Снеговая пушка — это вид снегогенератора, в основе которого лежит мощный вентилятор. Благодаря этому система искусственного оснежения может работать в ветреную погоду и распылять снег в заданном направлении под углом поворота от 15 до 60°. Это позволяет быстро формировать пологие или сложные крутые трассы.
Сферы применения снеговых пушек
Снеговые пушки стали незаменимыми в самых разных областях. Конечно, наибольшую популярность данные способы оснежения приобрели в сфере горнолыжного отдыха, а также в спортивной среде.
Организаторы спортивных соревнований прибегают к использованию искусственного покрова сноубордистских и лыжных трасс даже в тех районах, где снега достаточно. Секрет в том, что искусственный снег на протяжении всего периода соревнований будет одинакового качества. А это позволяет создать равные конкурентные условия для участников состязаний.
Кроме этого, снеговые пушки нашли свое применение в сферах народного хозяйства (защита посевов или посадок от морозов в бесснежный период), а также в авиа- и автомобилестроении (проведение тест-драйва шин, антиобледенительных систем и т.д.)
Принцип образования снега в снеговой пушке
Главная функция снеговой пушки — производство снега требуемого качества (хороший снег легче льда не менее, чем в 2 раза). На физические характеристики хлопьев влияют такие факторы, как температура воздуха, температура воды, влажность и длительность полета.
Это связано с тем, что снежинки формируются в результате распыления подаваемой через форсунки воды, смешивания ее с разряженным холодным воздухом и выбрасывания под давлением в атмосферу. Капли разбиваются на нуклеационные ядра, которые, в свою очередь, соединяются с другими микроскопическими каплям. Чем дольше ядро находится в воздухе, тем мягче получится снежинка.
Поэтому вентилятор снеговой пушки, благодаря возможности распылять воду на расстояние от 5 до 60 метров, способствует образованию крупного и мягкого снега. Если ядра быстро упадут на землю или будут разбрызганы под небольшим давлением при достаточно высокой температуре, снег получится влажным и тяжелым.
Преимущества снеговой пушки
Снеговая пушка — это, как правило, мобильная конструкция на колесном или гусеничном шасси. Подвижность системы позволяет оперативно охватить большую территорию для оснежения. Вода подается из трубопровода через гидрант или забирается из мобильных цистерн.
Для получения чистого снега система оборудована фильтром, а в водном потоке не должно содержаться примесей и частиц крупнее 200 микромикрон.
Система способна работать при давлении уже от 5 Бар. Максимальное давление не должно превышать 40 Бар.
Качественный снег проводится при температуре -3-7°С. Средняя производительность снеговой пушки — 120 м3 снега в час.
Компания «Ратрак-Сервис» предлагает вам высокоэффективные снеговые пушки вентиляторного типа марок 600 ECO и SN 900 M с автоматическим и ручным управлением.
На первый взгляд, кажется, что "сделать" снег очень просто, лишь бы были вода да мороз. Давайте проведем простой эксперимент. В зимнее время года возьмем флакон с пульверизатором и наполним его холодной водой. Затем выйдем на улицу в студеный мороз, чтобы температура была не менее минус 20°С, и начнем разбрызгивать воду.
Каков же будет результат? У нас получатся настоящие снежинки? Нет, вода кристаллизуется и превратится в маленькие льдинки.
Производить искусственный снег начали еще более 50 лет назад. Первые экспериментальные установки были созданы в 50-60-х годах прошлого столетия в странах, где зимние виды спорта пользовались большой популярностью.
Управлять стихией всегда хотелось человеку и сегодня это возможно.
Способ производства снега путем распыления воды под давлением при естественном холоде
Этот способ производства снега является наиболее известным и широко распространенным. Применяется он на открытых площадках при отрицательных температурах атмосферного воздуха (ниже – 1,5 º С).
Данный способ снегообразования состоит в организации взаимодействия легких (до 100 мкм) капель распыленной воды со скоростным воздушным потоком, который способен транспортировать капли воды в пространстве окружающей среды на расстояние до 50 метров. Для формирования воздушного потока используется мощный осевой вентилятор, поэтому такой снегогенератор называется вентиляторным . Существуют также безвентиляторные снегогенераторы, в которых замораживание капель воды осуществляется за счет их выброса под давлением подаваемой воды с высоты до 12 м и введением в поток центров кристаллизации. Процесс снегообразования может быть организован также путем подачи воды в скоростной воздушный поток, образующийся при сверхзвуковом расширении сжатого воздуха в профилированном сопловом насадке снегогенератора.
