KR20240042462A - 파동 발생 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

파도 발생 장치(wave generating installation)(100)는 수중에 파도를 발생시키도록 구성되고 직립 회전축을 중심으로 회전하도록 구성된 캐러셀(carousel)(102)을 포함한다. 파도 형성기(wave former)(120)는 상기 캐러셀에 대해 고정되어 상기 캐러셀과 함께 회전하도록 구성되며, 유입되는 물줄기(stream of water)를 정재파(standing wave)로 형성하도록 구성된다. 물 배출구(water outlet)(110)는 상기 파도 형성기로부터 이격되며, 물줄기를 상기 파도 형성기를 향해 상기 캐러셀의 부분 위로 향하게 하도록 구성된다. 물 펌프(140)는 물 도관을 통해 상기 물 배출구에 연결되어 상기 물줄기를 생성한다. 상기 장치는 상기 물줄기를 상기 파도 형성기를 향해 회전하는 캐러셀 위로 향하게 하도록 구성되어, 상기 캐러셀에 대해서는 정재파이지만 상기 캐러셀과 함께 회전하는 파도를 발생시킨다.

Description

파동 발생 장치 및 방법

본 발명은 넓게는 인공 파도 발생(artificial wave generation)에 관한 것으로서, 구체적으로는 (예를 들어, 수상 스포츠 또는 레크레이션에 사용하기 위한) 파도 발생 장치 및 방법(wave generating installation and method)에 관한 것이다.

본 출원인은 파도 형성기(wave former)로서의 역할을 하는 적어도 하나의 램프(ramp) 또는 베인(vane)을 가진 회전 플랫폼(일반적으로 캐러셀(carousel)로 지칭됨)을 사용하여 인공 파도를 실험한 Wave Gardens(스페인 회사)의 기존 장치를 알고 있다. 이 장치는 큰 수역(body of water)(예를 들어, 호수 또는 풀(pool))에 배치되고 캐러셀이 회전하여 파도 형성기가 물을 관통하도록 구동시킨다. 파도 형성기가 물을 관통하여 회전하면서 (제설기와 같은 효과로) 파도를 생성한다.

이 장치의 단점은 캐러셀이 회전하는 방향으로 캐러셀을 둘러싸는 상당한 와류와 흐름들이 생성되어 결국 주변의 물도 큰 소용돌이처럼 회전하기 시작한다는 것이다. 물이 회전함에 따라, 파도 형성기와 물 사이의 상대 속도가 감소하고 (소용돌이 속도가 캐러셀 속도에 접근함에 따라 0에 가까워지며), 이는 파도 생성 작용을 감소시킨다. 이는 소용돌이 효과를 상쇄시키기 위해 대형 펌프들 또는 워터 제트들(water jets)을 제공함으로써 대응할 수 있지만, 이는 장치의 비용과 복잡성을 증가시킬 것이다.

본 출원인은 이러한 단점을 극복하거나 개선하는 파도 발생 장치를 원한다.

이에 따라, 본 발명은 수중에 파도를 발생시키도록 구성된 파도 발생 장치(wave generating installation)를 제공하며, 상기 파도 발생 장치는:

직립 회전축을 중심으로 회전하도록 구성된 캐러셀(carousel);

상기 캐러셀에 대해 고정되어 상기 캐러셀과 함께 회전하도록 구성되며, 유입되는 물줄기(stream of water)를 정재파(standing wave)로 형성하도록 구성된 적어도 하나의 파도 형성기(wave former);

상기 파도 형성기로부터 이격된 물 배출구(water outlet)로서, 상기 물 배출구는 물줄기를 상기 파도 형성기를 향해 상기 캐러셀의 부분 위로 향하게 하도록 구성되는, 물 배출구; 및

물 도관을 통해 상기 물 배출구에 연결되어 상기 물줄기를 생성하는 적어도 하나의 물 펌프;를 포함하며,

상기 장치는 상기 물줄기를 상기 파도 형성기를 향해 상기 회전하는 캐러셀 위로 향하게 하도록 구성되어, 상기 캐러셀에 대해서는 정재파이지만 상기 캐러셀과 함께 회전하는 파도를 발생시킨다.

본 명세서의 문맥에서 "정재파"라는 용어는 (보다 통상적으로) 수력학적 도약파(hydraulic jump wave)를 포함할 수 있으며 및/또는 ("파" 또는 "정재파"의 기존 정의와 부합하지 않을 수 있지만) 파도와 같은 외관을 가지는 언덕(mound)을 생성하기 위해 형성물 위에 물의 면상류(sheet-flow)를 포함할 수 있다.

상기 물 배출구는 상기 캐러셀과 함께 회전하도록 구성될 수 있어서, 상기 캐러셀이 회전하는 동안 상기 물줄기가 상기 파도 형성기로 향하도록 유지될 수 있다.

상기 파도 형성기는 상기 캐러셀의 주변부에 제공될 수 있다. 상기 물 배출구는 상기 파도 형성기의 안쪽에 상기 캐러셀의 중심에 제공될 수 있으며, 상기 물줄기를 상기 파도 형성기를 향해 바깥쪽으로 향하게 하도록 구성된다.

물의 흐름은 상기 캐러셀 중심으로부터 바깥쪽으로 향할 수 있으며, 또는 상기 캐러셀의 회전 방향에 대해 뒤쪽으로 향할 수도 있고, 또는 상기 캐러셀 둘레로부터 안쪽으로 상기 파도 형성기 쪽으로 향할 수도 있다.

상기 물 배출구는 세장형(elongate)일 수 있으며 상기 캐러셀의 중심과 주변부 사이에서 상기 캐러셀에 제공될 수 있다. 상기 파도 형성기도 상기 캐러셀의 중심과 주변부 사이에서 상기 캐러셀에 제공될 수 있고, 상기 물 배출구는 상기 물줄기를 상기 파도 형성기를 향해 원주방향으로 향하게 하도록 구성된다.

상기 장치는 원주방향으로 이격된 복수의 파도 형성기들과 복수의 물 배출구들을 포함할 수 있다. 상기 배출구들은 각각의 물줄기를 상기 파도 형성기들로 향하게 하도록 구성될 수 있다. 상기 복수의 물 배출구들과 복수의 파도 형성기들은 등각으로 이격될 수 있다.

상기 물 배출구는 상기 물 배출구와 상기 파도 형성기 사이에 배치된 상기 캐러셀의 물 흐름 구역(water flow zone) 위에 면상류(sheet flow)를 생성하도록 구성될 수 있다.

