3 genommen wird, die den relevanten Abschnitt des Wellengenerators 1 aus unterschiedlichen Perspektiven zeigen. Hierbei zeigt 2 eine um 90 ° gedrehte Detailansicht der in 1 dargestellten Ansicht und 3 einen Schnitt des Verdrängungskörpers 7 entlang der in 2 gezeigten gestrichelten Linie 13.The structure of the displacement body 7 . 8th is explained in more detail below, with additional reference to the 2 and 3 is taken, which is the relevant section of the wave generator 1 from different perspectives. This shows 2 a 90 ° rotated detail view of in 1 presented view and 3 a section of the displacement body 7 along the in 2 shown dashed line 13 ,

Ein zentraler Abschnitt 14 des Verdrängungskörpers 7 in Axialrichtung der Welle 6 ist durch eine gekrümmte Platte 15, beispielsweise ein gekrümmtes Blech, gebildet. Die Platte 15 ist ausschließlich in eine Richtung, im gezeigten Beispiel halbkreisförmig, gekrümmt und verläuft parallel zur Drehachse 6. An beiden Enden der gekrümmten Platte 15 in Axialrichtung der Welle 6 sind Endplatten 23 angebracht. Hierdurch wird durch den Verdrängungskörper 7 im Verdrängungsbereich 9 ein Hohlraum 24 ausgebildet, der auf der Seite 39 offen ist. Wie später noch detailliert erläutert werden wird, kann durch Vorsehen eines solchen Hohlraums 24 erreicht werden, dass erheblich mehr Wasser 2 verdrängt werden kann als alleine durch das Material des Verdrängungskörpers 7 verdrängbar wäre, dass das verdrängte Volumen durch ein Volllaufen des Hohlraums 24 mit Wasser 2 sehr schnell reduziert werden kann, und dass das Wasser 2, das sich im Hohlraum befindet, bei einer Rotation der Welle 6 zumindest zum Teil über die Wasseroberfläche gehoben werden kann. Diese Eigenschaften können dazu genutzt werden, die Erzeugung von Oberflächenwellen zu verbessern.A central section 14 of the suppression body 7 in the axial direction of the shaft 6 is through a curved plate 15 , For example, a curved sheet formed. The plate 15 is exclusively in one direction, in the example shown semicircular, curved and runs parallel to the axis of rotation 6 , At both ends of the curved plate 15 in the axial direction of the shaft 6 are end plates 23 appropriate. This is due to the displacement body 7 in the displacement area 9 a cavity 24 trained on the side 39 is open. As will be explained in detail later, by providing such a cavity 24 be achieved that significantly more water 2 can be displaced as alone by the material of the displacement body 7 It would be displaceable that the volume displaced by a full run of the cavity 24 with water 2 can be reduced very quickly, and that the water 2 , which is in the cavity, upon rotation of the shaft 6 at least in part can be lifted over the water surface. These properties can be used to enhance the generation of surface waves.

Das gebogene Blech 15 und somit auch der Hohlraum 24 sind spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zu der Drehachse stehenden Spiegelebene 26. Hierdurch wird erreicht, dass bei der Rotation der Welle 6 im Mittel im Wesentlichen kein Impuls senkrecht zur Bildebene der 1 auf das Wasser 2 übertragen wird. Dies ist vorteilhaft, um Wellenfronten zu erzeugen, die im Wesentlichen parallel zur Drehachse 6 bzw. zur Wand 25 verlaufen.The bent sheet metal 15 and thus also the cavity 24 are mirror-symmetrical to a plane perpendicular to the axis of rotation mirror plane 26 , This ensures that during the rotation of the shaft 6 on average, essentially no momentum perpendicular to the image plane of the 1 on the water 2 is transmitted. This is advantageous to produce wavefronts that are substantially parallel to the axis of rotation 6 or to the wall 25 run.

