Искусственный снег

<час />

Искусственный снег - это небольшие частицы льда, которые используются для увеличения количества снега, доступного для зимних видов спорта, таких как катание на лыжах или сноуборде. Он производится машиной, которая использует насос высокого давления для распыления водяного тумана в холодный воздух. Капли воды впоследствии кристаллизуются, образуя искусственный снег. Первые коммерчески успешные машины были разработаны в 1950-х годах, и постоянно совершенствовались технологии. Ожидается, что с ростом популярности зимних видов спорта рынок искусственного снега продемонстрирует значительный рост.

Фон

Машины, производящие искусственный снег, спроектированы так, чтобы имитировать процесс производства натурального снега. В природе снежинки образуются, когда температура опускается ниже 32 ° F (0 ° C). Затем атмосферная вода конденсируется на частицах в воздухе и кристаллизуется. В результате этого действия создаются снежинки самых разных размеров и форм.

В снегоуборочной машине вода сначала смешивается с зародышеобразователем. Затем его нагнетают через распылительную форсунку. При этом вода превращается в туман, который затем нагнетается сжатым воздухом, чтобы еще больше разбить его. На выходе из снегоуборочной машины туман кристаллизуется на нуклеаторе и превращается в крошечные снежно-подобные частицы льда. В зависимости от качества снегоуборочной машины искусственный снег может быть не хуже натурального.

История

Хотя археологические данные свидетельствуют о том, что люди впервые покатались на лыжах около 4000 лет назад, интерес к этому виду спорта как к спорту возник только в середине девятнадцатого века. В 1883 году в Норвегии прошли первые международные соревнования. Вскоре спорт распространился на остальную Европу и Америку. По мере того как популярность лыжного спорта росла, росла и потребность в устройстве, которое могло бы обеспечить снегом, когда он был недоступен естественным образом. Это привело к разработке первых машин для производства искусственного снега.

Одна из первых машин была запатентована в начале 1900-х годов. Хотя эта машина была функциональна, она была грубой и ненадежной. Постоянные усовершенствования конструкции привели к разработке в 1950-х годах машины для производства снега на сжатом воздухе. Эта машина работала за счет использования сжатого воздуха для подачи воды через сопло. Сопло разбивает воду на более мелкие капли, которые впоследствии кристаллизуются. Устройство Пирса, названное в честь его изобретателя, было достаточно эффективным, чтобы его использовали на большинстве горнолыжных курортов. Однако у него были свои недостатки, в первую очередь, форсунка, которая имела тенденцию к засорению, и требовалось очень большое количество сжатого воздуха. Это сделало его дорогим в эксплуатации. Кроме того, машина была довольно шумной, а снег, который она производил, был более влажным и ледяным.

В течение 1970-х годов в машины были внесены различные новшества, которые улучшили качество и методы производства искусственного снега. Одним из улучшений стало добавление вращающегося основания и вентилятора. Вентилятор сдувал только что созданный снег дальше от машины, чем только сжатый воздух, а вращающееся основание позволяло изменять направление снега. Это позволило охватить гораздо большую площадь с помощью одной машины. Еще одним усовершенствованием стало внедрение машины с вытяжным вентилятором. Эти машины были портативными, что позволяло использовать их по всей лыжной трассе. Они превосходили машины со сжатым воздухом, потому что были значительно тише и дешевле в эксплуатации.

В 1975 году зародышевый агент был обнаружен Стивом Линдоу, аспирантом Висконсинского университета. Исследуя метод защиты растений от морозов, он обнаружил белок, который притягивает молекулы воды и помогает им образовывать кристаллы. Вскоре стало понятно, что из этого материала можно сделать искусственный снег. Затем этот материал был зарегистрирован под торговой маркой Snomax и сейчас продается под торговой маркой Snomax.

По мере совершенствования электроники совершенствовались и средства управления машинами для искусственного оснежения. Были добавлены компьютерные средства управления, а также датчики, которые могли автоматически определять требования к снегу. Также были добавлены более мощные вентиляторы. Различные другие инновации привели к созданию машин, которые могли производить более качественный снег и его больше. Сегодня почти все горнолыжные курорты используют те или иные системы искусственного оснежения для улучшения условий катания на лыжах и увеличения продолжительности лыжного сезона.

Сырье

Вода - это основной ингредиент, необходимый для создания искусственного снега. Однако, поскольку горнолыжные курорты расположены в горах, поиск подходящего водоснабжения часто является проблемой. Если поблизости есть реки или ручьи, их можно использовать. В противном случае у подножия горы создаются пруды или дамбы для накопления воды. Затем вода при необходимости перекачивается в снегоуборочные машины.

Помимо воды, для создания снега также требуются сжатый воздух и зародышевый материал. Сжатый воздух получается с помощью насоса. Зародышевый агент представляет собой биоразлагаемый белок, который заставляет молекулы воды образовывать кристаллы при более высокой температуре, чем обычно. Его получают из нетоксичного штамма бактерии Pseudomonas syringae. В среднем этот материал может увеличить количество снега, производимого машиной на 50%. Это также помогает производить более легкие и сухие хлопья.

Дизайн

Самая важная часть любой системы искусственного оснежения - это снежная машина, называемая снежной пушкой или снежной пушкой. Доступны различные конструкции, однако большинство из них содержат общие элементы, включая компрессоры, насосы, вентиляторы и средства управления.

