JP5906367B1 - キャリー式サーフィン用造波装置およびそれを設置したサーフィン練習設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 サーフィンに適した崩壊域から崩壊直前域の波頭が連なるようないわゆるチューブ状の巻き波を造波できるサーフィン用造波装置を提供する。【解決手段】 前方が開放され、少なくとも底部と側面板を備え、内部空間の一部に水を捉えることができる水搬送器１１０と、水搬送器１１０を支持する支持構造１２０と、水搬送器１１０を所定の速度で前方に移動させる搬送系装置１３０を備える。水搬送器１１０の少なくとも一部をプール喫水線下に沈めた状態でプールの遊技エリアに対して水搬送器１１０の前面を対向させるように水搬送器を支持し、水搬送器１１０の一部が喫水線下に沈んだ状態のまま、搬送系装置１３０により水搬送器１１０を遊技エリアに向けて前方に移動する軌道に沿って前方に移動させる。水搬送器で捉えた水を前方に運んで放出し、サーフィンに適した孤立進行波を前方へ打ち出し、巻き波を得る。【選択図】 図１

Description

本発明はサーフィン練習用に使用する波を造波するサーフィン用造波装置、およびその装置を取り付けたプールを備えたサーフィン練習設備に関する。競技練習者がサーフィンのチューブライデイングを練習したり、一般の遊技者がサーフィンのチューブライデイングを気軽に体験したりすることができるものを提供する。

サーフィンは世界中で人気がある。近年はマリンレジャーのみならず競技として本格的に挑戦する人も増えつつある。実際にサーフィンを楽しむためにはサーフィンに適した自然環境が揃った海岸に出向かなければならない。サーフィンに適した自然環境が揃った海岸とは、大きな波が到達しやすい外洋に面した海岸線であり、かつ、打ち寄せる波が海岸に向けて進行してゆくいわゆる大きな孤立波となりやすく、その孤立波において波頭の崩壊域（breaking area）と崩壊直前域（area about to break）が連なるように同時に出現するような波が形成されやすいような遠浅の海底地形であることが必要とされる。なお、上記の孤立波とは、同じ地点において上下動を繰り返す振動波ではなく、波と波の間に間隔があり一つ一つの波が孤立して進行している波の意味である。

特にサーフィンに向いた波とは、孤立波の波頭の崩壊域から崩壊直前域の出現により波の断面があたかもチューブ状に巻き波となっているものである。サーファーはこのチューブ状の巻き波の波頭の崩壊域から崩壊直前域へ向けて滑ることによって、サーフィンをすることが可能となる。
このようなサーフィンに適した波が形成される海岸は自然条件が揃った箇所に限られており、世界中の何処でもサーフィンを楽しむということはできない。

そこで、従来技術において、プールにおいて人工的にサーフィンに適した人工波を造波し、プールにてサーフィンを楽しむことができるサーフィン用造波装置の開発が試みられてきた。
従来技術において、プールに人工波を造波する造波装置としては、以下のような種々の方式のものが知られている。

いわゆるフラップ式の造波装置がある。フラップ式の造波装置は、図２４に示すように、水槽の底部にヒンジで回動自在に下端を支持した半水没の鉛直状態の造波板を、ヒンジを支点にして往復揺動して波を発生させるものである。

また、いわゆるピストン式の造波装置がある。ピストンの造波装置は、図２５に示すように、軸に取付けられた半水没のピストンを、軸に沿って押し引きする往復運動をさせて波を発生させるものである。

また、空気圧縮式の造波装置がある。空気圧縮式の造波装置は、図２６に示すように、水槽の一方側に形成した貯気タンクに真空ポンプ又はブロアー等を設けて、空気の吸込み、吹出し等気圧によって貯気室内への空気と水の出入りによって水位を変動させて波を発生させるものである。

また、タンクチャンバー式の造波装置がある。タンクチャンバー式の造波装置は、図２７に示すように、水槽の一方側に形成した貯水タンクの下部にゲートを設け、ポンプ等によって貯水タンク内のある高さまで水を貯めた後に、ゲートを瞬間的に開放し貯水を水槽内に落下して波を発生させるものである。

また、水流ノズル噴射式の造波装置がある。水流ノズル噴射式の造波装置は、図２８に示すように、水を加圧してノズルより噴出して波を発生する造波装置である。

特開平１１−２９９０４号 特開２００１−７０４９７号公報

しかし、従来技術に述べた種々の造波装置は、サーフィンに適した波の造波装置という観点からはそれぞれ以下のような問題があった。

まず、フラップ式の造波装置で形成される波は、プールの水をその場で大きく上下させるいわゆる上下動の波であり、孤立して進行していく進行波ではない。そのため、サーフィンに適したような崩壊域から崩壊直前域の波頭が連なるようないわゆるチューブ状の巻き波を形成することはできないものである。そのため幾ら装置の規模を大きくして動力を大型化させてもサーフィンに適した巻き波を形成できない。もっとも、フラップ式の造波装置で大きな波を起こす場合は、フラップを大きくし、水深を深くする必要があるが、プール断面の水量を動かすために動力過大となってしまい機構も複雑化するという問題も発生する。

次に、ピストン式の造波装置で形成される波は、フラップ式と同様、プールの水を上下に押すため、その場で大きく上下させるいわゆる上下動の波であり、孤立して進行していく進行波ではない。そのため、サーフィンに適したような崩壊域から崩壊直前域の波頭が連なるようないわゆるチューブ状の巻き波を形成することはできないものである。そのため幾ら装置の規模を大きくして動力を大型化させてもサーフィンに適した巻き波を形成できない。

同様に、空気圧縮式の造波装置もピストン式と同様、プールの水を上下に押すため、その場で大きく上下させるいわゆる上下動の波であり、孤立して進行していく進行波ではない。そのため、サーフィンに適したような崩壊域から崩壊直前域の波頭が連なるようないわゆるチューブ状の巻き波を形成することはできないものである。また、大型真空ポンプを使用するため、大きい波を起こすにはエネルギー効率が良いとは言えない。