물의 흐름은 파도 실속(wave stall)에 대응하고 풀 내의 소용돌이 효과를 상쇄하기 위해 적절한 에너지를 제공할 수 있으며, 물의 흐름은 파도 형성기를 가로지르는 풀의 물과 혼합될 수 있고, 또는 파도 형성기를 넘어 가는 물은 실질적으로 노즐로부터의 물로 구성될 수 있다.

상기 캐러셀은 상기 물 흐름 구역에 회전적으로 인접한(rotationally adjacent) 적어도 하나의 상승된 구역(raised zone)을 정의할 수 있으며, 상기 물 흐름 구역은 상기 인접한 상승된 구역에 비해 함몰되거나(depressed) 하강된 골(trough)의 형태이다. 상기 상승된 구역은 물 변위 구역(water displacement zone)일 수 있으며 "이동하는 암초(travelling reef)"로서 간주될 수 있다.

상기 물 배출구는 상기 캐러셀의 회전 영역의 대부분 또는 전체의 둘레에 물을 방출할 수 있지만, 상기 파도 형성기 쪽으로 향하는 상기 물줄기는 상기 파도 형성기로 향하지 않는 물 방출량보다 더 많은 물, 예를 들어 단위 면적당 더 많은 물을 포함할 수 있다. 상기 파도 형성기 쪽으로 향하지 않는 물은 유출수(spill water)로 간주될 수 있으며 또한 소용돌이 효과에 대항할 수 있다.

상기 물줄기는 상기 물 배출구로부터 방출될 때 양의 유량(positive flow rate)과 상승된 압력 수두를 가질 수 있다. 상승된 압력 수두는 가압되거나 펌핑되었음을 의미할 수 있다. 상기 캐러셀은 하향 중력 흐름 및/또는 코리올리 효과에 의해 추가적으로 상기 물줄기에 에너지를 공급하도록 구성될 수 있지만, 펌핑된 흐름은 중력 흐름에 대해 상승된 수위와 에너지 포텐셜을 생성할 수 있다.

상기 파도 발생 장치는 상기 캐러셀의 중앙에 허브(hub)를 포함할 수 있다. 상기 허브는 상기 캐러셀과 통합되거나 상기 캐러셀에 고정될 수 있으며, 이에 의해 상기 허브는 상기 캐러셀과 함께 회전하도록 구성된다. 상기 캐러셀은 상기 허브에 대해 변위 가능할 수 있고, 상기 허브는 고정될 수 있으며, 이에 따라 상기 캐러셀은 상기 허브 둘레로 회전하도록 구성된다. 상기 허브는 상기 물 배출구를 수용할 수 있다. 대안적으로, 상기 허브는 임의의 캐러셀 구조가 없을 수 있으며, 따라서 링-형상의 캐러셀에 의해 둘러싸인 풀의 내부 부분일 수 있다.

상기 물 배출구는 상기 캐러셀 상에 또는 상기 캐러셀 내에 있을 수 있다.

상기 캐러셀은 원형 또는 환형(또는 거의 타원형)일 수 있다. 상기 캐러셀은 강성 및/또는 유연성 재료로 만들어질 수 있다. 상기 캐러셀은 블래더(bladder) 구조물들을 포함할 수 있다. 상기 캐러셀은 아래에 놓인 지지 구조물을 포함할 수 있으며, 그 위에 스킨 또는 멤브레인이 지지된다.

상기 파도 발생 장치는 수역(body of water)을 수용하는 풀(pool)을 포함할 수 있다. 상기 캐러셀은 상기 풀 내에 제공될 수 있다. 원형 및 반복 루프(loop)로, 상기 물줄기는 상기 수역으로부터 인출될 수 있고 방류수(tail water)는 상기 수역으로 되돌아갈 수 있다. 상기 캐러셀은 상기 수역 내에 부분적으로 또는 완전히 잠길 수 있다.

상기 파도 발생 장치는 상기 캐러셀과 상기 수역 사이에 제공되는 고압 밀봉부(hyperbaric seal)를 포함할 수 있다. 상기 고압 밀봉부에 의해 수역으로부터 분리된 하나 이상의 공기 챔버들이 상기 캐러셀 아래에 제공될 수 있다. 상기 공기 챔버들은, 예를 들어, 상기 밀봉부가 위치한 수심에 대해 대기압으로 가압될 수 있다.

상기 펌프(상기 캐러셀과 독립적이거나 상기 캐러셀 내부에 통합됨)는, 상기 수역 내에서 또는 수역 상에서의 상기 캐러셀의 회전이 펌핑 작용을 유발하도록, 상기 캐러셀에 부착된 베인들(vanes)(또는 스쿱(scoop) 또는 핀(fin)과 같은 유사한 구조물들)을 포함할 수 있다. 상기 베인들은 파도 형성기로부터 분리될 수 있다. 상기 베인들은 상기 캐러셀의 측면 또는 저면에 부착될 수 있다. 상기 베인들은 캐러셀과 함께 회전하기 때문에 회전 베인으로 간주될 수 있다. 상기 장치는 상보적인 고정 베인들(static vanes)을 포함할 수 있다. 상기 고정 베인들은 풀 또는 다른 지지 구조물에, 예를 들어, 회전 베인들에 인접하여 또는 회전 베인들의 반대편에, 장착될 수 있다. 이는 정상적으로 또는 역으로 작동되는 Jonval 터빈(https://en.wikipedia.org/wiki/Jonval_turbine)과 유사할 수 있다.

이러한 펌핑 작용은 상기 캐러셀의 회전으로부터 파생될 수 있지만 파도 형성 작용과는 별개일 수 있다. 다시 말해서, 상이한 구조물들이 파도 형성(파도 형성기)과 펌핑(베인들)을 담당할 수 있다. 그러나, 상기 구조물들 둘 다 동일한 공급원으로부터, 즉 캐러셀의 회전으로부터 원동력을 도출할 수 있다.

상기 물 도관(water conduit)은 상기 캐러셀 아래에 또는 내에 제공된 나선형 스크롤 물 공급 구조물들(spiral scroll water supply structures)이거나 또는 이들을 포함할 수 있다. 상기 물 공급 구조물들은 물이 펌핑되는 베인들로부터 물이 방출되는 물 배출구로 물을 안내할 수 있다.

상기 장치는 상기 캐러셀을 회전시키도록 구성된 모터를 포함할 수 있다. 상기 장치는 상기 모터를 상기 캐러셀에 결합시키기 위한 베어링, 축 또는 기어박스 등과 같은 관련 부품들을 포함할 수 있다. 상기 모터는 전기 모터일 수 있다.