Вентиляторный снегогенератор (снежная пушка).
Снежная пушка представляет собой сборно-сварную конструкцию, в состав которой входят агрегаты и органы управления пневматических систем низкого и повышенного давления, агрегаты гидравлической системы, силовые несущие элементы, электрическая система.
Принцип снегообразования, используемый в конструкции пушек серии ESG –ХХХ состоит в организации взаимодействия легких (до 100 мкм) капель распыленной воды со скоростным воздушным потоком, который способен транспортировать капли воды в пространстве окружающей среды на расстояние до 50 метров. При отрицательных температурах окружающей среды (ниже -1,5 0 С) водяные капли охлаждаются до температуры начала кристаллизации. При наличии в двухфазном потоке центров кристаллизации, происходит быстрый рост кристаллов льда, которые на завершающей стадии полёта приобретают форму снежной крупы.
Центры кристаллизации вырабатываются специальной системой пушки и подаются в скоростной воздушный поток одновременно с распыленной водой.
Вентилятор обычно устанавливается на силовой поворотной раме, которая позволяет изменять направление воздушного потока вентилятора в горизонтальной и вертикальной плоскостях. На выходной части вентилятора устанавливается кольцевой водяной многофорсуночный коллектор.
На нем устанавливаются водяные и снегообразующие форсунки. Часть форсунок включаются в работу одновременно с подачей воды в коллектор. Остальные включаются или выключаются по мере необходимости для управления качеством вырабатываемого снега. Водяной коллектор связан с воздушным кольцевым коллектором, через который подается сжатый воздух к снегообразующим форсункам. Компрессор с электроприводом и шкаф управления изделием размещаются на поворотной силовой раме.
Вода к форсуночным блокам водяного коллектора подается от внешнего источника через гибкий рукав и щелевой фильтр.
Снежные пушки производятся компанией «Экосистема» в России. Возможны поставки импортного оборудования.
Безвентиляторный снегогенератор (снежное ружье) .
Снегогенератор представляет собой сборно-сварную конструкцию, в состав которой входят пневматическая и гидравлическая линии. Принцип снегообразования, используемый в конструкции состоит в организации взаимодействия мелких (диаметром до 50 мкм) капель распыленной воды со скоростным воздушным потоком, который способен транспортировать капли воды в пространстве окружающей среды на расстояние около 10 метров. При отрицательных температурах окружающей среды (ниже -1,5 0 С) водяные капли охлаждаются до температуры начала кристаллизации. При наличии в двухфазном потоке центров кристаллизации, происходит быстрый рост кристаллов льда, которые на завершающей стадии полёта приобретают форму снежной крупы.
Центры кристаллизации образуются в снегогенераторе за счет изменения газодинамических параметров сжатого воздуха при его расширении в профилированном выходном насадке и подаются в скоростной водо-воздушный поток при работе системы.
Устройство крепления корпуса позволяет изменять направление выходного двухфазного потока от 0 0 до 45 0 ввертикальной плоскости. Рабочее положение корпуса фиксируется цепной растяжкой треноги. В выходной части корпуса установлен форсуночный моноблок.
Корпус снегогенератора соединяется посредством гибкого рукава через подводящий штуцер с источником воды. Сжатый воздух к снегогенератору подается от внешнего источника через гибкий шланг и штуцер по линии, укомплектованной обратным клапаном.
Снежные ружья производятся компанией «Экосистема» в России.
Производство снега из чешуек льда, полученных при искусственном холоде.
Основное отличие данного способа заключается в том, что он позволяет получать снег не только при отрицательных атмосферных температурах, но и при положительных (до +35°С) за счёт использования холода, вырабатываемого холодильной машиной льдогенератора . Это так называемая “Всепогодная снежная пушка ”, которая используется в регионах, где преобладают нулевые или плюсовые температуры. Основные операции, применяемые в этом способе, заключаются в следующем: производство чешуйчатого льда с помощью льдогенератора , измельчение частиц льда валками или фрезами, смешивание измельченных частиц льда с холодным воздухом и пневматическая транспортировка полученного снега по трубам длиной до 100 м к месту его использования.