タンクチャンバー式の造波装置は、貯水した水の放出方向が問題となるが、基本的にはプールに立設したタンクチャンバーの直下に水を落とすものであるため、水の重量の影響により、やはりその場で大きく上下させるいわゆる上下動の波として伝わり、孤立して進行していく進行波とはならない。そのため、サーフィンに適したような崩壊域から崩壊直前域の波頭が連なるようないわゆるチューブ状の巻き波を形成することはできないものである。また、ポンプで揚水してタンクに貯水するため、エネルギー効率が良いものとは言えない。

次に、水流ノズル噴射式の造波装置では、本物の巻き波は形成することができず、山なりに成型されている装置の曲面上を滑るだけであり、サーフィンに適したような崩壊域から崩壊直前域の波頭が連なるようないわゆるチューブ状の巻き波を形成することはできないものである。

そこで、上記課題を解決するため、本発明は、従来の造波装置では形成が難しかったサーフィンに適した崩壊域から崩壊直前域の波頭が連なるようないわゆるチューブ状の巻き波を造波できるサーフィン用造波装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のサーフィン用造波装置は、前方が開放され、少なくとも底部と側面板を備え、内部空間の一部に水を捉えることができる水搬送器と、前記水搬送器の少なくとも一部をプール喫水線下に沈めた状態で、前記プールの遊技エリアに対して前記水搬送器の前面を対向させるように前記水搬送器を支持する支持構造と、前記水搬送器の前面が前記遊技エリアに対向して前記プール喫水線下に沈んだ状態のまま、前記水搬送器を前記遊技エリアに向けて前方に移動する軌道に沿って前記水搬送器を前方に移動させる搬送系装置を備え、前記水搬送器の移動により前記水搬送器で捉えた水を前方に運んで放出するサーフィン用造波装置である。

上記構成によれば、プールの水のうち、水搬送器の中に捉えられた水のみが水搬送器の前方移動に伴って前方に長く押し出されて放出され、その前方に放出された水の運動エネルギーは進行波として前方に伝搬して行くので、簡単に孤立した進行波を形成することができる。プールの水のうち比較的に上部付近の水を水搬送器で捉えて前方に運ぶように勢いを付けて押し出すので、本発明ではこの方式を“キャリー式造波装置”と名付ける。なお、本発明のキャリー式造波装置であれば、水搬送器の側面は側面板が立設されたものであるため、側方の水面と立設された側面板の境界面において乱流はほとんど発生せず、乱れが小さい品質の良い孤立した進行波を形成することができる。また、押し出す水の水量は進行波として打ち出される量のみであるため、動力エネルギーのほとんどが進行波に対する運動エネルギーに変換することができ、水面上を進行する波以外の水中や後方や側方にある水に対して無駄に与えられるエネルギーを抑えることができ、エネルギー効率が高いものとなる。

なお、水搬送器の構造として以下のタイプがある。
一つのタイプは、水搬送器が複数個であり、遊技エリアに対して各々の水搬送器の前面を対向させるよう水搬送器を幅方向に一列に並べて支持したものである。このタイプであっても複数個の水搬送器が一列に並んで同期して前方に移動すれば、一つの大きな進行波を形成することができる。また、水搬送器同士の接合面には隙間がなければ乱流が生じることが抑えられ、乱れが小さい品質の良い孤立した進行波を形成することができる。

もう一つのタイプは、水搬送器が単数であり、その幅が前方に送り出すべき波の幅に相当するものであるが、水搬送器の内部において前面に直交するよう立設した一又は複数の仕切り板を備えたものである。このタイプであっても適切な間隔で立設された仕切り板があるため横方向への乱流の発生や伝搬を抑制することができ、乱れが小さい品質の良い孤立した進行波を形成することができる。

次に、本発明のキャリー式造波装置における搬送系装置について述べる
搬送系装置についても種々のタイプがある。
一つは、搬送系装置がケーブル式搬送装置である。動力部と、動力部の動力で移動するケーブルと、水搬送器がケーブルの移動に従動するよう水搬送器とケーブルを接続する接続部を備えたものである。
ケーブルはプールの水中を通す必要はなく、装置構成が簡単にできる上、水抵抗を受けないためケーブルの動力を効率よく水搬送器に伝達することができる。

ケーブルの配設にも様々な構成が可能である。
例えば、動力部が水搬送器の後方に設置されており、水搬送器の前方にケーブル折り返し部を設けた構造であり、かつ、ケーブルを、動力部−水搬送器との接続部−ケーブル折り返し部−動力部へ循環させたものがある。このように循環型とすると、水搬送器の前進運動、後進運動ともに可逆的に行うことができる。

なお、ケーブルの配設として、水搬送器一つ当たりに対して搬送系装置が複数系統あり、水搬送器につながる接続部も複数あり、水搬送器が当該複数系統の搬送系装置のケーブルに従動するものである。
例えば、水搬送器一つ当たりに対して搬送系装置が左右２系統あり、水搬送器に対する接続部も左右一対あり、水搬送器が左右２系統の搬送系装置のケーブルによって従動するものとすることができる。このように水搬送器に対して左右均等に接続箇所を設けて従動させることにより、水搬送器の移動姿勢が水平方向にぶれることなく、バランス良く遊技エリアに対する進行波を形成することができる。

また、接続部の水搬送器への接続箇所として上下一対あれば、水搬送器が上側の接続部を介した従動運動と、下側の接続部を介した従動運動により移動するものとすることができる。このように水搬送器におけるケーブルへの従動箇所を上側と下側の２ヶ所に設けることにより水搬送器の移動姿勢が上下方向にぶれることなく、バランス良く遊技エリアに対する進行波を形成することができる。

