Как работи оръдието за сняг? Ледени скулптури, Ледени фигури, Ледени градове през зимата

06.03.2017 08:38

Днес снежни оръдия - незаменима вещв голямо разнообразие от области. Това е устройство за правене на сняг с мощен вентилатор. Снежните оръдия се използват в автомобилостроенето и самолетостроенето, както и в народното стопанство. Но те са особено популярни в областта на спортния отдих, на ски курорти. С помощта на това чудо устройство е възможно не само да се създаде изкуствен сняг, но и да се пръска в желаната посока на всяко разстояние.

Защо и в какви случаи организаторите на спортни състезания и активна почивкаприбягват до създаване на изкуствена снежна покривка? Първата причина е, че няма достатъчно сняг по ски пистите или в районите, където има къмпинги за активно каране на ски. зимна ваканция. Също така е невъзможно да не се отбележи качеството на получения сняг. Ако истинският сняг се състои от снежинки, тогава изкуственият сняг се състои изцяло от замръзнали капки вода. Това повишава влажността и плътността на образуваната снежна покривка, тя остава гладка във всички зони. По този начин става възможно да се създадат еднакви условия за всички участници в спортни събития (които се провеждат в зона с изкуствена снежна покривка).

Освен това изкуственият сняг не се топи по-дълго от обикновено. С какво е свързано това? Отговорът отново се свежда до състава на снега. Частиците от получения сняг по свой начин външен видТе приличат повече на малки зрънца, не кристализират в истински снежинки. Освен това снегът от оръдия е по-чист и по-равномерен, не съдържа чужди примеси, прах и други вещества, които допринасят за бързото топене.

Производството на сняг: мит или реалност?

В наши дни производството на сняг не е мит, а реалност. Можете да получите сняг с необходимото качество с помощта на чудодейна технология - снежни оръдия. И така, първата функция на снежното оръдие е да произвежда сняг. Как работи? От какво зависи качеството? физични свойствапроизведени снежни люспи?

Изкуственият сняг може да се получи по различни начини - всичко зависи от температурата на водата и въздуха, както и от продължителността на полета от пръскачката. Снежните люспи се смесват с въздуха и след това се изпускат в атмосферата. Снегът става по-мек като консистенция, ако остане в полета по-дълго. Ако снегът падне на земята много бързо, ще бъде тежък и мокър. Можем да кажем, че всичко зависи от дизайна на пистолета. Благодарение на това, че вентилаторът му е мощен и може да пръска вода на много големи разстояния се получава мек сняг.

Все повече хора карат ски и сноуборд, но все по-малко са местата, подходящи за ски.

Глобално затоплянедоведе до съкращаване на сезона в някои от най-старите ски курорти от четири месеца на един или два. Има прогнози, че скоро центърът на европейската ски индустрия ще се премести от Алпите в Скандинавия. Американците вече са започнали да изследват Аляска в търсене на сняг. Това е, няма къде повече. Остава само да използваме оръжието. Специален. Ако не сте отишли ​​отвъд Арктическия кръг за сняг, тогава най-вероятно в любимия си курорт карате ски на ерзац - изкуствен или технически, както го наричат ​​професионалистите, сняг. Днес нито един курорт не може без специални машини за правене на сняг - от Шамони във Франция до Волен край Москва. Почти всеки, който кара ски, е виждал повече от веднъж в действие оръдия за сняг и техните по-леки версии - оръдия за сняг. Отвън процесът на образуване на сняг изглежда прост: гигантски вентилатори пръскат вода, която на студа се превръща в сняг. Но това е само отвън.

Истински сняг

Естественият сняг се образува от атмосферни водни пари. Когато водната пара, която е газообразната форма на водата, се охлади до точката на кондензация, тя преминава от газообразна в течна или твърда форма. Облаците, които познаваме, се състоят точно от такива кондензирани капки, макар и толкова малки, че лесно се задържат нагоре от потоците на издигащия се въздух. Когато капките станат твърде тежки, те падат на земята като дъжд. Ако температурата е доста под точката на кондензация, водната пара преминава през течната фаза, образувайки малки кристали. В повечето части на земното кълбо дъждът, с който сме свикнали, започва, колкото и да е странно, със снеговалеж, но снежинките успяват да се стопят, когато се приближат до земята. Факт е, че в разгара на образуването на облаци винаги има отрицателна температура, сравнима с якутските студове. Просто потвърждение на този факт е градушка през горещото лято.