Компания «Экосистема» является официальным партнером производителя такого оборудования - немецкой фирмы Schnee - und Eistechnik GmbH.
Глобальное потепление привело к тому, что сезон на некоторых старейших горнолыжных курортах сократился с четырех месяцев до одного-двух. Существуют прогнозы, по которым центр европейской горнолыжной индустрии в ближайшее время сместится из Альп в Скандинавию. В поисках снега американцы уже начали осваивать Аляску. Все, дальше идти некуда. Осталось только применить оружие. Специальное.
Если же вы не подались за снегом за Полярный круг, то, скорее всего, на любимом курорте вы катаетесь на эрзаце — искусственном, или техническом, как его называют профессионалы, снеге. Без специальных машин по изготовлению снега сегодня не обходится ни один курорт, начиная от французского Шамони и заканчивая подмосковным Воленом. Практически каждый катающийся не раз видел в деле снежные пушки и их облегченные версии — снежные ружья. Со стороны процесс снегообразования выглядит просто: гигантские вентиляторы распыляют воду, которая на морозе превращается в снег. Но это только со стороны.
Настоящий снег
Природный снег образуется из атмосферных водных паров. Когда водяные пары, которые являются газообразной формой воды, охлаждаются до точки конденсации, они переходят из газообразной в жидкую или твердую форму. Привычные нам облака состоят как раз из таких сконденсированных капель, правда настолько малых, что их без труда удерживают наверху потоки восходящего воздуха. Когда капельки становятся слишком тяжелыми, они выпадают на землю в качестве дождя. Если температура оказывается сильно ниже точки конденсации, водные пары минуют жидкую фазу, образуя маленькие кристаллы. На большей части земного шара привычный нам дождь начинается, как ни странно, со снегопада, однако снежинки по мере приближения к земле успевают растаять. Дело в том, что на высоте образования облаков всегда стоит отрицательная температура, сравнимая с якутскими морозами. Простым подтверждением этого факта является град жарким летом.
Однако вода не замерзает автоматически, когда температура падает ниже точки замерзания. Дистиллированную воду можно охладить до довольно низкой температуры -400С, а она останется жидкостью. Однако в реальной жизни пар в облаках начинает кристаллизоваться уже при 00С. Дело в том, что для того, чтобы пошел процесс конденсации, воде нужны мельчайшие частички, вокруг которых могли бы оседать ее молекулы. Такими центрами конденсации в атмосфере выступают мельчайшие частички сажи, городского смога, бактерии и другие материалы. Например, именно так разгоняют облака, распыляя с самолетов над ними специальные реагенты (например, йодистое серебро), выступающие как раз такими центрами конденсации.
Кристаллизуясь, вода в облаках образует причудливые шестилучевые фрактальные формы, называемые снежинками. Чем более долгое время идет процесс кристаллизации, тем сложнее рисунок снежинки. В облаках этот процесс занимает десятки минут. Искусственный же снег образуется за секунды, поэтому при ближайшем рассмотрении его кристаллы выглядят как шестиугольные с зародышами лучей, а на ощупь напоминают крупу. Однако тает такой снег медленнее натурального, и лыжи на нем скользят по‑другому.
Снежные пушки
Идея, используемая для разгона облаков (конденсация воды вокруг искусственных центров конденсации), прекрасно подошла и для производства искусственного снега. Один из наиболее распространенных реагентов-кристаллизаторов, используемых для снегопроизводства, — специальный натуральный протеин Snowmax, который великолепно справляется с задачей притягивания молекул воды.
В первых конструкциях снежных пушек вода смешивалась со сжатым воздухом и выбрасывалась через форсунки под высоким давлением в поток воздуха, создаваемый мощным вентилятором. Сжатый воздух выполнял сразу три задачи: распылял воду, выбрасывал образовавшиеся капельки в воздух и дополнительно охлаждал воду. Последний эффект основан на том, что при адиабатическом расширении газы охлаждаются. Попробуйте вскрыть баллончик с углекислотой — он мгновенно охладится до минусовых температур, рискуя отморозить руки.