상기 펌프는 전동식 펌프와 같은 독립형 장치일 수 있다. 상기 펌프는 축류 펌프 또는 원심 펌프일 수 있다. 상기 물 도관은 상기 펌프와 물 배출구 사이의 파이프 또는 덕트일 수 있다.

상기 파도 형성기는 상류수(head flow water)를 지속적으로 상승시켜 이를 파도로 형성할 수 있다. 상기 파도는 캐러셀의 내부를 향해, 또는 이로부터 멀어지게, 또는 캐러셀 내부에 반경방향으로 배향될 수 있으며, 이는 안쪽으로(오목한) 또는 바깥쪽으로(볼록한) 파도 형상을 초래한다. 중심 상류수 배출 버전용 파도 형성기는 캐러셀의 회전 방향에 대해 예각으로 배향될 수 있다. 상기 파도 형성기는 고정되거나 변형될 수 있고, 단단하거나 연할 수 있다.

상기 물 배출구는 물줄기를 적어도 부분적으로 캐러셀의 회전 방향과 반대되는 방향으로 향하게 하도록 구성될 수 있다. 이는 소용돌이 효과에 대항할 수 있다.

발생된 파도는 서핑(surfing), 보딩(boarding), 패들링(paddling), 수영, 놀이 등 수상 스포츠나 레크리에이션에 사용될 수 있다.

20%를 초과하는 원심력은 서핑에 바람직하지 않을 수 있으므로, 반경 8m의 캐러셀은 4m/s(4.7rpm) 아래의 외부 속도를 가져야 하며, 반경 50m의 캐러셀은 최대 10m/s(1.9rpm)의 외부 속도를 가질 수 있다. 따라서, 속도는 파도 크기에 대한 제한이 될 수 있으며, 이에 따라 더 큰 캐러셀은 허용 가능한 속도 범위로 인해 더 큰 파도를 가질 수 있다. 물 흐름량은 물의 유속이 캐러셀의 둘레 속도보다 높을 수 있는 유량에 의해 결정될 수 있다. 각각의 파도 형성기는 초당 10입방미터의 유량을 쉽게 다룰 수 있다.

본 발명은 수중에 파도를 발생시키는 방법으로 확장되며, 상기 방법은:

직립 회전축을 중심으로 캐러셀을 회전시키는 단계;

상기 캐러셀에 대해 고정되어 상기 캐러셀과 함께 회전하도록 구성된 적어도 하나의 파도 형성기를 제공하는 단계;

적어도 하나의 물 펌프로 물 도관을 통해 물 배출구로 물을 펌핑하여 물줄기를 생성하는 단계;

상기 파도 형성기로부터 이격된 상기 물 배출구로부터 상기 물줄기를 상기 파도 형성기를 향해 상기 캐러셀의 부분 위로 향하게 하는 단계; 및

상기 파도 형성기에 의해, 상기 물줄기를 상기 캐러셀에 대해서는 정재파(standing wave)이지만 상기 캐러셀과 함께 회전하는 정재파로 형성하는 단계;를 포함한다.

이제 본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 예를 들어 더 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 파도 발생 장치의 제1 실시예의 개략적인 평면도를 보여주며;
도 2는 도 1의 파도 발생 장치의 개략적인 단면도를 보여주며;
도 3은 풀을 포함하는 도 1의 파도 발생 장치의 개략적인 평면도를 보여주며;
도 4는 도 3의 파도 발생 장치의 개략적인 단면도를 보여주며;
도 5는 본 발명에 따른 파도 발생 장치의 제2 실시예의 개략적인 평면도를 보여주며;
도 6은 도 5의 장치로부터 발전된 파도 발생 장치의 제3 실시예의 개략적인 평면도를 보여주며;
도 7은 도 2의 장치로부터 발전된 파도 발생 장치의 다른 실시예의 개략적인 단면도를 보여주며;
도 8은 도 2의 장치로부터 발전된 파도 발생 장치의 또 다른 실시예의 개략적인 단면도를 보여주며;
도 9는 본 발명에 따른 파도 발생 장치의 다른 실시예의 개략적인 평면도를 보여주며;
도 10-12는 본 발명에 따른 파도 발생 장치의 추가 실시예들의 개략적인 단면도들을 보여주며;
도 13은 본 발명에 따른 파도 발생 장치의 또 다른 실시예의 개략적인 단면도를 보여주며;
도 14는 도 13의 장치의 개략적인 부분 평면도를 보여주며;
도 15는 본 발명에 따른 파도 발생 장치의 또 다른 실시예의 개략적인 평면도를 보여준다.

본 발명의 예시적인 실시예에 대한 다음의 설명은 본 발명을 가능하게 하는 교시로서 제공된다. 관련 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 유익한 결과들을 여전히 얻으면서도 기술된 예시적인 실시예에 대한 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 본 발명의 원하는 이점들 중 일부는 다른 특징들을 활용하지 않고 예시적인 실시예의 특징들 중 일부를 선택함으로써 달성될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 당업자는 예시적인 실시예에 대한 수정 및 개작이 가능하고 특정 상황들에서는 심지어 바람직할 수 있으며 본 발명의 일부임을 인식할 것이다. 따라서, 예시적인 실시예에 대한 다음의 설명은 본 발명의 원리를 예시하기 위해 제공되며 이를 제한하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 기본적인 파도 발생 장치(wave generating installation)(100)를 도시한다. 상기 장치는, 중심 허브(104)와 주변으로 연장된 외부 가장자리(106)를 가지는 원형 캐러셀(circular carousel)(102)을 가진다. 상기 캐러셀(102)은 중심 직립 축을 중심으로 회전하도록 장착되며, 모터 또는 다른 구동 수단(미도시)에 의해 구동될 수 있다. 상기 캐러셀(102)은 수역(body of water) 내에 제공된다(예를 들어, 도 3 참조).

상기 허브(104)에, 또는 그 아래에 물 배출구(110)가 제공된다. 상기 물 배출구(110)는 도 1에 구체적으로 도시되지 않았다(그러나, 아래의 설명과 도면들을 참조). 상기 물 배출구(110)는 물 흐름 구역(114)으로 표시된 캐러셀(110)의 부분 위로 물줄기(stream of water)(112)를 방출하도록 구성된다. 상기 물 배출구(110)의 존재는 이 실시예의 중요한 부분이며, 종래 기술의 장치로부터 이 실시예를 발명적으로 구별 짓는 특징들 중 하나로서의 역할을 할 수 있다. 상기 물 흐름 구역(114) 위의 물줄기(112)는 면상류(sheet flow)와 같은 매끄러운 또는 일관된 흐름(coherent flow)이거나, 또는 심지어 층류(laminar flow)일 수 있다.