Водата обаче не замръзва автоматично, когато температурата падне под нулата. Дестилираната вода може да се охлади до сравнително ниска температура от -40°C и ще остане течност. Въпреки това, в Истински животпарата в облаците започва да кристализира още при 0 °C. Факт е, че за да се осъществи процесът на кондензация, водата се нуждае от малки частици, около които да се утаят нейните молекули. Такива центрове на кондензация в атмосферата са малки частици сажди, градски смог, бактерии и други материали. Например, така се разпръскват облаците чрез пръскане на специални реагенти (например сребърен йодид) от самолети над тях, които действат като точно такива центрове на кондензация.

Когато водата кристализира в облаците, тя образува причудливи шестлъчеви фрактални форми, наречени снежинки. Колкото повече за дълго времеС напредването на процеса на кристализация, толкова по-сложен става моделът на снежинката. В облаците този процес отнема десетки минути. Изкуственият сняг се образува за секунди, така че при по-внимателно разглеждане кристалите му изглеждат като шестоъгълни с лъчеви ядра и на допир приличат на зърнени култури. Такъв сняг обаче се топи по-бавно от естествения сняг и ските се плъзгат по него по различен начин.

Оръдия за сняг

Идеята, използвана за разпръскване на облаци (кондензация на вода около центрове за изкуствена кондензация), също беше перфектна за направата на изкуствен сняг. Един от най-разпространените кристализиращи реагенти, използвани за производство на сняг, е специалният естествен протеин Snowmax, който върши отлична работа за привличане на водни молекули.

В ранните проекти на снежни пистолети водата се смесваше със сгъстен въздух и се изпускаше през дюзи под високо налягане във въздушен поток, създаден от мощен вентилатор. Сгъстеният въздух изпълнява три задачи едновременно: разпрашава водата, изхвърля получените капчици във въздуха и допълнително охлажда водата. Последният ефект се основава на факта, че газовете се охлаждат по време на адиабатно разширение. Опитайте се да отворите кутия с въглероден диоксид - тя моментално ще се охлади до минусови температури, рискувайки да измръзнете ръцете си.

Недостатъкът на тази схема е високата консумация на въздух. Следователно по-модерните оръжия работят в двуетапен процес. Първо, чрез смесване на сгъстен въздух и малко количество вода се образуват малки ледени кристали - зародишите на изкуствения сняг. След това тези „ембриони“ попадат в поток вода, пръскан от мощни вентилатори, които, кристализирайки върху тях, бързо образуват готови снежни кристали.

Отличителна чертаВсички оръжия имат мощен вентилатор, който изхвърля водно-въздушната смес на десетки метри. По време на такъв полет кристалите от изкуствен сняг имат време да се образуват, а високият „диапазон“ позволява покриването на големи площи със сняг. В ски курортите можете да видите друг вид снежно оръжие - снежни пушки. Разликата им от оръжията е липсата на вентилатор.

Процесът на образуване на сняг в тях е следният. Раздалечените въздушни и първите водни дюзи подават ограничено количество вода и въздух към смесителна зона, разположена на 810 см от пистолета, където се образуват снежни кристали. Тези миникристали се движат по-нататък по инерция; на разстояние около 20 см от пистолета те попадат в потока вода от втората дюза, където водата полепва по тях. Кристализацията на сняг възниква, когато кристалите свободно падат на земята от височина най-малко 4 m.

Снежни условия

Наличието на снежна артилерия не означава решаване на снежни проблеми. Много зависи и от условията на образуване на сняг, чиито най-важни параметри са температурата и относителната влажност (съотношението на действително съдържащата се във въздуха водна пара към количеството водна пара, съответстващо на състоянието на насищане). Факт е, че водата се охлажда чрез собственото си частично изпаряване, тоест преходът на част от течността в пара. Въпреки това, колкото по-висока е относителната влажност, толкова по-бавен ще бъде процесът на изпарение и следователно охлаждане.