Недостатком такой схемы является большой расход воздуха. Поэтому более современные пушки работают по двухступенчатому процессу. Сначала путем смешивания сжатого воздуха и небольшого количества воды образуются мельчайшие кристаллики льда — зародыши искусственного снега. Затем эти «зародыши» попадают в поток распыленной мощными вентиляторами воды, которая, кристаллизуясь на них, быстро образует готовые кристаллы снега.
Отличительной чертой всех пушек является мощный вентилятор, выбрасывающий водо-воздушную смесь на десятки метров. За время такого полета успевают сформироваться кристаллы искусственного снега, к тому же высокая «дальнобойность» позволяет заснеживать большие пространства.
На горнолыжных курортах можно увидеть и другую разновидность снежного оружия — снежные ружья. Отличие их от пушек — в отсутствии вентилятора.
Процесс снегообразования в них выглядит следующим образом. Разнесенные воздушная и первая водяная форсунки подают ограниченное количество воды и воздуха в зону смешивания, расположенную на расстоянии 810 см от ружья, где образуются зародыши кристаллов снега. Эти мини-кристаллы по инерции смещаются далее, на расстоянии приблизительно 20 см от ружья они попадают в поток воды из второй форсунки, где на них налипает вода. Кристаллизация снега происходит во время свободного падения кристаллов на землю с высоты не менее 4 м.
Условия снегообразования
Наличие снежной артиллерии еще не означает решения снежных проблем. Многое зависит и от условий снегообразования, важнейшими параметрами которых являются температура и относительная влажность (отношение фактически содержащегося в воздухе водяного пара к количеству водяного пара, соответствующему состоянию насыщения). Дело в том, что вода охлаждается собственным частичным испарением, то есть переходом части жидкости в пар. Однако чем выше относительная влажность, тем более замедленным будет процесс испарения и, следовательно, охлаждения.
Поэтому при низкой относительной влажности возможен процесс снегообразования при температуре выше 00С. При высокой же влажности и при низких температурах возможно получение вместо снега обычного дождя.
При относительной влажности 30% снежные пушки возможно запускать при температуре -10С, это считается хорошими условиями для снегообразования. Если же температура падает ниже -6,70С, то тогда можно делать снег и при относительной влажности 100%. При температуре же ниже -100С на влажность внимания можно и не обращать.
В реальной жизни условия снегообразования могут разниться не только от трассы к трассе, но и между двумя рядом стоящими пушками: одна уже может делать снег, а для стоящей всего 100 м ниже — условия недостаточные. Раньше за работой снежных пушек следили высокопрофессиональные специалисты, которые и решали, когда и где включать снежное оружие. Сейчас им на смену приходят мощные компьютерные системы, а управление системами оснежения осуществляется из единого комфортного центра.
Ice Crushing
Пушки пригодны для приготовления снега только зимой. А что делать, если на дворе лето, а кататься тянет прямо мочи нет? Еще недавно единственным выходом было податься в Южное полушарие или в высокогорные ледники. Но прогресс не стоит на месте. Благодаря японской компании Piste Snow Industries из Токио, которая изобрела технологию Ice Crushing Systems (ICS), снег можно получать при температуре до +150С. Внутри японской установки, внешне неотличимой от трансформаторной будки, вода замораживается, становясь тонкими листами льда, которые измельчаются до порошкообразного состояния сжатым воздухом. Именно поэтому ICSсистемы в России иногда называются установками по измельчению льда. Размер конечных кристаллов льда искусственного снега может варьироваться от микрона до 0,3 мм. Мелкие кристаллы более напоминают натуральный снег, а большие дольше не тают. Отличаются ICSсистемы и способом нанесения искусственного снега на трассу: он распыляется через гигантский брандспойт. В Японии летние трассы с применением ICSтехнологии появились еще в 1991 году (сейчас круглогодичными трассами оборудовано более 15 японских курортов), а в середине 90х японская техника добралась и до Европы. Например, с 1997 года круглогодичное катание французским сноубордистам в Sig Urban Park в Гренобле обеспечивает ICSтехника. Современные машины способны производить 150 т снега в сутки, потребляя при этом 400 кВт электроэнергии в час и 142 л воды в минуту. Стоит эта 45-тонная чудо-машина около миллиона долларов.