搬送系装置の別のタイプは、レール式搬送装置である。
搬送系装置として、軌道に沿うよう設けられたレール機構と、レール機構と水搬送器の間に介在して水搬送器に駆動力を与える駆動装置を備えたものがある。レール式搬送装置であっても水搬送器を所定の姿勢に保ちつつ前方に押し出すよう構成することが可能である。ただし、レール式搬送装置はケーブル式搬送装置に比べて装置構成が大きくなる。レール機構を水上に設けるためにはプールサイドにレール機構を設置する必要がある。

次に、本発明のキャリー式造波装置の装置全体の壁面を囲む側壁の工夫について述べる。
水搬送器の幅が、プールの幅全体と略等しいものであればプールの側壁があるが、かならずしも設置環境において、プールの幅全体にわたる水搬送器ではないことも想定される。この場合、水搬送器の最外面には側面板があるが、さらにその側方に位置する水面との間で摩擦などによる乱流が生じないよう、水搬送器が移動する移動範囲全体の側面にわたって立設した側壁を設ける工夫が可能である。

次に、本発明のサーフィン練習設備について述べる。
本発明のサーフィン練習設備は、プールに上記した本発明のキャリー式造波装置を設置し、さらにプールの底面に工夫を加え、水搬送器が移動する移動範囲から続く平坦部と、その平坦部に続いて遊技エリアの開始位置付近に上り勾配のスロープ部を設けたものとする。そして当該スロープ部の配置において、水搬送器が移動する移動方向に対して角度を付けたものとする。
物理的に、平坦部から立ち上がるスロープ部を設けることにより深さが浅くなる分速度が遅くなる。スロープを通過して行く間、波の前後方向の速度差が蓄積してゆき、波の背面側が前面側に覆いかぶさるようにいわゆるチューブ状の巻き波が形成されていき、ついには波頭が前方に向けて崩壊してゆく。ここで、スロープ部が、水搬送器に対向するよう頂点を有する略三角形状であれば、三角形の頂点に対応する位置から速度が遅くなり始め、三角形の辺に向けて順に速度が遅れてゆくような波となり、一つの進行波において、最も早く崩壊域が生じるのが当該頂点に相当する箇所であり、その崩壊域から連続するように横方向に次々と崩壊してゆき、崩壊域と崩壊直前域の波頭が連なるようなサーフィンに適したチューブ状の巻き波が造波される。

本発明にかかるキャリー式サーフィン用造波装置によれば、プールの水のうち、水搬送器の中に捉えられたプールの喫水線下の水のみが水搬送器の移動に伴って前方に長く押し出され、簡単に孤立した進行波を形成することができる。また、本発明のサーフィン練習設備において、プールの遊技エリアの開始位置付近に上り勾配のスロープ部を設ければ、スロープを通過するうちに進行波の速度が遅くなり、一つの進行波において、崩壊域から崩壊直前域の波頭が連なるようなサーフィンに適したチューブ状の巻き波が造波される。

本発明のキャリー式サーフィン用造波装置による造波の原理を端的に説明する図である。 従来技術におけるフラップ式造波装置による造波の原理を端的に説明する図である。 従来技術におけるピストン式造波装置による造波の原理を端的に説明する図である。 従来技術における空気圧縮式造波装置による造波の原理を端的に説明する図である。 従来技術におけるタンクチャンバー方式造波装置による造波の原理を端的に説明する図である。 水中を移動する移動体の背面にできる乱流による阻害を説明する図である。 実施例１にかかる本発明のサーフィン用造波装置の基本構成を示す図である。 水搬送器１１０の構成例を示した図である。 （ａ）は水搬送器１１０が複数個（ｎ個）であるケースである。（ｂ）は水搬送器１１０が単数のケースである。 ケーブル式搬送系装置１３０ａの一例を示す図である。 ケーブル式搬送系装置１３０ａにおいて水搬送器１１０が前進運動する様子を示す図である。 ケーブル式搬送系装置１３０ａにおいて水搬送器１１０が後進運動する様子を示す図である。 ケーブル式搬送系装置１３０ｂの一例を示す図である。 ケーブル式搬送系装置１３０ｂにおいて水搬送器１１０が前進運動する様子を示す図である。 ケーブル式搬送系装置１３０ｂにおいて水搬送器１１０が後進運動する様子を示す図である。 水搬送器１１０の側面に設けるガイドレール１３５を簡単に示す図である。 レール式搬送装置１３０ｂを簡単に示した図である。 駆動装置１３８を正回転させ、ガイドレール１３５上を前方に向けて自走して前進運動する様子を示す図である。 駆動装置１３８を逆回転させ、ガイドレール１３５上を後方に向けて自走して後進運動する様子を示す図である。 本発明のサーフィン練習設備のプール２００の底が分かりやすいよう示した図である。 スロープ部２２０の形状が斜めに走るように設けられた例を示す図である。 本発明のサーフィン用造波装置１００とプール２００によるサーフィン練習設備全体のイメージを示す図（その１）である。 本発明のサーフィン用造波装置１００とプール２００によるサーフィン練習設備全体のイメージを示す図（その２）である。 従来技術におけるフラップ式の造波装置の構成を簡単に示す図である。 従来技術におけるピストン式の造波装置の構成を簡単に示す図である。 従来技術における空気圧縮式の造波装置の構成を簡単に示す図である。 従来技術におけるタンクチャンバー式の造波装置の構成を簡単に示す図である。 従来技術における水流ノズル噴射式の造波装置の構成を簡単に示す図である。

以下、本発明のキャリー式サーフィン用造波装置およびサーフィン練習設備の実施例を説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
まず、本発明のキャリー式サーフィン用造波装置による造波の原理を説明し、次に、実施例として具体的な装置構成の例を挙げる。