Das Gestell 4 weist vier Stützfüße 16 auf, um die Komponenten des Wellengenerators 1 am Beckenboden des Beckens 3 abzustützen. Zwei der Stützfüße 16 sind in 1 dargestellt, die anderen beiden Stützfüße sind an einem vor der Schnittebene liegenden Abschnitt des Gestells 4 angeordnet, das mit dem gezeigten Abschnitt des Gestells 4 über die Streben 22 verbunden ist. Die Stützfüße 16 sind längenverstellbar, um den Wellengenerator 1 leicht in unterschiedlichen Wassertiefen bzw. in Becken mit schrägen Böden einsetzen zu können. Hierzu sind die Stützfüße 16 durch eine jeweilige Teleskopstange gebildet, bei der ein Innenrohr 17 in einem Außenrohr 18 verschiebbar ist. Das Innenrohr 17 kann hierbei durch ein Feststellmittel 19, beispielsweise einer Klemmschraube, bezüglich des Außenrohrs 18 arretiert werden.The frame 4 has four support feet 16 on to the components of the wave generator 1 at the pelvic floor of the pelvis 3 support. Two of the support feet 16 are in 1 represented, the other two support feet are located on a front of the cutting plane portion of the frame 4 Arranged with the section of the frame shown 4 about the struts 22 connected is. The support feet 16 are adjustable in length to the wave generator 1 easy to use in different water depths or in pools with sloping floors. These are the support feet 16 formed by a respective telescopic rod, in which an inner tube 17 in an outer tube 18 is displaceable. The inner tube 17 can by a locking agent 19 , For example, a clamping screw, with respect to the outer tube 18 be arrested.

Das Funktionsprinzip des Wellengenerators 1 wird im Folgenden mit Bezug auf die 1 und 4 bis 6 erläutert. Die 1 und 4 bis 6 zeigen hierbei verschiedene Rotationswinkel der Welle 6 im Rahmen einer Umdrehung der Welle 6. In den 4 bis 6 sind aus Übersichtlichkeitsgründen ausschließlich die Welle 6 und die daran angebrachten Verdrängungskörper 7, 8 als Komponenten des Wellengenerators 1 dargestellt.The operating principle of the wave generator 1 will be described below with reference to 1 and 4 to 6 explained. The 1 and 4 to 6 show different rotation angles of the shaft 6 in the context of a revolution of the shaft 6 , In the 4 to 6 are for clarity only the shaft 6 and the displacement bodies attached to it 7 . 8th as components of the wave generator 1 shown.

In der in 4 gezeigten Orientierung der Welle 6 sind beide Verdrängungskörper 7, 8 aus dem Wasser 2 gehoben. Falls sich in der gezeigten Stellung doch Wasser in dem rechten der Hohlräume 24 befindet, läuft dieses, wie durch den Pfeil 27 angedeutet ist, ab, wobei durch die Formgebung des Verdrängungskörpers 8 das Wasser einen von der Wand 25 weggerichteten Impuls aufweist. Sind die Umdrehungsgeschwindigkeiten der Welle 6 und der Abstand der Welle 6 zu der Wand 25 entsprechend gewählt, kann durch dieses Ausleeren des Hohlraums 24 die Höhe einer ohnehin vorhandenen Welle weiter erhöht werden.In the in 4 shown orientation of the shaft 6 are both repressive bodies 7 . 8th out of the water 2 lifted. If in the position shown, but water in the right of the cavities 24 this runs as indicated by the arrow 27 is indicated, from, wherein by the shape of the displacement body 8th the water one from the wall 25 has directional pulse. Are the rotational speeds of the shaft 6 and the distance of the shaft 6 to the wall 25 chosen accordingly, can be achieved by this emptying of the cavity 24 the height of an already existing wave can be further increased.