Если вы не живете далеко за Полярным кругом, то, скорее всего, на любимом горнолыжном курорте вы катаетесь на эрзаце – искусственном, или техническом, как его называют профессионалы, снеге. Без специальных машин по изготовлению снега сегодня не обходится ни один курорт, начиная от французского Шамони и заканчивая нашими Силичами или Логойском. Со стороны процесс снегообразования выглядит просто: гигантские вентиляторы распыляют воду, которая на морозе превращается в снег. Но это только со стороны…
Сначала давайте определимся, что такое "снег". Словарь русского языка (С.И.Ожегов) определяет его как: атмосферные осадки в виде белых хлопьев, представляющих собою кристаллики замерзшей воды, а также сплошная масса этих осадков, покрывающая землю зимой.
Настоящий снег
Природный снег образуется из атмосферных водных паров. Когда водяные пары, которые являются газообразной формой воды, охлаждаются до точки конденсации, они переходят из газообразной в жидкую или твердую форму. Привычные нам облака состоят как раз из таких сконденсированных капель, правда настолько малых, что их без труда удерживают наверху потоки восходящего воздуха. Когда капельки становятся слишком тяжелыми, они выпадают на землю в качестве дождя. Если температура оказывается на много ниже точки конденсации, водяные пары минуют жидкую фазу, образуя маленькие кристаллы. На большей части земного шара привычный нам дождь начинается, как ни странно, со снегопада, однако снежинки по мере приближения к земле успевают растаять. Дело в том, что на высоте образования облаков всегда стоит отрицательная температура, сравнимая с якутскими морозами. Простым подтверждением этого факта является град жарким летом.
Чем выше облако, тем оно холоднее. Высокие перистые облака, «дрейфующие» при температурах ниже минус 35°С, состоят из кристалликов-призм, которые выглядят, как блестящие подвески люстр, сверкающие в лучах солнца. Кристаллы различной формы образуются при разной температуре. Если температура в облаке в пределах минус 3 до 0 градусов, то образуются плоские шестиугольники; от -5 до -3°С формируются игольчатые кристаллы; от -8 до -5°С образуются столбики-призмы; от -12 до -8°С вновь появляются плоские шестиугольники; от -16 до -12°С возникают первые звездчатые снежинки. При дальнейшем снижении температуры образуются снежинки всех типов. Кристаллы-столбики, образующиеся в холодных облаках высоко над землёй при очень низких температурах, падают на грунт сквозь более теплые облака, при этом на концах могут вырасти звёздочки. По мере того, как снежинка растёт, она становится тяжелее и падает на землю, при этом форма её изменяется. Если снежинка при падении вращается, как волчок, то её форма идеально симметрична, если же она падает боком или иначе, то форма будет несимметричной. Падающие кристаллы слипаются, формируясь в снежные хлопья. В каждой такой крупной снежинке содержится от 2 до 200 снежных кристаллов. Таким образом, форма снежинки – это естественная запись её маршрута по разным облакам с различной температурой.
Однако вода не замерзает автоматически, когда температура падает ниже точки замерзания. Дистиллированную воду можно охладить до довольно низкой температуры –40 0 С, а она останется жидкостью. Однако в реальной жизни пар в облаках начинает кристаллизоваться уже при 0 0 С. Дело в том, что для того, чтобы пошел процесс конденсации, воде нужны мельчайшие частички, вокруг которых могли бы оседать ее молекулы. Такими центрами конденсации в атмосфере выступают мельчайшие частички сажи, городского смога, бактерии и другие материалы. Например, именно так разгоняют облака, распыляя с самолетов над ними специальные реагенты (например, йодистое серебро), выступающие как раз такими центрами конденсации.
Кристаллизуясь, вода в облаках образует разнообразные причудливые шестилучевые фрактальные формы. И чем более долгое время идет процесс кристаллизации, тем сложнее рисунок снежинки. В облаках этот процесс занимает десятки минут. Искусственный же снег образуется за секунды, поэтому при ближайшем рассмотрении его кристаллы выглядят как шестиугольные с зародышами лучей, а на ощупь напоминают крупу. Однако тает такой снег медленнее натурального, и лыжи на нем скользят по-другому.