Следователно при ниска относителна влажност е възможно образуване на сняг при температури над 00C. При висока влажност и при ниски температуриВъзможно е да вали редовен дъжд вместо сняг. При относителна влажност от 30%, снежни оръдия могат да бъдат изстреляни при температура от -1°C, това се счита добри условияза правене на сняг. Ако температурата падне под -6,7°C, можете да направите сняг дори при относителна влажност от 100%. При температури под -10°C не е нужно да обръщате внимание на влажността.

Ето защо не е изненадващо, че има хора, които са готови да платят за нещо, което обикновено пада от небето „за нищо“. Както, съответно, има и такива, които произвеждат този изкуствен сняг. Много ски курорти, включително в Русия и Швеция, благодарение на използването на специални системи за „сняг“, удължават ски сезона с до четири месеца (с два в началото на зимата и с два през пролетта). Освен това трябва да се отбележи, че по това време времето е най-меко и благоприятно, тоест идеално за прекрасна семейна почивка...

СТО ИМЕНА ЗА СНЯГ

Казват, че в езиците на Северна Скандинавия има сто думи за сняг, което изобщо не е изненадващо. Защото през зимата тук има много от това „добро“, а структурата на самия сняг е много променлива и зависи от температурата и влажността на въздуха. Любителите на ските знаят добре, че снегът може да бъде „твърд“, „мек“, мокър и т.н. Понякога ските се движат „сами“ и буквално на следващия ден трябва да положите усилия дори да се плъзнете надолу.

В съвременните ски състезания съдбата на медалите понякога се решава от десети от секундата. А в алпийските ски броенето вече е в стотни и хилядни! И след като година или дори две чакаме с нетърпение международни състезания, купуваме билети и резервираме хотел предварително, организаторите внезапно отменят всичко в последния момент. Тъй като Небето не е "изпратило" на Правилно мястотака необходимия сняг, който вместо това падна отново близо до вашия гараж...

Според данните, получени от участниците в Шведския регионален проект за моделиране на климата (SWECLIM), до 2010 г. средна годишна температурав Швеция ще се покачи с 3,8°C. Изчислено е, че затоплянето в Северна Европа ще бъде по-значително, отколкото в други региони, което може да доведе зимни видовеспортът е голямо разочарование. Очакваното увеличение на годишните валежи най-вероятно ще се дължи на летните и особено на есенните валежи. Заедно с повишаването на средните зимни температури това ще доведе до намаляване на снежната покривка и по-късно откриване на ски сезона. Освен това проблемите със снега са характерни не само за Скандинавия. Например в ски курортите на Източен Сибир откриването на ски сезона през 2003 г. се състоя само на Нова година, а през зимата на 1998-99 г. - само на 3 януари!

По този начин "изкуственият" сняг в ските представлява стабилност и качество. Системите за правене на сняг се използват, когато е необходим контрол върху ситуацията: така че снегът да лежи там, където е необходимо, когато е необходимо и по начина, по който е необходимо. Трябва да се отбележи, че използването на системи за сняг надхвърля спорта. „Изкуственият“ сняг може да се използва при тестване на системи против обледеняване на самолети, при тестване на зимни гуми и дори за защита на млади горски насаждения от замръзване.

ЛЕСНО ЛИ СЕ ПРАВИ СНЯГ?

Повечето хора са сигурни, че „правенето“ на сняг е толкова лесно, колкото беленето на крушите - само вода и скреж. Но това е само привидна простотия. Ние предлагаме на тези, които живеят в студен климат, прост и безопасен експеримент. Вземете бутилка с вода, която обикновено се използва за овлажняване стайни растенияили при гладене на дрехи. Напълни го студена водаот крана за вода, излезте навън в студен (по-студен от минус 10°C) ден и започнете да пръскате вода по-високо във въздуха. Какво мислиш, че можеш да направиш? Големи и пухкави снежинки? Нищо подобно - малки лъскави... парчета лед.