Центральным элементом снежной машины является вентиляторный агрегат. Эта часть отвечает за преобразование смеси воздуха и воды в крошечные капельки и выброс ее на склон. Он похож на типичный портативный домашний вентилятор. Он имеет вращающуюся лопасть гребного винта, прикрепленную к двигателю с регулируемой скоростью. К лопастям прикреплены изогнутые лопатки, которые линейно направляют поток воздуха. Вентилятор заключен в удлиненный стальной канал, открытый с обоих концов. При движении лопастей вентилятора воздух втягивается с одной стороны воздуховода. Эта сторона закрыта экраном для предотвращения попадания посторонних предметов в сборку. Механизмы, контролирующие основные составляющие снега, расположены в передней, или на выпускной, стороне канала вентилятора. Сюда входят распылитель воды, насос сжатого воздуха и зародышеобразователь. Устройство зародышеобразования содержит резервуар, заполненный зародышеобразователем. Через этот резервуар перекачивается вода, и белок включается.

Во время процесса оснежения вентилятор прикрепляется к различным деталям. Для подачи воды и воздуха к блоку вентилятора подсоединяются шланги. Эти шланги соединены с рядом компрессоров и насосов, которые перемещают воздух и воду по трубам в гору. Для увеличения покрытия снегом вентиляторный агрегат устанавливается на качающейся стойке или коромысле. В зависимости от конструкции ярмо может быть расположено прямо над землей или прикреплено к высокой башне. К вилке могут быть подсоединены рычаги, с помощью которых можно регулировать угол выхода снега из машины. Блок управления машиной обычно располагается у основания траверсы. Сюда входят переключатели для управления такими параметрами, как расход воды, вращение вентилятора и скорость колебаний. Блок управления может управляться удаленным компьютером.

Производственный
процесс

Производство искусственного снега требует ряда устройств, которые могут перемещать воду и воздух в гору, объединяя их с зародышеобразователем. Центральным элементом снежной машины является вентилятор. Эта часть отвечает за преобразование смеси воздуха и воды в крошечные капельки и выброс ее на склон. Он похож на типичный портативный домашний вентилятор. материал и распылить их в воздухе в виде мелких капель. Обычно система устанавливается в летние месяцы и работает ночью после закрытия склонов.

Установка системы

• 1 Создание искусственного снега требует установки всей системы на склоне горы. Эта система включает в себя серию водопроводных труб, электрических кабелей, насосов и компрессоров в дополнение к снегоуборочным машинам. Сначала рисуются планы, показывающие расположение системы. Затем водопроводные трубы и кабели укладываются длинными траншеями, пересекающими весь откос. Траншеи должны быть вырыты значительно глубже, чтобы вода не замерзла в зимние месяцы. В различных точках водовода устанавливаются клапаны и шланги для вывода воды на поверхность. Для защиты вокруг них кладут тюки сена.

Смешивание воды с другими компонентами

• 2 Снежный покров обычно делается ночью и требует постоянного наблюдения. Обычно это делается только при температуре наружного воздуха 28 ° F (-2,2 ° C) или ниже. Несколько снегоуборочных машин подключены к водопроводу на всем протяжении склона. Когда машины включены, начинается процесс создания снега. Сначала вода закачивается в гору к различным машинам. В зависимости от типа машины вода может быть смешана с зародышеобразователем перед перекачкой или когда она впервые попадает в машину.

Создание снега

• 3 Затем вода смешивается со сжатым воздухом и прокачивается через мощный вентилятор. Вентилятор может распылить смесь в воздух на высоту почти 60 футов (18,3 м). На выходе из машины вода кристаллизуется и образует снег. Снег навален большими холмами, известными как киты. На этом этапе можно проанализировать снег, а машины отрегулировать для получения снега наилучшего качества.
• 4 Когда куча искусственного снега оказывается значительно выше, снегоуборочная машина выключается. При оптимальной производительности снегоуборочная машина может произвести достаточно снега, чтобы покрыть акр примерно за 2 часа. Затем киту дают застыть или лечить в течение двух-трех дней. Это позволяет стекать лишней воде и производить более мягкий снег.

Перемещение снега

• 5 После отверждения снежная куча готова к уходу. С помощью специального плуга снег разглаживается на лыжной поверхности. Пока он перемещается, его отправляют через почвообрабатывающее устройство. Это взъерошивает снег, делая его более пригодным для катания на лыжах.

Контроль качества

Производство искусственного снега, которое не уступает натуральному снегу или превосходит его по качеству, требует значительных мер контроля качества. Перед производством зародышеобразователь проверяется на соответствие требованиям. Во время изготовления снега его анализируют на качество кристаллов, внешний вид и влажность. Соотношение воздух / вода можно регулировать для улучшения качества снега. Если снег высшего качества, он прослужит дольше, лучше будет держать форму и его будет легче ухаживать.

Будущее

Недостатки нынешней технологии искусственного оснежения предполагают возможные улучшения в будущем. В настоящее время шум, создаваемый этими машинами, является проблемой. Хотя делались попытки уменьшить звук, будущие машины будут еще тише. Еще одним ограничением снежных машин является их узкий температурный диапазон работы. Новые машины могут производить снег при температуре выше 28 ° F (-2,2 ° C). Эти машины также могут производить снег более высокого качества за меньшее время.