Искусственный снег
Техника получения искусственного снега была разработана и запатентована в США еще в 50-е годы прошлого века. Но настоящее развитие получила только в 70-х. В настоящее время уже практически все горнолыжные курорты, в большей или меньшей степени, производят снег искусственным путем.
Для этой цели служит специальное «снежное оружие» - снегогенераторы. Существует три типа снегогенераторов: снегогенераторы с внутренним смешиванием, снегогенераторы с внешним смешиванием, часто называемые еще «снежными ружьями» или «башнями» и вентиляторные снегогенераторы – «снежные пушки».
Снегогенератор с внутренним смешиванием - это система с использованием смешивания воды и воздуха во внутренней камере форсунки снегогенератора. При выходе смеси воды и сжатого воздуха из форсунки происходят расширение этой смеси и термодинамический эффект охлаждения (ниже 0 °С). Крошечные капли воды замерзают, формируя микрокристаллы, которые, в свою очередь, становятся центрами дальнейшего кристаллообразования (нуклеации). На таких центрах нуклеации (зародышах) из более крупных капель формируются хлопья снега.
Снегогенератор с внешним смешиванием - Еще один тип водно-воздушной системы. Процесс снегообразования в ней выглядит следующим образом. Разнесенные воздушная и первая водяная форсунки подают ограниченное количество воды и воздуха в зону смешивания, расположенную на расстоянии 8-10 см от ружья, где образуются зародыши кристаллов снега. Эти мини-кристаллы по инерции смещаются далее, на расстоянии приблизительно 20 см от ружья они попадают в поток воды из второй форсунки, где на них налипает вода.
Кристаллизация снега происходит во время свободного падения кристаллов на землю. Поэтому такие установки обычно монтируют на верхнем конце легкой (обычно алюминиевой) и длинной (до десяти метров) трубы-штанги высотой 4-10 метров. Да-да, это те самые «журавли», что стационарно устанавливаются вдоль боковой кромки склона. Думается, их видел каждый.
Вентиляторный снегогенератор - Система, где для формирования взвеси капель воды вместо сжатого специальным компрессором воздуха используется подача воздуха с помощью мощного вентилятора. При этом капли находятся в воздухе достаточное время для того, чтобы значительно охладиться и замерзнуть, превратившись в снег.
В первых конструкциях снежных пушек вода смешивалась со сжатым воздухом и выбрасывалась через форсунки под высоким давлением в поток воздуха, создаваемый мощным вентилятором. Сжатый воздух выполнял сразу три задачи: распылял воду, выбрасывал образовавшиеся капельки в воздух и дополнительно охлаждал воду. Последний эффект основан на том, что при адиабатическом расширении (вспоминаем школьную физику) газы охлаждаются. Попробуйте вскрыть баллончик с углекислотой – он мгновенно охладится до минусовых температур, рискуя отморозить руки.
Недостатком такой схемы является большой расход воздуха. Поэтому более современные пушки работают по двухступенчатому процессу и оснащены устройствами для нуклеации (зародышеобразования).
Мощный вентилятор создаёт непрерывный поток воздуха, который движется через основные и нуклеационные кольца с форсунками. В них путем смешивания сжатого воздуха и небольшого количества воды образуются мельчайшие кристаллики льда – зародыши искусственного снега. Затем эти «зародыши» попадают в поток распыленной мощными вентиляторами воды, которая, кристаллизуясь на них, быстро образует готовые кристаллы снега. Между вентилятором и кольцами находятся пластинки-лопасти, прикрепленные изнутри к кожуху генератора. Они способствуют лучшему перемешиванию всех компонентов смеси.
Отличительной чертой всех пушек является мощный вентилятор, выбрасывающий водно-воздушную смесь на расстояние до 60 метров. За время такого полета успевают сформироваться кристаллы искусственного снега, а сама система искусственного оснежения может работать в ветреную погоду и распылять снег в заданном направлении под углом поворота от 15 до 60°. Это позволяет быстро формировать и пологие и сложные крутые трассы.