Защо снежинките падат от небето през зимата? „Тайната на тяхното производство“, скрита високо в облаците, се крие в постепенното нарастване на микрокристалите от лед върху така наречения първоначален „център на кондензация“ при определени условия. Ако условията са неподходящи, вместо снежинки ще паднат твърди ледени топки (лятна градушка) или това, което в Русия наричат ​​„крупчета“, тоест относително плътен, зърнест сняг, характерен за късната есен.

Какво е необходимо за успешно правене на сняг? Очевидно вода с определена температура, „напръскана“ по определен начин, студен въздух... Освен това някаква природна „магия“ или най-малкото сложно техническо оборудване. И едва тогава ще можем да заявим с пълна увереност: да има сняг! И той ще бъде!

ДА НАГЛЕДАМЕ В КЪЩАТА НА "СНЕЖНОТО ОРЪДИЕ"

А сега - за любопитните, които не се страхуват от някои технически подробности. Машините за сняг, използвани днес, могат да бъдат разделени на два основни типа: задвижвани с вентилатор (обикновено наричани „оръжия за сняг“) и задвижвани от мачта. В Русия най-често срещаните генератори са първият тип. Основният компонент на тези устройства, както подсказва името, е вентилатор с висока мощност, който създава непрекъснат въздушен поток, в който след това се инжектират капки вода.

Сместа, изхвърлена от генератора, трябва да прекара известно време във въздуха, преди да падне на земята като добре оформен сняг. Следователно е трудно за „снежно оръдие“ да хвърли сняг „право под краката ви“, тъй като най-добрият сняг се получава на разстояние приблизително 10-20 м от инсталацията. Това става по-лесно с помощта на специални снежни мачти, които са и по-евтини от ветрилните оръдия.

Всички съвременни снежни пушки са оборудвани със системи за автоматизация с различна сложност (от системи за защита от претоварване до системи за контрол с пълен контрол).

ПРАВЕНЕТО НА СНЯГ Е ИЗКУСТВО!

Една модерна система за снегопочистване не се ограничава до генератори за сняг, разположени по протежение на ски писта или писта. Очевидно е, че все още трябва да се полагат тръби за водопровод и електрически кабели. В този случай тръбите не трябва да замръзват дори при най-тежкия студ, така че обикновено се вкопават в земята (в Сибир и Централна Швеция - на дълбочина най-малко 50-70 см). На определени интервали е необходимо да се организират „точки за свързване“ за снежни оръдия, включително електрически конектор и водоснабдителни устройства („хидрант“).

Не трябва да забравяме, че дори една „проста“ ски писта може да има дължина над един километър и разлика във височината от 400-500 м. На такъв склон ще е необходимо да поставите около десет „точки за свързване“, а на стъпалото - водна помпа с високо налягане (до 40 атмосфери) висока производителност. За да хвърлите достатъчно количество (обикновено 10-20 см) „изкуствен“ сняг върху километров склон, 4-5 „снежни оръдия“, всяко от които изразходва до 500 литра вода в минута (което съответства на приблизително една средна баня с вода за 15 секунди), трябва да работи непрекъснато в продължение на 5-7 дни. Като цяло, производителността на съвременните генератори за сняг е невероятна - те са в състояние да произвеждат до 100 m3 сняг на час! „Снежните оръдия“ с хидравлично въртящо се устройство са в състояние да покрият със сняг до 1000 m2 повърхност всяка.

Правенето на сняг на крос-кънтри писта не е по-лесно. Тук, разбира се, няма такива промени в надморската височина като на ски пистите или скоковете, но дължината на пистите вече е десетки километри. Полагането на такива дълги тръбопроводи е доста скъпо. Ето защо едно от често срещаните решения е инсталирането на „снежни оръдия“ и резервоари за вода на самоходно шаси, колесно или верижно. В този случай заснежяването на всяка област е само въпрос на време.

Как да проверите колко добър е прясно направеният сняг? Да организирате проверка на „качеството“ на продукта? Експертите казват, че снегът за ски писта трябва да има плътност от 400 до 500 кг на м3, тоест да е 2-2,5 пъти по-лек от лед или вода.

