Установка и подводная платформа (варианты) для формирования волн
INSTALLATION AND UNDERWATER PLATFORM (OPTIONS) FOR WAVE FORMATION

Изобретение относится к области тренировочных устройств для серфинга, а также к области развлечений, более конкретно относится к устройствам для формирования искусственных волн.
Из уровня техники известен «Генератор волн» по патенту №US5098222 от 02.10.1989 на изобретение (МПК E04H 4/00; F04D 35/00). Генератор волн, содержащий: впускное/выпускное отверстие для воды, расположенное в бассейне воды, причем указанное впускное/выпускное отверстие расположено выше уровня воды указанного бассейна; камеру, сообщающуюся по текучей среде с указанным впуском/выпуском воды через средства связи ниже уровня воды в бассейне, причем указанная камера проходит вверх до уровня, по существу, выше уровня воды в бассейне воды; средство, проходящее через указанное впускное/выпускное отверстие, для обеспечения протекания воды мимо указанного впускного/выпускного отверстия в направлении к указанной камере; клапанное средство, соединенное с указанной камерой и управляемое с возможностью управляемого перемещения между открытым положением, выходящим из камеры в атмосферу, и закрытым положением, предотвращающим прохождение через него воздушного потока; воздушный насос, соединенный с указанной камерой для удаления из нее воздуха; при этом вода может втягиваться из бассейна в указанную камеру путем удаления из нее воздуха посредством указанного средства воздушного насоса и быстро выталкиваться из него через указанное впускное/выпускное отверстие для генерирования волны посредством открывания упомянутого клапанного средства для вентиляции указанной камеры. Недостатком данного изобретения является то, что данный волногенератор может работать исключительно в бассейне, имеющем определенный уровень воды. Кроме того, недостатком является отсутствие возможности регулирования формы волны. Заявленное изобретение может работать как в бассейнах/искусственных водоемах, так и в открытых/естественных водоемах. В заявленном решении волногенератор установлен на раму, которая имеет регулируемые стойки, при помощи которых можно регулировать высоту установки волногенератора. В том числе это дает возможность волногенератору работать даже при перепадах уровня воды в водоеме. Также заявленное решение имеет подводную платформу, подвижно соединенную с рамой волногенератора, благодаря чему обеспечивается возможность регулирования высоты и формы волны.
Задача, которую поставил перед собой разработчик новой установки и способа генерирования волн, состояла в создании нового устройства и способа лишенных недостатков известных решений. Технический результат заключается в обеспечении возможности формирования волны в естественных и искусственных водоемах и регулирования высоты, формы и направления волны.
Изобретение пояснено графически, где:
на фиг. 1 показана установка генерирования волн в положении готовности к генерированию волны;
на фиг. 2 схематически показана установка генерирования волн в первой фазе формирования волны;
на фиг. 3 показано изменение формыволны при контакте с подводной платформой.
Сущность изобретения состоит в том, что установка для формирования волн, включает волногенератор, соединенную с ним подвижно подводную платформу, регулируемую по глубине водоема, и натяжное устройство, причем волногенератор выполнен из установленной на раме камеры с впускным/выпускным отверстием для воды снизу и воздушным клапаномсверху, соединенной с вакуумным насосом, а подводная платформа сконструирована в виде плиты либо по меньшей мере двух плит, связанных подвижно и последовательно друг с другом, причём подводная платформа соединена с натяжным устройством и с грузом, расположенным на дне водоема, при помощи тросов, пропущенных через ролик, а натяжное устройство установлено на раму либо закреплено на берегу водоема. Вместе с тем, рама сконструирована с регулируемыми стойками. Кроме того, рама представляет собой металлическую конструкцию. В то же время клапан выполнен в виде шиберной задвижки или пластинчатого клапана. А подводная платформа для формирования волн включает по меньшей мере одну плиту, регулируемую по глубине водоема, в виде вытянутой в горизонтальной плоскости конструкции, состоящей из жесткого слоя, выполненного с возможностью удержания волны и придания ей необходимой формы и плавучего слоя для придания подводной платформе положительной плавучести, причём плита соединена с натяжным устройством и с грузом, расположенным на дне водоема, при помощи тросов, пропущенных через ролик. В то же время плавучий слой выполнен из пенополистирола либо дерева, либо пластика, либо в виде воздушной подушки, либо в виде их сочетания. В качестве натяжного устройства применена лебедка либо талреп, либо монтажно-тяговый механизм. А в качестве ролика использован отводной блок. Также подводная платформа для формирования волн включает по меньшей мере одну плиту, регулируемую по глубине водоема, в виде вытянутой в горизонтальной плоскости конструкции, состоящей из жесткого слоя, выполненного с возможностью удержания волны и придания ей необходимой формы на регулируемых опорах, закрепленных или установленных на дне водоема. Вместе с тем, регулируемые опоры выполнены в виде винтовых свай либо опоры срегулировочным узлом винтового или ножничного типа. Кроме того, плита выполнена прямоугольной или шестиугольной, или треугольной, или трапециевидной формы. Апри выполнении платформы из двух и более плит, каждая плита последовательно связана с соседней подвижно. Вместе с тем, жесткий слой выполнен в виде металлоконструкции, покрытой листовым пластиком или фанерой либо бетонной плиты, либо фанерной плиты, либо пластиковой конструкции, либо в виде их сочетания.