Эти пушки, похожие на авиационные двигатели, очень эффектны внешне. Но есть у них и серьезные технические преимущества. Первое из них – способность эффективно работать в широком диапазоне входных давлений воды. Дело в том, что сам принцип кристаллизации воды в этих пушках не тот, что в водно-воздушных. Если «ружья» распыляют пропорциональную смесь воздуха и воды, готовую к кристаллизации за счет естественного охлаждения, то вентиляторная пушка действует иначе. Объем нагнетаемого лопастями воздуха избыточен по отношению к объему воды (соотношение – более чем 1:600), поэтому распыленные форсунками микрокапли мгновенно замерзают не за счет низкой температуры окружающей среды, а за счет резкого снижения температуры потока, вызванного падением давления при расширении воздуха.
Может возникнуть вопрос: Зачем тогда ждать минуса за окном? Лишь затем, чтобы только что родившаяся снежинка не растаяла, не успев долететь до земли.
Второе важное преимущество «вентиляторов» – их независимость в плане сжатого воздуха. А вместе эти особенности позволяют сформулировать главное преимущество вентиляторных пушек – это их высокая мобильность. Смонтированные, как правило, на передвижных лафетах, самоходных или буксируемых, они позволяют засыпать снегом именно тот участок склона, который нуждается в этом более всего. Подключение к ближайшим гидрантам осуществляется гибкими рукавами.
Но если вентиляторные пушки так хороши, то почему они не вытеснили своих башенных собратьев со склонов? Ответ – в заметно более высоком энергопотреблении и более сложной конструкции вентиляторных устройств, определяющей более высокую стоимость как самих установок, так и их эксплуатации. В общем, «вентиляторный» искусственный снег дороже «башенного». Поэтому там, где возможна стационарная установка пушек, мы всегда видим «башни».
Условия снегообразования
Наличие снежной артиллерии еще не означает решения всех снежных проблем. Многое зависит и от условий снегообразования, важнейшими параметрами которых являются температура и относительная влажность (отношение фактически содержащегося в воздухе водяного пара к количеству водяного пара, соответствующему состоянию насыщения). Оснежение происходит тем лучше, чем ниже температура воздуха и меньше его влажность. Дело в том, что вода охлаждается собственным частичным испарением, то есть переходом части жидкости в пар. Однако чем выше относительная влажность, тем более замедленным будет процесс испарения и, следовательно, охлаждения.
Поэтому при низкой относительной влажности возможен процесс снегообразования при температуре выше 0 0 С. При высокой же влажности и при низких температурах возможно получение вместо снега обычного дождя.
При относительной влажности 30% снежные пушки возможно запускать при температуре –1 0 С, это считается хорошими условиями для снегообразования. Если же температура падает ниже –6,7 0 С, то тогда можно делать снег и при относительной влажности 100%. При температуре же ниже –10 0 С на влажность внимания можно вообще не обращать.
Чтобы учесть эти факторы при оснежении используют так называемый «влажный термометр».
Температура по влажному термометру - это температура микрокапель, выходящих из форсунок снегогенератора, которая достигается при завершении всех теплообменных процессов с окружающей средой. Все автоматические системы (включая управление водными ресурсами), установленные в западных странах Европы, обычно начинают производить снег при -4 °С по влажному термометру. При этом полагают, что производство снега при более высоких температурах является непродуктивным и неоправданно дорогим. Только на нескольких курортах, расположенных в более теплых частях Европы, например в Испании и Португалии, начинают производить снег при -2 °С по влажному термометру, поскольку в таком случае не остается выбора.
В реальной жизни условия снегообразования могут разниться не только от трассы к трассе, но и между двумя рядом стоящими пушками: одна уже может делать снег, а для стоящей всего 100 м ниже – условия недостаточные.
Кстати, для информации: минимальный начальный уровень снежной подушки склонов равняется 0,29 –0,30 м. При этом она должна быть максимально плотная. При температуре воздуха -4 -6 С° и воды +4 С° для оснежения одного квадратного метра склона необходимо приблизительно 0,45 м.куб. воды и 0,388 кВт.ч электроэнергии. Максимальная эффективность снегогенераторов достигается при температуре в районе -13 С° по влажному термометру.
Раньше за работой снежных пушек следили высокопрофессиональные специалисты на склонах, которые и решали, когда и где включать снежное оружие. Сейчас им на смену приходят мощные компьютерные системы, на пушках устанавливают портативные метеостанции, а управление системами оснежения осуществляется из единого комфортного центра.