In 5 ist ein Zustand des Wellengenerators 1 dargestellt, bei dem die Welle 6 etwas weitergedreht wurde. Dadurch beginnt der Verdrängungskörper 7 in das Wasser 2 einzutauchen. Hierbei wird zunächst eine von der offenen Seitenfläche 39 abgewandte Außenfläche 38 des Verdrängungskörpers 7 eingetaucht. Hierdurch wird zum einen Wasser 2 durch den Verdrängungskörper 7 verdrängt. Da in der gezeigten Stellung des Verdrängungskörpers 7 das Wasser 2 noch nicht in den Hohlraum 24 einfließen kann, bewirkt der Hohlraum 24 eine Vergrößerung des verdrängten Wasservolumens.In 5 is a state of the wave generator 1 shown in which the shaft 6 something was further rotated. This starts the displacement body 7 into the water 2 immerse. Here, first, one of the open side surface 39 remote outer surface 38 of the suppression body 7 immersed. This is on the one hand water 2 through the displacement body 7 repressed. As shown in the position of the displacement body 7 the water 2 not yet in the cavity 24 flow in can, causes the cavity 24 an enlargement of the displaced water volume.

Eine Verdrängung durch Eintauchen des Verdrängungskörpers 7 führt zunächst zu einem ungerichteten Wegdrücken des Wassers 2. Zusätzlich wird auf das rechts vom Verdrängungskörper 7 befindliche Wasser jedoch ein Impuls zur Wand 25 hin übertragen, wie durch den Pfeil 28 angedeutet ist. Somit wird zum einen die Höhe eines Wellenbergs, der sich bereits links von dem Verdrängungskörper 7 befindet, durch die Verdrängung weiter erhöht. Zudem wird durch die Verdrängung und den durch den Pfeil 28 dargestellten weiteren Impulsübertrag eine Wasserbewegung bzw. Oberflächenwelle in Richtung der Wand 25 erzeugt. Diese wird später an der Wand 25 gestaut und reflektiert, womit bei entsprechender Abstimmung der Rotationsgeschwindigkeit der Welle 6 und des Abstands der Welle 6 zu der Wand 25 eine konstruktive Überlagerung der von der Wand 25 reflektierten Oberflächenwelle, der in 4 durch den Pfeil 27 dargestellten Pegelerhöhung und der mit Bezug auf 5 diskutierten Pegelerhöhung aufgrund der Verdrängung resultieren kann.A displacement by immersing the displacement body 7 initially leads to an undirected pushing away of the water 2 , In addition, on the right of the displacement body 7 However, water is an impulse to the wall 25 down, as indicated by the arrow 28 is indicated. Thus, on the one hand, the height of a wave crest, which is already to the left of the displacement body 7 is further increased by the repression. In addition, by the displacement and by the arrow 28 shown further momentum transfer a water movement or surface wave in the direction of the wall 25 generated. This will later on the wall 25 jammed and reflected, which with appropriate tuning of the rotational speed of the shaft 6 and the distance of the shaft 6 to the wall 25 a constructive overlay of the wall 25 reflected surface wave, which in 4 through the arrow 27 level increase shown and with reference to 5 discussed level increase due to the displacement may result.

In 6 hat sich die Welle 6 demgegenüber weitergedreht. Rechts des Verdrängungskörpers 7 wird das Wasser auch in der gezeigten Situation weiter in Richtung der Seitenwand 25 beschleunigt, was durch den Pfeil 29 dargestellt ist. Links des Verdrängungskörpers 7 kann in der gezeigten Stellung jedoch bereits das Wasser 2 in den Hohlraum 24 einfließen, wie durch den Pfeil 40 dargestellt ist. Hierdurch resultiert eine schnelle Verringerung des Verdrängungsvolumens, da der Hohlraum 24 nicht mehr zum Verdrängungsvolumen beiträgt. Das Wasser links des Verdrängungskörpers 7 wird somit in Richtung der Wand 25 beschleunigt bzw. fließt in den Hohlraum 24, womit links des Verdrängungskörpers 7 der Wasserpegel sinkt und somit ein Wellental erzeugt wird.In 6 has the wave 6 in contrast, further rotated. Right of the repressor body 7 In the situation shown, the water will continue towards the sidewall 25 accelerates what is indicated by the arrow 29 is shown. Left of the repressive body 7 However, in the position shown already the water 2 in the cavity 24 flow in, as by the arrow 40 is shown. This results in a rapid reduction of the displacement volume, since the cavity 24 no longer contributes to the displacement. The water to the left of the repressor body 7 is thus in the direction of the wall 25 accelerates or flows into the cavity 24 , with which to the left of the displacement body 7 the water level drops and thus a wave trough is created.