図１は、本発明のキャリー式サーフィン用造波装置による造波の原理を端的に説明する図である。比較上、図２から図５に従来のフラップ式の造波装置や、ピストン式の造波装置、タンクチャンバー式の造波装置による造波の例を挙げた。
それぞれの図において（ａ）は水中での様子が分かりやすいように縦断面で示している。（ｂ）は上面から見た様子の図となっている。それぞれの図において、右側が水搬送器１１０の初期状態、中央が水搬送器１１０の加速中の状態、左側が水搬送器１１０の停止直後の状態を示している。
図１に示すように、本発明のキャリー式サーフィン用造波装置は、プールの水のうち水搬送器１１０の中に捉えられたプールの喫水線下の水を水搬送器１１０の前方移動に伴って前方に長く移動して押し出すものである。前方に放出された水の運動エネルギーはそのまま孤立した進行波として伝搬してゆく。

特にサーフィンに向いた波とは、孤立波の波頭の崩壊域から崩壊直前域の出現により波の断面があたかもチューブ状に巻き波となっているものである。これは孤立進行波が徐々に速度を落としてゆくことで形成されるため、チューブ状の巻き波を造波する上では孤立進行波の造波が前提となる。本発明のキャリー式造波装置の造波原理によれば、サーフィンに適した孤立進行波を形成でき、波頭の崩壊域から崩壊直前域へ向けて滑ることによって、サーフィンをすることが可能となる。

なお、本発明のキャリー式造波装置では、押し出す水の水量はほぼすべて孤立進行波として打ち出される水量となるため、動力エネルギーのほとんどが進行波に対する運動エネルギーに変換することができ、水面上を進行する波以外の水中や後方や側方にある水に対して無駄に与えられるエネルギーを抑えることができ、エネルギー効率が高いものとなることが分かる。

以下、比較上、従来技術の造波装置の造波原理を見る。
まず、従来技術におけるフラップ式造波装置は、図２に示すように、プール水中に設置されたフラップの往復運動によりプールの水全体に振動が伝搬するものであることが分かる。プールの水全体に運動エネルギーが分散する上、上下に振動する振動波であるため、孤立した進行波とはならない。

また、従来技術におけるピストン式造波装置は、図３に示すように、プールの水面に対して押し板を軸に沿って押し引きするもので、プールの水面一部に振動源がありその振動が水面や水中などの周囲に伝搬するものであることが分かる。プールの水面全体に運動エネルギーが分散する上、上下に振動する振動波であるため、孤立した進行波とはならない。

また、従来技術における空気圧縮式造波装置は、図４に示すように、プールの水面に対して空気圧縮タンクを対向させ、一気に圧縮空気を水中に放出することにより造波するものであり、プールの水面一部に振動源がありその振動が水面や水中などの周囲に伝搬するものであることが分かる。プールの水面全体に運動エネルギーが分散する上、上下に振動する振動波であるため、孤立した進行波とはならない。

また、従来技術におけるタンクチャンバー方式造波装置は、図５に示すように、タンクチャンバー直下のプール水面に対して大量の水を落下させるものであり、水の位置エネルギーが周囲の水の振動エネルギーに変換されてその運動エネルギーが伝搬して行くものであるため、プールの水全体に運動エネルギーが分散する上、上下に振動する振動波であるため、孤立した進行波とはならない。

上記の図１から図５の比較を見れば、本発明のキャリー式造波装置が、サーフィンに適した孤立進行波を形成する上で有利な方式であることが理解されよう。
ここで、本発明のキャリー式造波装置において、水搬送器１１０の前方移動距離がある程度長い方が前方に放出される水が孤立した進行波となりやすいが、その移動距離は、水搬送器１１０で捉える水の量や遊技エリアの広さなどに応じて設計すれば良い。

次に、乱流について考察する。
乱流の影響は無視することができず、進行波を乱して形を崩してしまう大きな要因となり得る。図６は水中を移動する移動体の背面に発生する乱流による造波の阻害を簡単に説明する図である。図６に示すように、水中を高速に移動する物体でその対向面積が大きい板体のようなものであれば、その前面の水面が盛り上がり圧力が増す一方、その背面の水面は瞬間的に水面が下がって窪みができ圧力が下がる。板体の前後の圧力差により板体が前進するのを阻害する力が働く。また、この後方の窪みに対して前方の盛り上がりの水面や周りの水面から水が流れ込もうとする。その流れ込んだ水は板体の背面に回り込む。板体はこの背面に回り込んだ水も引き剥がしながら前進しなければならないが、その際にも前進に対する一種の抵抗となる。このように、対向面積が大きな板体のような物体が水中を高速移動する際には大きなエネルギーを必要とする。
また、サーフィンに適した波は波頭が揃いつつも次々と横方向に略均等に遅れてゆくような連続性が必要であるところ、乱流はそのリズムを乱してしまう。そのため乱流が発生すると崩壊域から崩壊直前域の波頭が連なるようないわゆるチューブ状の巻き波の形成を阻害してしまう。
以上の理由から乱流の発生を抑制する必要がある。

本発明のキャリー式造波装置の場合、図１（ｂ）の上面から見た図に示すように、水搬送器１１０の側面は側面板を立設した形状であるため、側面板で水を切るように進むため、側面板とその外側の水面との境界面において乱流の発生が抑えられていることが分かる。つまり、乱れが小さい品質の良い孤立した進行波を形成することができる。

一方、従来技術におけるフラップ式造波装置は、図２（ｂ）に示すように、プール水中に設置された板状のフラップの往復運動によりフラップのエッジの周囲で激しく乱流が発生し、その乱流が周囲に伝搬するものであることが分かる。この乱流が造波した波を乱してしまう原因の一つとなり得る。

また、従来技術におけるピストン式造波装置についても、図３（ｂ）に示すように、プールの水面に対して押し引きする板状の押し板の往復運動により押し板のエッジの周囲で激しく乱流が発生し、その乱流が周囲に伝搬するものであることが分かる。この乱流が造波した波を乱してしまう原因の一つとなる。