Летний снег
Пушки пригодны для приготовления снега только зимой. А что делать, если на дворе лето, а кататься тянет просто жуть? Конечно можно податься в южное полушарие или в высокогорные ледники или забуриться в какой-нибудь крытый комплекс. Но прогресс не стоит на месте. Благодаря японской компании Piste Snow Industries из Токио, которая изобрела технологию Ice Crushing Systems (ICS), снег можно получать при температуре до +15 0 С. В этом же направлении работает и израильская компания IDE technologies. О её разработках можно прочитать в статье «Летний снег. Новые технологии.»
PS: При создании статьи использованы материалы с сайтов: www.snowgun.com , www.snowmakers.com , www.popmech.ru , www.skisport.ru , www.topgunsnowguns.com , www.myneige.us , www.lenkosnow.ru , www.aquaexpert.ru , а также каталоги фирм-производителей снегогенераторов.
http://www.skisport.ru
Рис. 18. Снежная пушка ESG-260
Ключевыми факторами влияющими на качество искуственного снега являются:
Температура воздуха и воды,
Влажность воздуха,
Особенности системы искусственного снега (Благодаря охлаждению воды, производство и качество искусственного снега может быть значительно улучшено)
Кроме того, угол наклона склона играет важную роль: чем круче гора, тем дальше распыляются частицы, соответственно оснежение склона проходит более качественно.
В среднем начальный уровень оснежения склона равняется 0,29 –0,30 м, при температуре воздуха -4 -6 С°, воды +4 С°. При таких параметрах для оснежения одного квадратного метра склона необходимо 0,45 м.куб. воды и 0,388 kWh энергии.
Количество и качество произведеного искуственного снега напрямую зависит от температуры воздуха и воды, давления воды и т.д. При использовании снежного оборудования, в среднем, температура может быть от – 1,5 С° до -13 С°. При T= -13 С° оборудование будет работать с наибольшей эфективностью, но даже если температура опустится ниже, пушки будут продолжать производить искусственный снег высокого качества.
Классификация снежных пушек
Пропеллерные снеговые пушки
продуктивность пропеллерной снеговой пушки в 5 раз выше, чем мачтовой
возможность направлять поток снега даже при сильном ветре
высокая дальность полета снега
высокое качество снега при давлении воды в 8-35 Bar
оборудование будет работать при напоре воды от 11 до 660 л/сек.
качество снега может быть отрегулировано автоматически
высокая производительность при – 6 -7 С°
Мачтовые пушки
для работы на безветренной территории/погоде
при наличии высокого давления воды (30-40 Bar)
при ширине склонов средних размеров
легкая транспортировка
для склонов где снежное покрытие необходимо часто обновлять
Возможна многофункциональность снежных пушек, например, можно соеденить системы оснежения и освещения трасс. что является достоинством данного вида льдгенераторов.
Характеристики качественного искусственного снега, получаемого с помощью снежных пушек
Качество снега – интересный и спорный вопрос. Вес снега (например 400-450 кг/м) – это вес воды в снеге, кроме того, важными характеристиками являются уровень плотности и структура кристаллов. Вес снега не единственный показатель его качества. Наиболее важными показателями качественного искусственного оснежения являются:
высокое сопротивление к таянью
снег, который не скатывается со склона при катании
минимальное использование энергии при производстве снега
Для качественного оснежения склона дальность полета частиц играет большую роль поскольку:
заморажевание капель продолжается даже во время полета частиц в воздухе
возможность производства снега с необходимым уровнем влажности
пушки могут работат при сухом воздухе
первый снег получается «мягким»
Принцип работы
Этап 1: Начальный размер капли 100мк
Этап 2: Маленькие охлажденные капельки объединяются с большими каплями
Этап 3: Капли приобретают свой конечный размер, охлаждение воды с минимальным испарением
Этап 4: Выведенные частички объединяются и замораживаются
Этап 5: Распределение снега происходит без добавления воды
Итог: принципиальным недостатком снежной пушки является сезонность. Соответственно, не представляется возможным использование данного вида льдогенератора в какое – либо время года, кроме зимы. Таким образом, снежная пушка удовлетворяет нормативным требованиям, но является с о в е р ш е н н о не практичной в применении.