Bei einer Weiterbewegung der Welle 6 wird der in 1 dargestellte Zustand erreicht, in dem sich die Menge des verdrängten Wassers über einen gewissen Winkelbereich der Rotation der Welle 6 nur unwesentlich verändert. Rechts des Verdrängungskörpers 7 wird das Wasser durch die Bewegung des Verdrängungskörpers 7, wie durch den Pfeil 30 dargestellt ist, weiterhin zur Wand 25 beschleunigt.Upon further movement of the wave 6 will the in 1 achieved state in which the amount of displaced water over a certain angular range of rotation of the shaft 6 only slightly changed. Right of the repressor body 7 The water gets through the movement of the displacement body 7 as by the arrow 30 is shown, continue to the wall 25 accelerated.

Im Rahmen der Rotation der Welle werden somit mehrere Effekte verursacht, die zur Wellenbildung beitragen. Zum einen wird durch eine Vergrößerung und Reduzierung des Verdrängungsvolumens unmittelbar eine Oberflächenwelle links des Verdrängungskörpers 7 erzeugt. Zum anderen wird durch die Bewegung des Verdrängungskörpers 7 von links nach rechts durch das Wasser 2 Wasser 2 in Richtung der Wand 25 beschleunigt und dort aufgestaut, was bei einem Rückfluss des Wassers 2 bzw. einer Reflektion der entsprechenden Oberflächenwelle an der Wand 25 ebenfalls zu einer Wellenanregung führt. Durch eine entsprechende Abstimmung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 6 und des Abstands der Welle 6 zu der Wand 25 können diese beiden Effekte konstruktiv überlagern, womit mit geringem technischem Aufwand eine effiziente Anregung von Oberflächenwellen erreicht wird.In the context of the rotation of the wave thus several effects are caused, which contribute to the wave formation. On the one hand, an enlargement and reduction of the displacement volume immediately causes a surface wave to the left of the displacement body 7 generated. On the other hand, by the movement of the displacement body 7 from left to right through the water 2 water 2 towards the wall 25 accelerated and dammed up, resulting in a backflow of water 2 or a reflection of the corresponding surface wave on the wall 25 also leads to a wave excitation. By an appropriate vote of the rotational speed of the shaft 6 and the distance of the shaft 6 to the wall 25 can constructively superimpose these two effects, thus achieving efficient excitation of surface waves with little technical effort.

Eine Frequenz der Anregung hängt einerseits von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 6 und somit von der Drehzahl der Antriebseinrichtung 10 ab. Andererseits hängt diese Frequenz davon ab, wie viele Verdrängungskörper 7, 8 an der Welle 6 angebracht sind.A frequency of the excitation depends on the one hand on the rotational speed of the shaft 6 and thus the speed of the drive device 10 from. On the other hand, this frequency depends on how many displacement bodies 7 . 8th on the shaft 6 are attached.

7 zeigt eine geschnittene Darstellung der in den bisherigen Figuren nur schematisch dargestellten Welle 6. Um einerseits eine einfache Herstellung und eine einfache Transportierbarkeit des Wellengenerators 1 zu ermöglichen und andererseits eine Anpassung des Wellengenerators 1 an das jeweilige Becken bzw. eine gewünschte Wellenlänge der angeregten Oberflächenwellen zu ermöglichen, sind die Verdrängungskörper 7, 8 durch ein jeweiliges Befestigungsmittel 34, eine Schraube, lösbar an der Welle 6 befestigt. Zur einfachen Anbringung der Verdrängungskörper 7, 8 ist die Welle 6 eine Rechteckwelle, an deren Ende eine runde Achse 31, die in 7 nur angedeutet ist, angeordnet ist, um die Welle 6 drehbar zu lagern. Alternativ könnte sich die Achse 31 über die gesamte Länge der Welle 6 erstrecken und an der Achse 31 könnte ein rechteckiges Hohlprofil angeordnet sein, um die Verdrängungskörper 7, 8 zu haltern. 7 shows a sectional view of the shaft only schematically shown in the previous figures 6 , On the one hand a simple production and easy transport of the wave generator 1 to allow and on the other hand, an adaptation of the wave generator 1 to allow the respective pool or a desired wavelength of the excited surface waves, are the displacement body 7 . 8th by a respective fastening means 34 , a screw, detachable on the shaft 6 attached. For easy attachment of the displacement body 7 . 8th is the wave 6 a square wave, at the end of a round axis 31 , in the 7 only hinted is arranged to the shaft 6 rotatably store. Alternatively, the axis could be 31 over the entire length of the shaft 6 extend and at the axis 31 could be arranged a rectangular hollow profile to the displacement body 7 . 8th to hold.