また、従来技術における空気圧縮方式造波装置についても、図４（ｂ）に示すように、空気圧縮タンク直下のプール水面に対して圧縮空気を打ち出すものであり、一気に空気の運動エネルギーが周囲の水の振動エネルギーに変換されるため、様々な乱流が一気に発生し、その乱流が周囲に伝搬するものであることが分かる。この乱流が造波した波を乱してしまう原因の一つとなる。

また、従来技術におけるタンクチャンバー方式造波装置についても、図５（ｂ）に示すように、タンクチャンバー直下のプール水面に対して大量の水を落下させるものであり、一気に水の位置エネルギーが周囲の水の振動エネルギーに変換されるため、様々な乱流が一気に発生し、その乱流が周囲に伝搬するものであることが分かる。この乱流が造波した波を乱してしまう原因の一つとなる。

このように、乱流の発生という面から見ても、本発明のキャリー式造波装置の優れた優位性が理解されよう。
以下、本発明のキャリー式造波装置の実施例について説明する。

以下、本発明に係るサーフィン用造波装置およびサーフィン練習設備の構成例を、図面を参照しながら説明する。
図７は、実施例１にかかる本発明のサーフィン用造波装置の基本構成を示す図である。
図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は側面図となっている。なお、実際の装置では機械的構造強度を増強するため、支持構造体１２０の上面、底面、側面に適宜、補強用の壁面や柱構造物を設けることが好ましい。ここでは内部構造が分かりやすいようにそれら補強用の壁面や柱構造物の図示を省略している。

図７に示すように、本発明のキャリー式サーフィン用造波装置１００は、水搬送器１１０、支持構造体１２０と、搬送系装置１３０を備えた構造となっている。なお、図７は、１セットの水搬送器１１０、支持構造体１２０と、搬送系装置１３０の基本構造を図示しており、後述するように図７に示した基本構造を複数セット幅方向に並列に設けることは可能である。

水搬送器１１０は、内部空間の一部に水を捉えることができるものである。前方が開放された少なくとも底部と側面板を備えた箱状のものとなっている。
図８は水搬送器１１０の構成例を示した図である。図８に示す構成例では、底面がやや前方に向けて傾斜を持っており、背面もやや傾斜をもったものとなっている。この略箱状の水搬送器１１０の下方をプールの喫水線に沈めることにより内部空間に水が入り、水搬送器１１０を前方に進めることにより内部空間に水を捉えたまま水を前方に運ぶことができる。

水搬送器１１０の幅については、遊技エリアに造波する波の幅と照らし合わせて決める必要がある。本発明のキャリー式サーフィン用造波装置１００から打ち出された波は前方に進行する孤立進行波であるため、波の幅は広がらずにそのままの幅で前方に進む。このことから、遊技エリアに到達させる波の幅を考慮して、水搬送器１１０の数とそれぞれの幅を決める必要がある。すべての水搬送器１１０の幅の総計が遊技エリアに到達させる波の幅となるように設計すれば良い。

以下に水搬送器１１０の数と幅の例を幾つか挙げる。
図９（ａ）は、水搬送器１１０が複数個（ｎ個）であるケースである。遊技エリアに対して各々の水搬送器１１０−１〜１１０−ｎの前面を対向させるように幅方向に一列に並べて支持した状態となっている。それぞれの幅はｗ１〜ｗｎである。この配置において水搬送器１１０−１〜１１０−ｎを一列に並べたまま一斉に前方に押し出せば、打ち出された波の幅Ｗは下記となる。
Ｗ＝ｗ１＋ｗ２＋・・・＋ｗｎ
このＷが遊技エリアに到達すべき波の幅Ｗ０となるよう設計すれば良い。

図９（ｂ）は、水搬送器１１０が単数であるケースである。この場合、遊技エリアに到達すべき波の幅がＷ０とすると、水搬送器１１０の幅Ｗが、Ｗ＝Ｗ０となるよう設計すれば良い。なお、Ｗが１０ｍを超えるような規模になってくると、図９（ｂ）に示すように、水搬送器１１０の内部において一又は複数の仕切り板１１１を設けることが好ましい。適切な間隔で立設された仕切り板１１１があれば、幅広の波の各部の進行方向が揃うように整えることができ、また、横方向への乱流の発生や伝搬を抑制することができ、乱れが小さい品質の良い孤立した進行波を形成することができるからである。

次に、支持構造体１２０を説明する。
支持構造体１２０は、水搬送器１１０や搬送系装置１３０など全体を支える支持構造物である。支持構造物１２０の幅や長さは、水搬送器１１０の幅と水搬送器１１０の移動長がカバーできるよう適宜設計して決めれば良い。
ただし、水搬送器１１０は内部に水を保持したまま勢い良く前方に移動するため、それを支持する支持構造物１２０は耐え得る機械的構造強度が得られるように設計する必要がある。
なお、支持構造体１２０において、水搬送器１１０が移動する移動範囲全体の側面にわたって立設した側壁を設けることも可能である。図７は内部の構造が良く分かるように側壁の図示を省略している。

次に搬送系装置１３０を説明する。
搬送系装置１３０は、前方に向けた軌道に沿って水搬送器１１０を前方に移動させる機構である。水搬送器１１０はその前面が遊技エリアに対向した状態で、かつ、水搬送器１１０の下方がプール喫水線下に沈んだ状態のまま、搬送系装置１３０により前方に運ばれる。