,
Установка для формирования волн, включающая волногенератор 1, подводную платформу 2, регулируемую по глубине водоема, и натяжное устройство 12. В конкретном примере исполнения установки применен вакуумный волногенератор 1. Волногенератор 1 состоит из камеры 3 с впускным/выпускным отверстием 11 для воды снизу и воздушным клапаном 10 сверху, а также вакуумного насоса 9, соединенного с камерой 3 для удаления из нее воздуха. В другом примере исполнения установки для генерирования волн волногенератор 1 выполнен в виде гидравлической системы, которая включает в себя: подвижные элементы в виде стеновых панелей, расположенные вертикально и перемещаемые назад и вперед в горизонтальном направлении для создания волн циклическим образом. Панель из любого прочного материала (бетон, железо и т.д.) частично погружена в воду, нижней частью присоединена к раме. Панель при помощи механизмов наклоняется вперед и назад. Нижняя часть панели остается неподвижной, верхняя – раскачивается, создавая волны.В другом примере исполнения установки для генерирования волн волногенератор 1 выполнен в виде насоса с наклонным желобом. В этом типе ящик или лоток, или контейнер расположен над уровнем воды и медленно наполняется оттуда подходящим водяным насосом. Когда контейнер практически заполнен водой, она сбрасывается в водоем или бассейн, тем самым создавая желаемое волновое воздействие. Сброс воды может производиться за счет открывания боковой или нижней стенки контейнера, или наклона контейнера относительно своей оси. Также контейнер может опорожняться автоматически при достижении заданного уровня воды и сразу же после опорожнения заполняться повторно.  В другом примере исполнения установки для генерирования волн волногенератор 1 выполнен в виде пневматической системы, которая включает в себя: камеру, частично погруженную в воду. Сверху камера герметична, снизу имеет отверстие, которое находится ниже уровня воды. Камера частично заполнена водой уровень воды в ней такой же, как в бассейне/водоеме. К верхней поверхности камеры подсоединен насос. Насос сначала выкачивает воздух из камеры, уровень воды внутри камеры поднимается. Затем насос резко закачивает воздух в камеру, создавая в камере давление. Насос как бы раскачивает воду туда-обратно, циклично создавая волны. Волногенератор 1 предназначен для образования искусственных волн в естественных и искусственных водоёмах. Камера 3 представляет собой по меньшей мере одну полую ёмкость для наполнения водой, установленную на раму 4. Камера 3 предназначена для забора воды из водоема через впускное/выпускное отверстие 11 и последующего выпуска воды в водоём для формирования искусственной волны. В верхней части камера 3 соединена с воздушным насосом 9. На верхней поверхности камеры 3 находится один или несколько воздушных клапанов 10, соединяющих внутреннюю полость камеры 3 с атмосферой. Клапаны 10 открываются и закрываются по команде оператора. Клапан 10 предназначен для образования вакуума в верхней части камеры 3 при работе воздушного насоса 9. При работе клапан 10 закрывают вручную либо автоматически, и воздушный насос 9 включают для выпуска воздуха из камеры 3, образуя вакуум. Посредством вакуума засасывается вода, затем при открытии клапанов 10 в камеру 3 попадает воздух, и весь объем воды падает вниз, тем самым создавая волну. При использовании нескольких камер 3, расположенных одна рядом с другой, открытие клапанов 10 регулируется компьютерной программой, открывающей клапаны 10 одновременно или поочередно, что позволяет создавать волны с различными направлениями. Камера 3 установлена на раму 4 с регулируемыми стойками 5, при помощи которых можно регулировать высоту установки волногенератора 1. Рама 4 представляет собой металлическую конструкцию. Рама 4 предназначена для закрепления на ней камеры 3 волногенератора 1 и для регулировки высоты установки волногенератора 1. Это дает возможность волногенератору 1 работать даже при перепадах уровня воды в водоеме. При изменении уровня воды в водоеме можно изменить высоту точки установки и