상기 캐러셀(102)은 파도 형성기(wave former)(120)를 가지며, 이는 이 실시예에서 세장형이고 캐러셀(102)의 외부 가장자리를 따라 접선 방향으로 연장된다. 상기 파도 형성기(120)는 램프(ramp) 또는 만곡된 핀(fin)의 형태이다. 상기 물 배출구(110)는 물줄기(112)를 파도 형성기(120) 쪽으로 향하게 하고, 파도 형성기는 흐름을 방향 전환시켜 물줄기(112)를 파도(또는 파도-유사 형태)로 변환하도록 구성된다. 따라서, 파도를 생성하는 것은 파도 형성기(120)와 상호 작용하는 물줄기(112)의 작용이지, 파도를 생성하는 것이 - 종래 기술의 장치와 같이 - 더 큰 수역 내에서 회전하는 캐러셀(102)의 작용이 아니라는(또는 적어도, 주된 것은 아니라는) 점이 주목될 것이다.

상기 물 배출구(110)는 파도 형성기(120)와 반경 방향으로 정렬되지 않고 회전 방향으로 오프셋되어 있음에 주목할 수 있다. 이는, 물줄기(112)를 도시한 만곡된 라인들을 가지는 도 1에 도시된 바와 같이 - 물줄기(112)가 바깥쪽으로 방사될 때 만곡되도록 할 수 있는 캐러셀(102)의 회전을 보상한다. 이는 회전 캐러셀(102) 상의 물줄기(112)의 관성(예를 들어, 코리올리 효과)에 기인할 수 있다.

물 공급원(water source)(110) 및/또는 허브(104)의 구성에 따라, 상기 물 공급원(110) 및/또는 허브(104)로부터 방출되어 파도 형성기(120) 쪽으로 향하지 않는 유출수(spill water)(113)가 있을 수 있다. 이는, 예를 들어, 허브(104)가 물을 360° 주위로 배출하도록 구성된 360° 원형 노즐을 포함하고, 물 공급원(110)이 물을 파도 형성기(120) 쪽으로 향하게 하는 회전 개구(rotating aperture)이거나 이를 포함하며, 나머지 원호에서 회전 개구를 가리지만 완전히 차단하지는 않는 경우일 수 있다.

파도로부터의 방류수(tail water)(122)는 캐러셀(102)의 외부 가장자리(106)로부터 바깥쪽으로 향하거나 소산되어 수역으로 되돌아간다. 이 방류수(122)는 소산되므로 수역 내에서의 임의의 소용돌이 효과에 크게 기여하지 않는다. 또한, 파도 생성 작용은 파도 형성기(120)와 상호 작용하는 물줄기(112)의 결과이지 수역을 관통하여 회전하는/수역을 가르면서 나아가는 파도 형성기의 결과가 아니기 때문에, 파도 생성 작용도 임의의 소용돌이 효과에 크게 기여하지 않는다.

상기 캐러셀(102) 자체는 주변의 물을 관통하여 글라이딩(gliding)하기 위해 유선형일 수 있으며 그 자체는 회전을 통해 상당한 물을 변위시키지 않는다. 상기 파도 형성기(120)는 물 배출구(110)에 의해 공급되어 유입되는 물을 상쇄시킬 수 있는 물(구체적으로, 물줄기(112))을 변위시킬 수 있다.

도 2는 상기 장치(100)의 단면도를 보여준다. 위에서 언급한 바와 같이, 상기 물 배출구(110)는 항상 파도 형성기(120)와 반경방향으로 정렬되지 않을 수 있다 - 이 도면은 예시를 위해 정렬된 것으로 도시하지만, 이는 오프셋된 단면도일 수 있다.

물줄기(112)가 물 공급원(110)으로부터 방출되어 캐러셀(102)의 물 흐름 구역(114)을 거쳐 파도 형성기(120) 쪽으로 향한다는 것이 보다 명확하게 도시되어 있다. 상기 파도 형성기(120)는 결과적으로 물줄기(112)를 파도(124)로 변환시킨다. 상기 파도(124)의 특성들(예를 들어, 크기, 배럴(barrel), 컬(curl), 등)은 주로 파도 형성기(120)의 형상뿐만 아니라 물줄기(112)의 특성들에 의해 결정될 수 있다. 상기 파도(124)는 방류수(122)가 수역으로 되돌아감에 따라 소멸된다.

상기 파도(124)는 캐러셀(102)에 대해 정재파(standing wave)이다. 다시 말해서, 기준점으로서 캐러셀(102)을 사용하면, 상기 파도(124)는 전체 형상이 다소 정적(static)일 것이다. 상기 캐러셀(102)이 사용 시에 회전함에 따라, 상기 파도(124)는 캐러셀(102)의 주변부와 함께 회전하는 정재파로서 설명될 수 있다. 이는 여전히 물을 통해 이동하는 효과를 가지면서 (예를 들어, 신뢰성 있는 방식으로 서핑보드나 웨이브 보드를 지지할 수 있는) 정재파의 이점들을 가진다는 점에서 유리할 수 있다.

도 3은 풀(pool)(132), 호수 또는 (인공적이든 자연적이든) 유사한 구조물에 의해 제공되는 수역(130) 내의 캐러셀(102)을 예시한다. 상기 풀(132)의 크기가 최소화되어야 하는 경우, 상기 풀은 둥글거나 타원형으로 구성될 수 있으며, 캐러셀(102)보다 약간 더 크지만 상당히 크지는 않게 구성될 수 있다(도 3 참조). 그러나, 다양하고 상이한 창의적 실시예들이 실행 가능하다(아래 참조).

도 4는 파도 발생 장치(100)의 보다 완전한 예시를 보여준다. 이 실시예에서, 상기 캐러셀(102) 아래에(보다 더 낮은 높이에) 물 펌프(140)가 제공된다. 상기 펌프(140)는 풀(132) 내의 수역(130) 내에 있거나 수역(130)과 유체 연통된다. 다양한 펌프 실시예들이 실행가능할 수 있지만, 이 펌프(140)는 전기적으로 구동되는 축류 펌프(axial flow pump)이다. 상기 펌프(140)로부터 펌핑된 물이 상기 허브(104) 쪽으로 향하도록 하기 위해 대용량 파이프 또는 덕트(142) 형태의 물 도관이 제공된다.