搬送系装置１３０には複数のタイプがあり得る。
まず、ケーブル式の搬送装置を説明する。
図１０は、ケーブル式搬送系装置１３０ａの一例を示す図である。
ケーブル式搬送系装置１３０ａの構成を示すため、図７に比べてさらに支持構造体１２０の一部の図示を省略している。
ケーブル式搬送系装置１３０ａは、動力部１３１、ケーブル１３２、接続部１３３、折り返し部１３４を備えた構造となっている。
なお、この構成例では、一つの水搬送器１１０に対してケーブル式搬送系装置１３０ａが左右２系統設けられている例となっている。

動力部１３１はケーブルに引張力を与える動力源である。なおこの例ではケーブル１３２が循環型であるため、定滑車のホイールのようにケーブル１３２に対して動力を伝達するものである。
動力部１３１の設置場所は限定されないが、この構成例では、動力部１３１は水搬送器１１０の後方、つまり、プールの遊技エリアとは反対側に設置している。動力部１３１を水搬送器１１０の前方、つまりプールの遊技エリア側に設置すると、ケーブル１３２がプール側に張り巡らされてしまい、サーフィン利用者の近くにケーブル１３２が位置してしまいプレイに邪魔となる。動力部１３１が水搬送器１１０の後方、つまり、プールの遊技エリアとは反対側であり、かつ後述する折り返し部１３４が遊技エリアよりも手前側であれば、ケーブル１３２が遊技エリアには掛からず、サーフィン利用者のプレイを邪魔することがない。

ケーブル１３２は、動力部１３１の動力を受けて引張力を水搬送器１１０に伝達する媒体である。丈夫なワイヤーなどが好ましい。
なお、この構成例では、ケーブル１３２は、折り返し部１３４で折り返されて上下二段になって循環しているため、上段ラインと下段ラインがある。この構成例では、上側ラインが水搬送器１１０の上辺の接続部１３３を通過し、下側ラインは水搬送器１１０の背面を貫くものとなっている。なお、下側ラインが水搬送器１１０の背面を貫くことは必須ではないが、ケーブル１３２が背面を貫くことで移動中の水搬送器１１０が上下左右にぶれにくいよう姿勢を整えることができる。

接続部１３３は、水搬送器１１０がケーブル１３２の移動に従動するよう水搬送器１１０とケーブル１３２を接続するものである。この構成例では水搬送器１１０の上辺に設けられている。ケーブル１３２が移動するとその動きに応じて水搬送器１１０が移動することとなる。
なお、接続部１３３により水搬送器１１０に動力が伝わるため接続箇所のバランスが良いように配置することが好ましい。例えば、接続部１３３が一つの水搬送器１１０に対して左右均等になる位置に設けることが好ましい。また、上下方向にも複数設けることも可能である。

折り返し部１３４は、水搬送器１１０の前方で、かつ遊技エリアよりも手前に設けたケーブルを折り返す構造物である。例えば、定滑車のようにケーブルの移動方向を転換させるものである。折り返し部１３４の設置場所は水搬送器１１０の移動エリアのすぐ先に設けておけば良い。支持構造体１２０の一部に取り付けて設置しても良い。

図１０に示したケーブル式搬送系装置１３０ａでは、ケーブル１３２が、動力部１３１−接続部１３３−ケーブル折り返し部１３４−動力部１３１へ循環するように張られていることが分かる。ケーブル１３２が循環しているので、水搬送器１１０の前進運動、後進運動が可逆的に可能となっている。

図１１は、動力部１３１を正回転させ、ケーブル１３２に対して、水搬送器１１０が前進する方向に引張力を与え、水搬送器１１０が前進運動する様子を示している。この場合、下段ラインのケーブル１３２は水搬送器１１０を貫通しており、下段ラインのケーブル１３２の動き（図中左から右）と水搬送器１１０の動き（図中右から左）は逆方向になっている。
一方、図１２は、動力部１３１を逆回転させ、ケーブル１３２に対して、水搬送器１１０が後進する方向に引張力を与え、水搬送器１１０が後進運動する様子を示している。この場合も、下段ラインのケーブル１３２の動き（図中右から左）と水搬送器１１０の動き（図中左から右）は逆方向になっている。
このように、ケーブル１３２に対する引張方向を切り替えることにより、水搬送器１１０の前進運動、後進運動を可逆的に実行できる。
なお、キャリー式造波装置１００は、プールの遊技エリアには掛かっていないのでサーフィン利用者のプレイを阻害しない。

図１３は、図９に示したケーブル式搬送系装置１３０ａと同じくケーブル式搬送系装置１３０ｂであるが、配置が異なる構成のものである。図１３に示すように、このケーブル式搬送系装置１３０ｂの構成では折り返して上下二段になっているケーブルの下段ライン側に水搬送器１１０が固定された構成となっている。なお、上段ライン側はスプロケットを介して通されている。ケーブル１３２が、動力部１３１−ケーブル折り返し部１３４−接続部１３３−動力部１３１へ循環するものとなっている。
この構成例の場合、図１４に示すように、動力部１３１を正回転させ、ケーブル１３２に対して、水搬送器１１０が前進する方向に引張力を与えれば、水搬送器１１０が前進運動する。この場合、下段ラインのケーブル１３２の移動方向と水搬送器１１０の移動方向は同じになっており、下段ラインのケーブル１３２の動き（図中右から左）と水搬送器１１０の動き（図中右から左）は同方向になっている。

また、図１５に示すように、動力部１３１を逆回転させ、ケーブル１３２に対して、水搬送器１１０が後進する方向に引張力を与えれば、水搬送器１１０が後進運動する。この場合も、下段ラインのケーブル１３２の動き（図中左から右）と水搬送器１１０の動き（図中左から右）は同方向になっている。
このように、ケーブル１３２に対する引張方向を切り替えることにより、水搬送器１１０の前進運動、後進運動を可逆的に実行できる。