волногенератора 1, при помощи регулируемых стоек 5 рамы 4. Воздушный насос 9 может быть любым из различных типов насосов. В качестве примера, воздушный насос может представлять собой вихревую воздуходувку, вентилятор высокого давления или вакуумный водокольцевой насос. Клапан 10 представляет собой шиберную задвижку или пластинчатый клапан. Клапан 10 расположен на верхней поверхности камеры 3. Клапан 10 предназначен для образования вакуума в верхней части камеры 3 при работе воздушного насоса 9. Подводная платформа 2 представляет собой одну плиту или несколько плит, связанных подвижно друг с другом, например, шарнирными соединениями. Подводная платформа 2 подвижно соединена с рамой 4 волногенератора 1 например, шарнирными соединениями. В случае выполнения подводной платформы 2 из нескольких плит, связанных подвижно друг с другом, плиты закрепляют на глубине с возможностью регулировки этой глубины в точках соединения плит. Таким образом создается второе дно необходимой конфигурации, что позволяет получать волны желаемой формы. В серфинге для начинающих спортсменов требуется более пологая волна, для профессионалов максимально вертикальная стенка волны. Подводная платформа 2 представляет собой вытянутую в горизонтальной плоскости конструкцию прямоугольной или шестиугольной, или треугольной, или трапециевидной формы имитирующую дно водоема. В конкретном примере исполнения, подводная платформа 2 представляет собой конструкцию, состоящую из жесткого слоя и плавучего слоя. Жесткий слой выполнен в виде металлоконструкции (как показано на фигурах) покрытой листовым пластиком или фанерой, или любым другим листовым материаломлибо бетонной плиты, либо фанерной плиты, либо пластиковой конструкции, либо в виде их сочетания. Жёсткий слой воспринимает на себя массу движущейся волны, сформированной волногенератором 1 для удержания волны и придания ей необходимой формы. Плавучий слой соединен с жестким либо расположен в середине жёсткого слоя. Плавучий слой предназначен для придания подводной платформе 2 положительной плавучести. Плавучий слой может быть выполнен из пенополистирола либо дерева, либо пластика, либо в виде воздушной подушки, либо в виде их сочетания. Подводная платформа 2 соединена с натяжным устройством 12 и с грузом 7 при помощи тросов 6, пропущенных через ролик 8. Трос 6 огибает ролик 8 и идет к натяжному устройству 12. Натяжное устройство 12 представляет собой приспособление, предназначенное для натяжки троса 6. Натяжное устройство 12 установлено на раму 4 либо закреплено на берегу водоема. При помощи натяжного устройства 12 трос 6 натягивают и погружают подводную платформу 2 на нужную глубину, притягивая её к грузу 7 либо трос 6 ослабляют, и подводная платформа 2 поднимается ближе к поверхности водоема. В качестве натяжного устройства 12 применена лебедка либо талреп, либо монтажно-тяговый механизм, либо другой механизм для натяжки троса 6. Тросы 6 представляют собой витые или крученные из синтетических, либо стальных, либо смешанных прядей похожие на верёвку изделия. Груз 7 может быть выполнен в виде бетонной плиты, металлической плиты и прочих материалов. В качестве ролика 8 может быть использован отводной блок любого вида. В другом примере исполнения подводная платформа 2 может быть выполнена без плавучего слоя на регулируемых опорах, закрепленных либо установленных на дне водоема. В данном примере регулирование положения подводной платформы 2 достигается благодаря увеличению/уменьшению длины регулируемых опор. Регулируемая опора может быть выполнена в виде винтовой сваи, вкрученной в дно водоема. Регулируемая опора может быть сконструирована срегулировочным узлом, например, с винтовой регулировкой. Также регулируемая опора может быть сконструирована с регулировочным узлом ножничного или другого типа. При использовании регулируемой опоры в виде винтовой сваи обеспечивается возможность регулировки глубины нахождения подводной платформы 2 при помощи вкручивания сваи. При помощи регулируемых опор подводную платформу 2 устанавливают на нужной глубине.