상기 파이프(142)는 대체로 중공형(hollow)인 상기 허브(104) 아래의 캐비티(143) 내부로 이어진다. 상기 허브(104)는 이동하는 개구(traveling aperture)(144)을 정의하며, 이는 캐러셀(102)에 대해(따라서 파도 형성기(120)에 대해) 고정된 각도 정렬을 유지하도록 캐러셀(102)과 함께 회전한다. 상기 개구(144)는 물줄기(112)를 파도 형성기(120) 쪽으로 향하도록 하기 위한 물 배출구(110)로서의 역할을 한다. 대안으로서, 제자리-고정식 허브 아일랜드(fixed-in-place hub island)는 그 외부 가장자리가 노즐에 대한 균일한 환형 상부-립(upper-lip)이고, 하부 립/바닥은 주된 물 흐름 노즐을 정의하는 더 깊은 개구의 양측에 얕은 영역들을 가지는 표면 형상을 가진 캐러셀 표면이다.

이 실시예에서, 상기 허브(104)는 실제로 360°물 배출을 제공한다. 더 상당한 양의 물이 물 배출구(110)로서의 역할을 하는 개구(144)를 통해 배출되지만, 유출수(113)는 파도 형성기(120)와 정렬되지 않은 다른 영역들에서 허브(104)와 캐러셀(102) 사이의 좁은 간격(146)으로부터 배출된다. 이러한 유출수(113)는 물줄기(112)에 비해 더 낮은 수두(head) 또는 단위 폭당 더 낮은 부피를 가질 수 있으며, 이에 따라 상당히 더 많은 펌핑 용량을 요구하지 않는다.

상기 장치(100)는 캐러셀(102)을 원하는 속도로 회전시키기 위한 기계적 모터(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 모터 및/또는 펌프(140)의 출력은 장치(100)의 작동 특성들, 예를 들어 파도 발생 특성들을 제어하도록 맞춤화될 수 있다.

상기 캐러셀(102)은 수역(130)의 상단부에 지지되도록 구성될 수 있지만, 이 예에서는 그렇지 않고, 대신에 그 하측부가 수역(130)으로부터 밀봉되어 있다. 보다 구체적으로, 환형의 비접촉식 저압 밀봉 조립체(148)가 캐러셀(102)의 주변부 둘레에, 예를 들어, 캐러셀(102)의 주변부로부터 아래쪽으로 매달려 제공되며, 이는 캐러셀(102)이 위치한 풀(132) 내에 제공된 (핀(fin) 또는 벽과 같은) 상보적인 직립 형성물(149)과 상호 작용한다. 이는 캐러셀(102)의 회전 항력을 낮추고, 수역(130) 내에서의 임의의 소용돌이 효과를 감소시키는 등을 포함하는 다양한 이점들을 가질 수 있다. 이러한 구성으로, 상기 캐러셀(102)은 심지어 반드시 바닥 벽을 가질 필요가 없는 비교적 얇거나 가벼운 구조일 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 파도 발생 장치(200)의 다른 실시예를 도시한다. 다른 도면들에서와 동일 또는 유사한 참조번호들은 동일 또는 유사한 부분들을 지칭할 수 있다. 이 장치(200)는 이전 장치(100)와 동일한 원리를 채용하지만 구현은 상이하다.

보다 구체적으로, 물 배출구(210)와 파도 형성기(220)는 약간 반경방향으로(또는 비스듬하게) 연장되고 원주방향으로 정렬되며 이격된다. 상기 물 배출구(210)는 세장형이고 아치형이며, 물 흐름 구역(214)을 가로질러 캐러셀(202)의 회전 방향(208)과 반대인 일반적으로 원주 방향으로 물줄기(stream of water)(212)를 방출하도록 구성된다. 상기 물 배출구(210)는 세장형 슬롯 또는 노즐의 형태일 수 있으며, 물 흐름 구역(214)을 가로질러 유지되는 일반적인 면상류로서 물줄기(212)를 출력한다. 상기 물줄기(212)의 방향은 회전 방향(208)과 반대일 수 있으며, 이는 파도 발생 특성들을 향상시키거나 수역(130) 내의 소용돌이를 감소시킬 수 있다.

상기 파도 형성기(220)는 반경 방향과 원주 방향 사이의 어딘가로 배향되며, 비스듬하거나 뒤쪽으로 젖혀진 것을 특징으로 할 수 있다. 반경에 대한 파도 형성기의 각도는 발생되는 파도의 특성들에 영향을 미치기 위해 다양할 수 있다. 방류수(tail water)(222)는 파도 형성기(220) 뒤로부터 흘러 나간다.

도 6은 3개의 등각으로 이격된 물 배출구들(210)과 파도 형성기들(220)의 세트들을 가지는 파도 발생 장치(200)의 발전된 버전(201)을 도시한다. 물 배출구들(210)과 파도 형성기들(220)의 복수의 세트들을 가진 상기 장치(201)는 동일한 캐러셀 점유 면적에 대해 더 많은(예를 들어, 이 예에서는 3배의) 파도들을 생성할 수 있다는 점에서 유지할 수 있다.

이 논리를 도 1-4의 장치(100)에 적용하면, 복수의 파도 형성기들(120)(미도시)을 향해 각각 지향되는 복수의 물 배출구들(110)이 있을 수 있다. 실제로, 복수의 물 배출구-파도 형성기 조합들이 바람직할 수도 있는데, 그 이유는, 회전 대칭인 경우, 더 부드러운 회전 또는 더 낮은 회전 에너지 입력을 위해 캐러셀(102)의 더 나은 중심성(centricity)을 제공할 수 있기 때문이다.

도 7과 8은 다양한 파도 형성기 구성들을 보여준다. 도 7에서, 파도 발생 장치(230)에는 이전 장치(100)에 존재하는 허브(104)가 없다. 이러한 허브의 결핍은 상이한 특성들을 가지는 물줄기(232)를 제공하는 물 배출구(231)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 물 배출구(231)는, 노즐을 통해 분출되거나 투하되는 대신에, 캐러셀(102)의 물 흐름 구역(114) 상으로 불룩하게 상승된 헤드 또는 가압된 물 공급원으로부터 제공될 수 있다. 이는 물줄기(232)가 더 깊고/또는 더 느려지게 하며, 이는 상이한 특성들을 가진 파도(234)를 제공할 수 있다.

도 8에서, 장치(240)는 여전히 허브가 없으나, 이전 장치(100, 230)의 파도 형성기(120)에 비해 감소된 높이를 가지는 파도 형성기(242)를 가진다. 파도(244)는 더 개방된 물 흐름을 가지는 수력학적 도약(hydraulic jump)에 의해 형성될 수 있다. 상기 파도 형성기(242)는 파도-형성 표면 형상(bathymetry)을 제공하는 뒤에서 수역(130) 내의 주로 정지된 물과 함께 작동할 수 있다. 상기 파도(244)는 약간 상이한 수력학적 도약 상호작용에 의해 형성되는 다른 파도들(124, 234)과는 상이한 특성들(예를 들어, 높이, 컬, 배럴)을 가질 수 있다.