次に、搬送系装置１３０による水搬送器１１０の搬送を安定させるためにガイドレールを設ける工夫について述べる。
図１０、図１３いずれの構成であってもケーブル１３２を介して水搬送器１１０に対する張力が印加されて水搬送器１１０が移動するが、水搬送器１１０の移動が揺れることなく正確な軌跡に沿って移動するよう、ガイドレールを設ける。
図１６は、水搬送器１１０の側面に設けるガイドレール１３５を簡単に示す図である。分かりやすいように水搬送器１１０の片側のレールコマ１３６の付近のみを取り出して示している。
図１６（ａ）はガイドレール１３５が１本であり、レールコマ１３６が上下２つで挟み込んでいるいわゆるモノレールタイプのものである。左側にある水搬送器１１０に金具を介してレールコマ１３６が取り付けられており、ガイドレール１３５がレールコマ１３６が通るべき移動軌跡に沿って敷設されている。
図１６（ｂ）はガイドレール１３５が上下２本であり、上下２つのレールコマ１３６がそれぞれに沿うように配置されている。左側にある水搬送器１１０に金具を介してレールコマ１３６が取り付けられており、２本のガイドレール１３５が各々のレールコマ１３６が通るべき移動軌跡に沿って敷設されている。
図１６（ｃ）は図１６（ｂ）と同様、ガイドレール１３５が上下２本であり、上下２つのレールコマ１３６がそれぞれに沿うように配置されている構成であるが、さらに側方にガイドレールが設けられており、上下左右ともガイドされておりさらに安定度を増すように工夫されている。

次に、搬送系装置として異なる他の方式も可能である。
以下、搬送系装置としてモーター駆動式の搬送系装置１３０ｃを説明する。
図１７は、モーター駆動式の搬送系装置１３０ｃを簡単に示した図である。
図１７に示したモーター駆動式の搬送系装置１３０ｃは、ガイドレール１３５と、駆動装置１３８と接続部１３９を備えたものとなっている。ケーブル１３２による搬送とは異なり、駆動装置１３８が搭載された水搬送器１１０のみで自走が可能となっている。

ガイドレール１３５は、水搬送器１１０の軌道を与えるものである。この構成例ではプールサイドに設けられている。

駆動装置１３８は、ガイドレール１３５と水搬送器１１０の間に介在して水搬送器１１０に駆動力を与える装置である。この例では、ガイドレール１３５上を自走する車輪付きのモーター装置となっている。この構成例では車輪が２つあり、それぞれレールの上面と下面を掴むようないわゆるモノレール型の駆動装置となっている。

接続部１３９は、駆動装置１３８と水搬送器１１０とを接続するものである。接続部１３９を介して水搬送器１１０は駆動装置１３８に従動する。

図１８は、駆動装置１３８を正回転させ、ガイドレール１３５上を前方に向けて自走して前進運動する様子を示している。
一方、図１９は、駆動装置１３８を逆回転させ、ガイドレール１３５上を後方に向けて自走して後進運動する様子を示している。
このように、駆動装置１３８の走行方向を切り替えることにより、水搬送器１１０の前進運動、後進運動を可逆的に実行できる。

なお、搬送系装置には別のタイプも可能である。例えば、押し出し式搬送装置も可能である。押し出し軸が繰り出される仕組みのもので、水搬送器１００の後方を押し出すように水搬送器１１０を移動させるものがある。
以上が、サーフィン用造波装置１００の基本的な構成である。

次に、本発明のサーフィン練習設備のプール２００側における工夫について述べる。
上記のサーフィン用造波装置により孤立した進行波が形成され、プールの遊技エリアに到達するが、その波において波頭の崩壊域から崩壊直前域が出現して波の断面があたかもチューブ状になる巻き波が形成されやすいよう、プールの底に工夫を加える。

図２０は、本発明のサーフィン練習設備のプール２００の底が分かりやすいよう示した図である。平面図となっている。
図２０に示すように、プール２００の底面は、平坦部２１０とスロープ部２２０と台状部２３０を備えたものとなっている。なお、プール２００の中央には遊技エリア２０１がある。

平坦部２１０は、水搬送器１１０が移動する移動範囲から続く平坦な部分である。サーフィン用造波装置の前方に広がっている。この平坦部２１０ではプールの水深が比較的深いものとなっている。

スロープ部２２０は、平坦部２１０に続いて遊技エリア２０１の開始位置付近に設けられた上り勾配のスロープである。このスロープ部を経ることにより徐々にプールの水深が浅くなってゆく。

ここで、スロープ部２２０は進行波の方向に対して平行に設けられているのではなく、角度が付けられている。
つまり、スロープ部２２０は水搬送器１１０が移動する移動方向に対して角度が付けられている。図２０の例では、スロープ部２２０は略三角形状になっている。このようにスロープ部２２０の配置に角度が付けられていることにより、進行波が進行してくると最短でスロープ部２２０のエリアに到達した波はその水深が浅くなり始め、先にスロープ部２２０を通過してゆく。その隣接する波が次いでスロープ部２２０に掛かり始め、さらにその隣接する波が次いでスロープ部２２０に掛かり始める。このように進行波の水深変化が一方から他方へ徐々に起こることとなる。

台状部２３０は、スロープ部２２０を経て底が浅くなっている台状の部分である。この台状の部分に遊技エリア２０１がある。なお、台状部２３０の奥側はプールの端部に近付くので遊技エリア２０１とはしない。
チューブ状の巻き波が形成されやすくなる理由は以下のように説明できる。

波の速さはプールの水の深さの影響を受ける。
物理的に、水の深さが深いほど波の速度が速く、浅いほど波の速度が遅くなることが知られている。そのため、平坦部２１０から立ち上がるスロープ部２２０を設けることにより深さが浅くなってゆく分速度が遅くなってゆく。スロープ部２２０を通過して行く間、波の前後方向の速度差が蓄積してゆき、波の背面側が前面側に覆いかぶさるようにいわゆるチューブ状の巻き波が形成されていき、ついには波頭が前方に向けて崩壊してゆく。