Die Welle 6 weist mehrere Schlitze 32 auf, in die Verdrängungskörper 7, 8 einführbar sind. Entlang der Axialrichtung der Welle 6 sind zudem mehrere Gewinde 33 vorgesehen, um die Verdrängungskörper 7, 8 mit der Welle 6 zu verschrauben. Durchbrechungen, insbesondere Löcher, der Verdrängungskörper 7, 8 werden so positioniert, dass sie mit den Gewinden 33 überlappen, um eine robuste Befestigung der Verdrängungskörper 7, 8 an der Welle 6 zu ermöglichen. Der Wellengenerator 1 bzw. der Betrieb des Wellengenerators 1 kann auf verschiedene Weise modifiziert werden. Beispielsweise ist es möglich, nur einen Verdrängungskörper oder mehr als zwei Verdrängungskörper zu nutzen. Mit der in 7 gezeigten Befestigungsanordnung kann die Anzahl der genutzten Verdrängungskörper bedarfsgerecht angepasst werden. Beispielsweise kann ein ähnliches Anregungsverhalten wie das vorangehend beschriebene Anregungsverhalten erreicht werden, wenn nur ein Verdrängungselement genutzt wird und die Antriebseinrichtung 10 mit der doppelten Drehzahl betrieben wird oder wenn vier Verdrängungskörper genutzt werden und die Antriebseinrichtung 10 mit der halben Drehzahl betrieben wird. Es ist auch möglich, ungeradezahlig viele Verdrängungskörper zu nutzen, wobei diese vorzugsweise sternförmig mit gleichem Winkel zwischen den verschiedenen Verdrängungskörpern angeordnet werden, was leicht durch Nutzung einer modifizierten Welle 6 oder durch Änderung der Biegung der Platten 15 erreicht werden kann.The wave 6 has several slots 32 on, into the repressive bodies 7 . 8th are insertable. Along the axial direction of the shaft 6 are also several threads 33 provided to the displacement body 7 . 8th with the wave 6 to screw. Breakthroughs, especially holes, the displacement body 7 . 8th Be positioned with the threads 33 overlap to a sturdy attachment of the displacement body 7 . 8th on the shaft 6 to enable. The wave generator 1 or the operation of the wave generator 1 can be modified in different ways. For example, it is possible to use only one displacement body or more than two displacement body. With the in 7 shown mounting arrangement, the number of displacement bodies used can be adjusted as needed. For example, a similar excitation behavior as the excitation behavior described above can be achieved if only one displacement element is used and the drive device 10 operated at twice the speed or when four displacement bodies are used and the drive means 10 operated at half the speed. It is also possible to use an odd number of displacement body, which are preferably arranged in a star shape with the same angle between the different displacement bodies, which is easy by using a modified shaft 6 or by changing the bending of the plates 15 can be achieved.