도 9는 도 1의 장치(100)의 파도 형성기들(120)을 가지지만 캐러셀(102) 둘레에 120°이격된 3개의 파도 형성기들(120)을 가지는 파도 발생 장치(250)를 도시한다. 그러나, 특히 더 뚜렷이 구별되는 물 구역들(254, 256)이 있다. 물 배출구(110)와 파도 형성기(120) 사이에 배치된 물 흐름 구역(water flow zone)(254)은 골(trough)처럼 더 깊다. 그러나, 물 변위 구역들(water displacement zones)(256)은 각각의 물 흐름 구역들(254) 사이에서 원주 방향으로 이격되어 있고 더 얕으며, 즉, 물 흐름 구역들(254)에 대해 상승되어 있다.

개념적으로, 상기 물 변위 구역들(256)은 사용 시에 암초 구역들 또는 이동하는 암초들로 간주될 수 있다. 상기 물 변위 구역들(256)은 이들 구역들(256)에 걸쳐 매우 얕은/얇은 흐름만을 가지고 인접한 더 깊은 물 흐름 구역들(254)에 비해 비교적 낮은 유량을 가짐으로써 물 흐름을 변위시키도록 구성된다. 상기 물 변위 구역들(256)은 또한, 파도 형성기들(120)과 함께, 풀(pool)의 물(130)이 전진하는 물 흐름 구역들(254) 내부로 흐르는 것을 실질적으로 차단할 수 있다. 상기 물 변위 구역들(256)은 원치 않는 물을 물 흐름 구역들(254)로부터 멀어지게 편향시키기 위해 평면도에서 뒤로 젖혀질 수 있으며, 내부 경계(258)는 더 깊은 물이 물 흐름 구역들(254) 내부로 유출되는 물 배출구들(110)의 개구들의 선행 및 후행 경계들에서 둑 봉쇄(weir containment)로서 작용할 수 있다.

도 10-12는 고압 또는 기압 밀봉을 허용할 수 있는 고압 챔버들을 제공하는 캐러셀 구성들을 가진 다양한 장치들(250, 260, 270)을 보여준다. 도 10에서, 캐러셀(252)은 아래에 중공형 캐비티(254)를 가지도록 구성된다. 상기 캐비티(254)는 밀봉부 내의 수심에 비례하여 대기압보다 높게 가압된다. 상기 캐러셀(252)의 주변부 둘레에 외부 공기 트랩 물 밀봉부(outer air trap water seal)(또는 고압 밀봉부)(256)가 제공된다. 가압된 중공형 캐비티(254)는 풀의 물(130)을 변위시키고, 이에 의해 선택적으로 캐러셀(252)의 기계적 및 구조적 구성요소들(예컨대, 구동 트레인과 회전 캐리지를 포함하지만 이에 제한되지는 않음)을 수용하기 위한 건조 공간을 생성한다.

상기 캐비티(254)는 또한 캐러셀(252)의 회전 동안 물의 항력을 감소시키고 캐러셀 하부캐리지에 대한 부하를 감소시킨다. 과도한 양력을 극복하기 위해, 상기 밀봉부(256)와 캐비티(254)는 물 흐름에 의해 발생되는 가능한 흡입과 같은 활하중에서 결과적인 공기 압력이 캐러셀(252)의 전체 중량에 대해 균형을 이루는 깊이로 수위를 생성한다.

도 11은 상이한 형상의 캐비티(264)와 내부 풀 또는 물 영역(268)을 가지는 환형 캐러셀(262)을 가진 장치(260)를 도시한다. 한 쌍의 밀봉부들(256, 266), 즉 외부 밀봉부(256)와 내부 밀봉부(266)가 제공될 수 있다. 도 12에서, 장치(270) 또한 환형 캐러셀(272)을 가지지만, 이 환형 캐러셀은 돌출부(overhang)를 가지며, 이에 따라 훨씬 더 작은 캐비티(274)를 가지지만 동일한 원리로 작동한다.

도 10 내지 12의 장치(250, 260, 270)는 캐러셀(252, 262, 272)이 가능한 한 중립 부력(neutrally buoyant)을 유지하도록 제공할 수 있으며, 구조적으로 또는 기계적으로 유리한 경우에 압축 공기에 의해 제공되는 양력의 이점을 취할 수 있다. 상기 캐비티(254, 264, 274)의 특징들은 수직 에어락(air lock)을 통해 바로 위에서 해치 접근, 또는 에어락을 통해 풀 아래에서 지하도 접근과 같은 접근 수단을 포함할 수 있다. 대안으로서, 접근은 위 또는 아래에서 들어가기 전에 공기압이 해제될 것을 요구할 수 있다. 상기 고압 시스템은 미로형 비접촉식 밀봉부를 포함하거나 베어링 레이스들에서 발견되는 것과 유사한 회전 밀봉부(slewing seal)를 가질 수 있다.

도 13은 본 발명에 따른 파도 발생 장치(300)의 더욱 발전된 버전을 도시한다. 별도의 전기 구동식 물 펌프를 가지는 것은 선택 사항이지만, 이 장치(300)는 펌핑 작용을 생성하기 위해 캐러셀 회전을 이용하며, 이는 이하에서 명백해질 것이다.

상기 장치(300)는 일반적으로 원형 또는 환형 캐러셀(302)(이전 실시예들의 형상과 유사함)을 가진다. 보다 구체적으로, 상기 캐러셀(302)은 해양 등급 GMS 캐러셀 휠 지지 프레임 상에 블래더형 외부 멤브레인 인장 구조물(bladder-like outer membrane tensile structure)을 포함한다.

허브 조립체(304)는 캐러셀(302)을 지지하고 캐러셀이 직립 회전축을 중심으로 회전하도록 허용한다. 상기 캐러셀(302)을 회전시키기 위한 구동 수단(미도시)은 외부 압축 링 또는 내부 인장 링 허브에 장착되는 핀-휠 기어(pin-wheel gear)를 포함할 수 있다. 상기 허브 조립체(304)는 콘크리트 지지 구조물(336)에 장착된다. 상기 허브 조립체(304)는 베어링 및 밀봉 시스템을 갖춘 회전 허브를 포함한다.

상기 캐러셀(302)은 수역(130) 내에 수용되고, 작은 중앙 풀(358)이 허브 조립체(304) 위에 제공된다. 파도 형성기(320)는 캐러셀(302)의 주변부에 제공된다. 상기 파도 형성기(320)는 마운드 형태이다. 물줄기(312)에 오목한 표면을 제공하여 파도(324)를 생성하는 마운트(mount)의 형태이다. 방류수(322)는 파도(324)로부터 흘러나와 수역(130)으로 되돌아간다.