ここで、スロープ部２２０が、頂点を有する略三角形状であるので、三角形の頂点に対応する位置から速度が遅くなり始め、三角形の辺に向けて順に速度が遅れてゆくような波となる。一つの進行波において、最も早く崩壊域が生じるのが当該頂点に相当する箇所であり、その崩壊域から連続するように横方向に次々と崩壊してゆき、崩壊域と崩壊直前域の波頭が連なるようなサーフィンに適したチューブ状の巻き波が造波される。この場合、三角形の頂点を境にして左右に分かれてゆく左右一対のチューブ状の巻き波が形成される。

スロープ部２２０の形は、進行波に対して角度が付いておれば良く、様々な形状があり得る。図２１の例は、スロープ部２２０の形状が、斜めに走るように設けられた例である。この例では、プールの一方から他方へ向けて１つのチューブ状の巻き波が形成されるようになる。

最後に、図２２および図２３に本発明のサーフィン用造波装置１００とプール２００によるサーフィン練習設備全体のイメージを示す。
この構成例では、本発明のサーフィン用造波装置１００を４セット分、左右一列に並べたものとなっている。サーフィンを楽しむためには遊技エリアの幅はある程度広く、形成されるチューブ状の巻き波の長さもある程度長いものとする必要があり、このように複数セットのサーフィン用造波装置１００を一列に並べた構成も好ましいと言える。

以上、本発明のサーフィン用造波装置の構成例における好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。

本発明のサーフィン用造波装置は、屋内または屋外に設置する人工サーフィン用造波装置などに広く適用することができる。

１００ サーフィン用造波装置
１１０ 水搬送器
１２０ 支持構造体
１２１ 側壁
１３０ 搬送系装置
１３１ 動力部
１３２ ケーブル
１３３ 接続部
１３４ 折り返し部
１３７ レール機構
１３８ 駆動装置
１３９ 接続部

Claims (12)

1. プールの遊技エリアにサーフィン用の波を造る造波装置であって、
   前方が開放され、少なくとも底部と側面板を備え、内部空間の一部に水を捉えることができる水搬送器と、
   前記水搬送器の少なくとも一部をプール喫水線下に沈めた状態で、前記プールの遊技エリアに対して前記水搬送器の前面を対向させるように前記水搬送器を支持する支持構造と、
   前記水搬送器の前面が前記遊技エリアに対向し、前記水搬送器の少なくとも一部が前記プール喫水線下に沈んだ状態のまま、前記遊技エリアに向けて前方に移動する軌道に沿って前記水搬送器を前方に移動させる搬送系装置を備え、
   前記水搬送器の移動により前記水搬送器で捉えた水を前方に運んで放出するサーフィン用造波装置。
2. 前記水搬送器が複数個であり、前記遊技エリアに対して各々の前記水搬送器の前面を対向させるよう、前記水搬送器を幅方向に一列に並べて支持したものであることを特徴とする請求項１に記載のサーフィン用造波装置。
3. 前記水搬送器が単数であり、その幅が前方に送り出すべき波の幅に相当するものであり、前記水搬送器の内部において、前面に直交するよう立設した一又は複数の仕切り板を備えたものであることを特徴とする請求項１に記載のサーフィン用造波装置。
4. 前記搬送系装置がケーブル式搬送装置であり、動力部と、前記動力部の動力で移動するケーブルと、前記水搬送器が前記ケーブルの移動に従動するよう前記水搬送器と前記ケーブルを接続する接続部を備えたものである請求項１から３のいずれか１項に記載のサーフィン用造波装置。
5. 前記動力部が前記水搬送器の後方に設置されており、前記水搬送器の前方にケーブル折り返し部を設けた構造とし、前記ケーブルが前記動力部−前記接続部−前記ケーブル折り返し部−前記動力部へ循環するものであり、前記水搬送器の前進運動、後進運動が可逆的に可能である請求項４に記載のサーフィン用造波装置。
6. 前記動力部が前記水搬送器の後方に設置されており、前記水搬送器の前方にケーブル折り返し部を設けた構造とし、前記ケーブルが前記動力部−前記ケーブル折り返し部−前記接続部−前記動力部へ循環するものであり、前記水搬送器の前進運動、後進運動が可逆的に可能である請求項４に記載のサーフィン用造波装置。
7. 前記水搬送器一つ当たりに対して前記搬送系装置が複数系統あり、前記水搬送器につながる前記接続部も複数あり、前記水搬送器が当該複数系統の前記搬送系装置のケーブルに従動するものであることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載のサーフィン用造波装置。
8. 前記搬送系装置が、前記水搬送器が通過する軌跡に沿って敷設されたガイドレールと、前記ガイドレール上を走行するガイドコマを備え、前記水搬送器に前記ガイドコマを取り付けた構成とした請求項４から７のいずれか１項に記載のサーフィン用造波装置。
9. 前記搬送系装置がレール式搬送装置であり、前記軌道に沿うよう設けられたレール機構と、前記レール機構と前記水搬送器の間に介在して前記水搬送器に駆動力を与える駆動装置を備えたものである請求項１から３のいずれか１項に記載のサーフィン用造波装置。
10. 前記水搬送器が移動する移動範囲全体の側面にわたって立設した側壁を設けたことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のサーフィン用造波装置。
11. 請求項１から９のいずれか１項に記載のサーフィン用造波装置と、プールを備え、前記プールの底面が、前記水搬送器が移動する移動範囲から続く平坦部と、前記平坦部に続いて前記遊技エリアの開始位置付近に設けられた上り勾配のスロープ部を備え、前記スロープ部が、前記水搬送器が移動する移動方向に対して角度をなして形成されたものであることを特徴とするサーフィン練習設備。
12. 前記スロープ部が、前記水搬送器に対向するよう頂点を有する略三角形状であることを特徴とする請求項１１に記載のサーフィン練習設備。