.
Способ генерирования волн, включающий процесс генерации волн и процесс регулирования высоты, направления и угла наклона волны. Для генерации волны закрывают воздушный клапан 10 волногенератора 1 и включают насос 9. Затем удаляют воздух из камеры 3, образуя вакуум. Посредством вакуума в камеру 3 засасывается вода. Далее открывают клапаны 10, в камеру 3 попадает воздух, и весь объем воды падает вниз через впускное/выпускное отверстие 11, тем самым создавая волну рядом с камерой 3. Волна, двигаясь по направлению от камеры 3, нижней частью упирается в подводную платформу 2 и поднимается вверх, тем самым создает необходимую высоту волны. Угол наклона волны регулируется положением подводной платформы 2Волна для серфинга должна иметь определенный угол наклона. Форма волны напрямую зависит от формы дна (в нашем случае формы и положения подводной платформы 2): чем резче становится мелко, тем выше становится волна. В естественных условиях при большой глубине масса воды движется равномерно, но, когда волна достигает мелководья, она замедляется, ее длина укорачивается, а гребень растёт, то есть волна становится выше. Заявленное изобретение позволяет имитировать поведение волны именно при переходе с большой глубины на мелководье. Затем в точке, где глубина критически мала, волна уже не может стать выше и обрушивается. Наша задача удерживать волну в том виде, какой она подходит для катания, максимально долго без обрушения. Подводная платформа 2 выполняет функцию дна водоема. Подводная платформа 2 может состоять из по меньшей мере одной плиты. Одна плита подвижно (например, шарнирно) закреплена на раме 4 волногенератора 1. Последующие плиты подводной платформы 2 закрепляют последовательно одна к другой подвижно (например, шарнирно). Если камера 3 волногенератора 1 одна, то рядом с ней последовательно подвижно закрепляют все плиты подводной платформы 2. Если камеры 3 две и более, то у каждой камеры 3 закрепляют все плиты подводной платформы 2, которые помимо прочего соединены между собой. Если камер 3 две и более, то открытие клапанов 10 регулируется компьютерной программой, открывающей клапаны 10 одновременно или поочередно, что позволяет создавать волны с различными направлениями.Допустим, что у одной камеры 3 есть только одна часть подводной платформы 2. Когда мы тросом 6 притягиваем вниз ко дну дальнюю от волногенератора 1 сторону подводной платформы 2, то получаем пологое «дно» и соответственно пологую (широкую и низкую) волну. Когда поднимаем дальний от волногенератора 1 край подводной платформы 2 выше (ближе к поверхности воды), то получаем резкое уменьшение глубины и соответственно более резкую (короткую и высокую) волну. Поскольку формирование и удержание волны возможно только над подводной платформой 2. При выходе волны за пределы подводной платформы 2, волна уменьшается и «растворяется».
.
,
Полезность: 1. Установка для генерации волн для серфинга может работать в любых водоемах: в крытых и открытых бассейнах, искусственных и естественных водоемах. Возможность использовать установку в естественных водоемах позволяет избежать затрат на строительство бассейна/искусственного водоема, фильтрацию воды и расходов на содержание бассейна. 2. Возможность регулирования высоты и формы волны. Наличие регулируемой подводной платформы дает возможность настраивать установку на нужную форму и высоту волны, а также менять эти настройки в любое время. 3. Возможность создавать волны различного направления. При использовании двух и более камер волногенератора, открытие клапанов может регулироваться компьютерной программой, открывающей клапаны одновременно или поочередно, тем самым создавая волны с различными направлениями. 4. Мобильность. Заявленное изобретение может не являться капитальным строением (в случае установки в естественных водоемах)Установка для генерации волн может перевозиться при помощи автотранспорта и устанавливаться в любом водоеме в короткие сроки без проведения строительных работ, например, для проведения соревнований. 5. Возможность использования установки для генерации волн при минимальной выделенной мощности электросетей. Использование вакуумных насосов позволяет медленно откачивать воздух из камеры 3 используя доступные электрические мощности. Ведь в конечном итоге волна создается энергией падающей воды, а от мощности насосов зависит лишь время подготовки механизированной установки к запуску.