이전 실시예들과 같이, 배출 노즐 형태의 물 배출구(310)는 캐러셀(302)의 물 흐름 구역(314) 위로 면상류로서 물줄기(312)를 방출한다. 이 물 흐름 구역(314)은 반대쪽의 물 변위 구역(315)(이 위로 유출수(313)가 흐르도록 허용됨)에 대해 상대적으로 함몰된다(depressed). 상기 물 변위 구역(315)은 상승되어 있으며, 뒤로 젖혀진 나선형 평면 형태(back-swept spiral plan form)를 가지는 연질 발포체(soft foam) 또는 물로 채워진 멤브레인 블래더(membrane bladder)에 의해 구현될 수 있다.

상기 수역(130)의 수위(332)는 둑(330)을 넘쳐 흐르도록 구성된다. 상기 둑(330)은 풀의 주변부의 대부분(50% 이상)을 커버할 수 있다. 상기 둑(330)은 보호 격자들로 덮일 수 있다. 미용 또는 레크리에이션 목적으로 포장, 데크(360) 등이 풀을 둘러쌀 수 있다. 상기 둑(330)에는 재순환 펌프(334)가 통합될 수 있으며, 상기 재순환 펌프는 풀의 수면이 비교적 잔잔하게 유지되도록 하기 위해 둑의 수위를 풀의 물보다 낮게 떨어뜨려 풀 내의 작은 파도들이 둑 내부로 붕괴되도록 허용한다.

이 실시예에서 중요하며, 또한 도 14를 참조하면, 상기 캐러셀(302)은 그 주변부에 배치된 복수의 베인들(vanes)(344)을 가진다. 상기 베인들(344)의 존재는 캐러셀(302)이 (예를 들어, 역으로 Jonval 터빈과 유사한) 물 펌프로서도 작용하도록 허용한다. 상기 베인들(344)으로부터 펌핑된 물은 강성 또는 유연성 멤브레인 블래더 구조물들일 수 있는 안쪽으로 향하는 나선형 스크롤 물 공급 구조물(346) 형태의 도관들을 통해 흘러간다. 이러한 물 공급 구조물들(346)은 펌핑된 물을 물 배출구(310)로 공급하며, 상기 물 배출구(310)는 물 흐름 구역(314)을 가로지르는 물줄기(312)로서 물을 방출한다.

상기 장치(300)는 고정 베인 지지 구조물(348)에 고정될 수 있는 하나 이상의 대응되는 동축 고정 베인 어레이들(stator vane arrays)을 포함할 수 있으며, 추가적으로 또는 대안적으로 캐러셀(302) 또는 지상 구조물에 장착된 하나 이상의 역회전 동축 임펠러 어레이들을 가질 수 있다. 상기 베인 어레이들은 축방향 또는 반경방향 펌핑을 위해 배향될 수 있으며, 캐러셀(302)에, 또는 내부에, 또는 근처에 어느 곳에나 동축으로 배치된다.

상기 캐러셀(302)은 공기 트랩 물 밀봉부(340)뿐만 아니라 그 회전을 지지하고 안내하는 데 도움이 되는 레일 및 베어링 조립체(342)를 포함한다. 이는 기계 장비 및 유지 보수 접근을 위해 캐러셀(302) 아래에 실질적으로 건조 공간(354)을 제공하며, 이 건조 공간(354)은 공기압에 의해 유지되고 코퍼댐 벽들(coffer dam walls)에 의해 분할된다. 따라서, 상기 장치(300)는 (도 10-12의 캐러셀과 같이) 고압 캐러셀로 간주될 수 있다. 물탱크(356)는, 공기 압력이 손실되어 물이 공기 밀봉부(342)를 통해 배수될 때, 풀의 물을 수집하고 홀딩할 수 있다.

상기 장치(300)는 파도 형성기(320)를 지지하고 디퓨저 베인과 결합된 비접촉식 벤추리 밀봉부의 발산 구성요소를 형성하기 위해 강성 중공형 구조물들(345)을 가질 수 있다.

도 15는 본 발명에 따른 추가적인 파도 발생 장치(370)를 도시한다. 상기 장치(370)는 블래더형 외부 멤브레인 인장 구조물을 가지는 회전식 캐러셀(372), 자전거 바퀴형 지지 프레임, 및 회전 강제 수단을 포함하며, 상기 회전 강제 수단은 외부 압축 링 또는 내부 인장 링 허브에 대한 핀-휠 기어(pin-wheel gear)를 포함할 수 있다. 파도 형성기들(390)은 캐러셀(372)의 주변부에 있다.

상기 캐러셀(382)은 상기 장치(300)와 동일한 베인과 물 도관 구조물(344, 346)(도 14 참조)을 가질 수 있다.

면상류 물을 가지는 물 흐름 구역들(384)은 이동하는 파도 형성기들(390)의 앞에 있고, "이동하는 암초들"의 형태의 물 변위 구역들(385)은 물 흐름 구역들(384) 사이에 있다. 상기 물 변위 구역들(385)은, 뒤로 젖혀진 나선형 평면 형태를 가지며 물 흐름을 차단하기 위해 상승된 연질 발포체 또는 물로 채워진 멤브레인 블래더들일 수 있으며, 이는 상류수(head-water)를 물 흐름 구역(384) 쪽으로 이동시키고 풀의 물을 물 흐름 구역(384)으로부터 멀어지게 유도할 수 있다.

상기 장치(370)는 풀 둘레의 대부분(50% 이상)일 수 있는 둑 둘레의 테두리-흐름(rim-flow) 물 배출구(380)를 가진다. 계단통(stairwell)(387)은 에어락을 풀 데크(pool deck)(388) 및 주변 영역과 연결한다. 해자 구조물(moat structure)(389)은 링 형상의 풀 내에 물 통로와 유수풀(lazy-river)이 형성되는 것을 실질적으로 차단한다.

본 출원인은 예시된 발명이 사용 가능한 인공 파도를 생성할 수 있는 장치를 제공한다고 믿는다. 이점들은 다음과 같다:

정재파(또는 유사 정재파)가 제공되지만, 이 파도는 캐러셀과 함께 이동한다.

상기 파도 형성기는 풀의 물을 가르며 나아감으로써 파도를 생성하지 않는다. 이는 소용돌이를 감소시킨다.

상기 물 배출구는 파도를 위한 물을 제공하며, 이는 파도를 발생시키는 물 공급이 별도로 제어될 수 있다는 것을 의미한다.