Auch die Drehrichtung der Welle 6 kann umgekehrt werden, so dass die Welle 6 entgegen der durch den Pfeil 12 gezeigten Richtung rotiert. In diesem Fall wirken ebenfalls mehrere Effekte zur Wellenerzeugung zusammen. Zum einen wird durch das Eintauchen und Herausziehen der Verdrängungskörper 7, 8 ein verdrängtes Wasservolumen periodisch variiert, wodurch bereits Oberflächenwellen angeregt werden. Ergänzend wird durch die Rotation der Welle und somit die Führung der Verdrängungskörper 7, 8 unter Wasser von rechts nach links in 1 das Wasser periodisch nach links in 1 beschleunigt, wodurch eine solche Wellenanregung verstärkt werden kann. Zudem wirkt der Hohlraum 24 als eine Art Schöpfkelle, die Wasser links der Welle 6 anhebt und rechts der Welle 6 wieder zurück auf die Wasseroberfläche wirft. Auch dies trägt zur Wellenanregung bei. Verglichen mit dem vorangehend erläuterten Vorgehen zur Wellenerzeugung werden hierbei typischerweise weniger hohe Oberflächenwellen erreicht. Zugleich wird jedoch die Abhängigkeit der Wellenerzeugung von dem Abstand zwischen Welle 6 und Wand 25 reduziert. Zudem wird eine stärkere Aufwühlung der Oberfläche erreicht, was in einigen Fällen gewünscht sein kann.Also the direction of rotation of the shaft 6 can be reversed, leaving the shaft 6 opposite to the arrow 12 rotated direction shown. In this case, several effects for wave generation also work together. On the one hand is the immersion and pulling out of the displacement body 7 . 8th a displaced volume of water varies periodically, which already surface waves are excited. In addition, by the rotation of the shaft and thus the leadership of the displacement body 7 . 8th under water from right to left in 1 the water periodically left in 1 accelerated, whereby such wave excitation can be increased. In addition, the cavity acts 24 as a kind of ladle, the water left of the wave 6 lifting and right of the shaft 6 throws back on the water surface. This also contributes to the wave excitation. Compared with the above-described procedure for wave generation here typically less high surface waves are achieved. At the same time, however, the dependence of the wave generation on the distance between the shaft 6 and wall 25 reduced. In addition, a greater roughening of the surface is achieved, which may be desirable in some cases.

Eine weitere Modifikation des Wellengenerators ist in 8 dargestellt. Abgesehen davon, dass die Verdrängungskörper 7, 8 im Vergleich zu der in 1 dargestellten Ausführungsform des Wellengenerators 1 an der Ebene 35 gespiegelt sind, sind diese beiden Ausführungsformen identisch. Daher werden auch die gleichen Bezugszeichen genutzt.Another modification of the wave generator is in 8th shown. Apart from that, the repressive bodies 7 . 8th compared to the in 1 illustrated embodiment of the wave generator 1 at the level 35 are mirrored, these two embodiments are identical. Therefore, the same reference numerals are used.

Wird die Welle 6 in die durch den Pfeil 36 gezeigte Richtung gedreht, so entspricht das Ergebnis näherungsweise einer Wellenanregung mit dem in 1 gezeigten Wellengenerator 1 bei einer Rotation entgegen der Richtung des Pfeils 12. Eine Rotation entgegen der Richtung des Pfeils 36 führt einerseits zu einer periodischen Beschleunigung des Wassers 2 in die durch den Pfeil 37 gezeigte Richtung. Andererseits variiert das Verdrängungsvolumen stark, da der Hohlraum 24, wie zur Rotation des Wellengenerators 1 gemäß 1 in Richtung des Pfeils 12 erläutert wurde, zum Verdrängungsvolumen beiträgt, solange noch kein Wasser 2 in den Hohlraum 24 einfließen kann. Hierdurch werden gegenüber einer Anregung von Oberflächenwellen durch den Wellengenerator gemäß 1 bei einer Rotation in Richtung des Pfeils 12 zwar typischerweise geringere Oberfächenwellenamplituden erreicht, zugleich ist eine korrekte Abstimmung einer Umdrehungszahl auf den Abstand der Welle 6 von der Wand 25 jedoch weniger essentiell, so dass ein derartiger Betrieb beispielsweise vorteilhaft sein kann, wenn unterschiedliche Drehzahlen und somit unterschiedliche Wellenlängen der angeregten Oberflächenwelle erreicht werden sollen.Will the wave 6 in the direction of the arrow 36 Turned shown direction, the result corresponds approximately to a wave excitation with the in 1 shown wave generator 1 on a rotation opposite to the direction of the arrow 12 , A rotation against the direction of the arrow 36 on the one hand leads to a periodic acceleration of the water 2 in the direction of the arrow 37 shown direction. On the other hand, the displacement volume varies greatly as the cavity 24 , as for the rotation of the wave generator 1 according to 1 in the direction of the arrow 12 has been explained, contributes to the displacement volume, as long as no water 2 in the cavity 24 can flow into it. As a result, against an excitation of surface waves by the wave generator according to 1 during a rotation in the direction of the arrow 12 Although typically achieves lower surface wave amplitudes, at the same time is a correct vote of a number of revolutions on the distance of the shaft 6 from the wall 25 but less essential, so that such an operation may be advantageous, for example, when different speeds and thus different wavelengths of the excited surface wave are to be achieved.