상기 파도 형성기의 특성들(길이, 경사, 곡률, 높이, 등)은 상기 장치의 다른 양태들(예를 들어, 캐러셀 회전)에 영향을 주지 않도록 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 물 배출구를 위한 펌핑 작용은 베인 조립체들을 추가함으로써 캐러셀의 회전에 의해 제공될 수 있다.

항력을 감소시키고 소용돌이를 낮추기 위해 다양한 고압 캐러셀 구성들이 사용될 수 있다.

Claims (17)

1. 수중에 파도를 발생시키도록 구성된 파도 발생 장치(wave generating installation)로서, 상기 파도 발생 장치는:
   수역(body of water)을 수용하는 풀(pool);
   상기 풀 내에 제공되고 직립 회전축을 중심으로 회전하도록 구성된 캐러셀(carousel);
   상기 캐러셀에 대해 고정되어 상기 캐러셀과 함께 회전하도록 구성되며, 유입되는 물줄기(stream of water)를 정재파(standing wave)로 형성하도록 구성된 적어도 하나의 파도 형성기(wave former);
   상기 파도 형성기로부터 이격된 물 배출구(water outlet)로서, 상기 물 배출구는 물줄기를 상기 파도 형성기를 향해 상기 캐러셀의 부분 위로 향하게 하도록 구성되는, 물 배출구; 및
   물 도관을 통해 상기 물 배출구에 연결되어 상기 물줄기를 생성하는 적어도 하나의 물 펌프;를 포함하며,
   상기 장치는 상기 물줄기를 상기 파도 형성기를 향해 상기 회전하는 캐러셀 위로 향하게 하도록 구성되어, 상기 캐러셀에 대해서는 정재파이지만 상기 캐러셀과 함께 회전하는 파도를 발생시키며,
   원형 및 반복 루프(loop)로, 상기 물줄기는 상기 수역으로부터 인출되고 방류수(tail water)는 상기 수역으로 되돌아가는, 파도 발생 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 물 배출구는 상기 캐러셀과 함께 회전하도록 구성되어, 상기 캐러셀이 회전하는 동안 상기 물줄기가 상기 파도 형성기로 향하도록 유지되는, 파도 발생 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 파도 형성기는 상기 캐러셀의 주변부에 제공되며;
   상기 물 배출구는 상기 파도 형성기의 안쪽에 상기 캐러셀의 중심에 제공되며, 상기 물줄기를 상기 파도 형성기를 향해 바깥쪽으로 향하게 하도록 구성되는, 파도 발생 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 물 배출구는 세장형(elongate)이고 상기 캐러셀의 중심과 주변부 사이에서 상기 캐러셀에 제공되며;
   상기 파도 형성기도 상기 캐러셀의 중심과 주변부 사이에서 상기 캐러셀에 제공되고, 상기 물 배출구는 상기 물줄기를 상기 파도 형성기를 향해 원주방향으로 향하게 하도록 구성되는, 파도 발생 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 파도 발생 장치는 원주방향으로 이격된 복수의 파도 형성기들과 복수의 물 배출구들을 포함하며, 상기 물 배출구들은 각각의 물줄기를 상기 파도 형성기들로 향하게 하도록 구성되는, 파도 발생 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 물 배출구는 상기 물 배출구와 상기 파도 형성기 사이에 배치된 상기 캐러셀의 물 흐름 구역(water flow zone) 위에 면상류(sheet flow)를 생성하도록 구성되는, 파도 발생 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 캐러셀은 상기 물 흐름 구역에 회전적으로 인접한(rotationally adjacent) 적어도 하나의 상승된 구역(raised zone)을 정의하며, 상기 물 흐름 구역은 상기 인접한 상승된 구역에 비해 함몰되거나(depressed) 하강된 골(trough)의 형태인, 파도 발생 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 물 배출구는 상기 캐러셀의 회전 영역의 대부분 또는 전체의 둘레에 물을 방출하지만, 상기 파도 형성기 쪽으로 향하는 상기 물줄기는 상기 파도 형성기로 향하지 않는 물 방출량보다 더 많은 물을 포함하는, 파도 발생 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 물줄기는 상기 물 배출구로부터 방출될 때 양의 유량(positive flow rate)과 상승된 압력 수두를 가지는, 파도 발생 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐러셀은 하향 중력 흐름 및/또는 코리올리 효과에 의해 추가적으로 상기 물줄기에 에너지를 공급하도록 구성되는, 파도 발생 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파도 발생 장치는 상기 캐러셀의 중앙에 허브(hub)를 포함하는, 파도 발생 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 허브는 상기 캐러셀과 통합되거나 상기 캐러셀에 고정되어, 상기 캐러셀과 함께 회전하도록 구성되거나; 또는
    상기 캐러셀은 상기 허브에 대해 변위 가능하고 상기 허브는 고정되어, 상기 캐러셀은 상기 허브 둘레로 회전하도록 구성되는, 파도 발생 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 허브는 상기 물 배출구를 수용하는, 파도 발생 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물 배출구는 상기 캐러셀 상에 또는 상기 캐러셀 내에 있는, 파도 발생 장치.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파도 발생 장치는 상기 캐러셀과 상기 수역 사이에 제공되는 고압 밀봉부(hyperbaric seal)를 포함하는, 파도 발생 장치.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프는, 상기 수역 내에서 또는 수역 상에서의 상기 캐러셀의 회전이 펌핑 작용을 유발하도록, 상기 캐러셀에 부착된 베인들(vanes)을 포함하는, 파도 발생 장치.
17. 수중에 파도를 발생시키는 방법으로서, 상기 방법은:
    수역을 수용하는 풀(pool) 내에 제공된 캐러셀을 직립 회전축을 중심으로 회전시키는 단계;
    상기 캐러셀에 대해 고정되어 상기 캐러셀과 함께 회전하도록 구성된 적어도 하나의 파도 형성기를 제공하는 단계;
    적어도 하나의 물 펌프로 물 도관을 통해 물 배출구로 물을 펌핑하여 물줄기를 생성하는 단계;
    상기 파도 형성기로부터 이격된 상기 물 배출구로부터 상기 물줄기를 상기 파도 형성기를 향해 상기 캐러셀의 부분 위로 향하게 하는 단계;
    상기 파도 형성기에 의해, 상기 물줄기를 상기 캐러셀에 대해서는 정재파(standing wave)이지만 상기 캐러셀과 함께 회전하는 정재파로 형성하는 단계; 및
    원형 및 반복 루프(loop)로, 상기 수역으로부터 상기 물줄기를 인출하고 방류수(tail water)를 상기 수역으로 되돌리는 단계;를 포함하는, 방법.