Claims

Wave generator for exciting surface waves in a water-filled tank (3) with a frame (4) anchored or anchored to the pool (3), a drive device (10) and a bearing by the frame (4) and by the drive means (10) a rotation about a rotation axis (21) displaceable shaft (6), characterized in that on the shaft (6) at least one axially of the shaft (6) projecting displacement body (7, 8) is arranged, wherein at least one of the axis of rotation ( 21) spaced displacement portion (9) of the displacement body (7, 8) by the rotation of the shaft (6) in the water (2) submerged and from the water (2) is liftable.

Wave generator after Claim 1 , characterized in that at least one central portion (14) of the displacement body (7, 8) in the axial direction of the shaft (6) at least in the displacement portion (9) by a curved plate (15) is formed.

Wave generator after Claim 2 , characterized in that the curved plate (15) is curved exclusively in one direction and / or that the curved plate (15) is substantially parallel to the axis of rotation (21).

Wave generator after Claim 2 or 3 characterized in that at one end or at both ends of the curved plate (15) in the axial direction of the shaft (6) is mounted an angle relative to the curved plate (15) respective end plate (23), so that through the curved plate ( 15) and the end plate (23) or the end plates (23) a one-sided open cavity (24) is formed.

Wave generator according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement body (7, 8) in the displacement region (9) has a cavity open on one side (24).

Wave generator according to one of the preceding claims, characterized in that at least the central or a central portion (14) of the displacement body (7, 8) in the axial direction of the shaft (6) at least in the displacement portion (9) with respect to an angled, in particular perpendicular to the axis of rotation (21) mirror plane (26) is mirror-symmetrical.

Wave generator according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement body (7, 8) by a fastening means (34) releasably attached to the shaft (6).

Wave generator according to one of the preceding claims, characterized in that the frame (4) has at least one support leg (16) for supporting the frame (4) on a pelvic floor of the basin (3).

Wave generator after Claim 8 , characterized in that the support foot (16) is adjustable in length.

A water basin, characterized in that anchored to the water basin (3) is a wave generator (1) according to one of the preceding claims, by the operation of which surface waves can be excited in a water (2) received in the water basin.

A method for exciting surface waves in a water-filled basin (3) by a wave generator (1), a frame (4) anchored to the basin (3), a drive device (10), and a shaft (4) supported by the frame (4). 6), wherein the shaft (6) is set in rotation about an axis of rotation (21) by the drive device (10), characterized in that at least one displacer (8) projecting axially from the shaft (6) is attached to the shaft (6). 7, 8), wherein at least one of the rotation axis (21) spaced displacement portion (9) of the displacement body (7, 8) by the rotation of the shaft (6) alternately immersed in the water (2) and from the water (2 ) is lifted.

Method according to Claim 11 characterized in that the basin (3) has a wall (25) adjacent to the wave generator (1) or that the wave generator (1) has a vertical or oblique wall, the shaft (6) being rotated such that the displacement section (9) while being immersed in the water (2) is guided to the wall (25).

Method according to Claim 12 , characterized in that the displacement body (7, 8) in the displacement region (9) has a cavity (24) open on one side, wherein the shaft (6) is rotated in such a way that when the displacement region (9) is immersed in the water ( 2) is first immersed from the open side (25) of the cavity (24) facing away from outer surface (38) of the displacement region (9).