Измерването на плътността се свежда до измерване на теглото на парче „снежен пай“ с определен размер, внимателно отрязано от склона. Има обаче по-лесен начин. Внимателните скиори може би са забелязали, че специалистите по правене на сняг (основните „снеготворци“) обикновено са облечени в черни якета, изработени от специален материал. Това не е просто униформа, а един вид „инструмент“ за проверка на качеството на снега. За да направите това, „снегомерът“ се приближава до работещия „пистолет“ и поставя ръката си под снежния поток на разстояние около 15 м от изходния срез. След 15-20 секунди (точните цифри са производствена тайна!) специалистът се отдръпва встрани и изтърсва снега от ръкава си, провесвайки ръка. След това проверява какво е залепнало по плата. Ако целият сняг е изтръскан, значи е прекалено сух. Ако всичко е останало, значи е твърде мокро. Качеството, от което се нуждаете, е някъде по средата. И тук започва изкуството на „правенето на сняг“.

РЕЦЕПТА ЗА ХУБАВ СНЯГ

Съвременните оръдия за сняг имат достатъчен брой "степени на свобода" за настройка и осигуряване добро качествосняг при всяка достатъчно ниска температура на въздуха. Какво да направите, ако външните условия (температура на въздуха, влажност) се променят бързо? Ясно е, че в този случай е необходимо постоянно да се регулира „настройката“ на генератора, така че качеството на произведения сняг да не намалява. За щастие, автоматизацията елиминира необходимостта операторите да тичат нагоре и надолу по хълмове, за да нулират системата. освен това автоматична настройкаможе да се извърши както на ниво отделен снегогенератор, така и на ниво цялата система за снегопочистване като цяло. Сложните системи за автоматизация, които включват микропроцесори и настолни компютри, както и „метеорологични станции“, могат да работят без много човешка намеса в продължение на седмици и месеци.

Ако използваме ресторантска аналогия, рецептата за добро „сняг“ с помощта на автоматизирана система напомня по-скоро инструкцията за експлоатация на някоя модерна машина за хляб: „сложете брашно, мая, добавете вода, натиснете бутона и изчакайте обаждането - готов!" Разбира се, нито един уважаващ себе си готвач няма да си позволи нещо подобно: всичко ще се прави традиционно, в „ръчен режим“, коригиран за „мирис и зрение“. По същия начин един добър „снежинка“, който има много години работа зад гърба си, ще регулира системата, като вземе предвид много фактори, известни само на него: имаше ли „ореол“ около слънцето днес, как снегът хрупка вчера, какво цвят беше залезът и Бог знае още какво... Но не е лесно да се намери както добър готвач, така и умел "снежач", а те трябва да бъдат платени астрономически суми. Компютърната автоматизация е по-евтина, по-лесна за работа и не пречи, ако трябва да работите извънредно.

Между другото, на международните състезания, където се мотае "каймакът" на спортния елит, снегът се подготвя не само от специалисти. Съвременните спортове изискват, където е възможно, стандартно оборудване и стандартни условия, за да се осигури равнопоставеност на всички участници. Ето защо организаторите на състезания все повече се обръщат към автоматизирани системизаснежяване дори при достатъчно количество естествен сняг, което е много трудно да се стандартизира.

В Северна Европа за периода 1990-2100г. Очакват се значителни промени в климата поради повишаване на средните зимни температури (А) и годишните валежи (Б).

Производството на „изкуствен“ сняг съществува от повече от 50 години. Първо експериментални съоръжениязапочва да се създава през 1950-60-те години. в страни, където каране на скисе радваше на висока популярност. Патентите за методи за създаване на изкуствен сняг са подадени през 1968 г.

При вентилаторните оръдия за сняг мощен вентилатор (4) създава непрекъснат въздушен поток, който се движи през главния (1) и нуклеационния (2) пръстен с дюзи. В първите пръстени се подава вода под налягане, а във втория - водно-въздушна смес.

През дюзите на основните пръстени в въздушно течениеинжектират се малки капки вода. Пръстеновите дюзи за "нуклеация" създават центровете за кондензация, необходими за образуването и растежа на снега.

Между вентилатора и пръстените има пластини с лопатки (3), закрепени отвътре към корпуса на генератора. Те допринасят за по-доброто смесване на компонентите на водно-въздушната смес.

Много оръдия за сняг използват множество основни пръстени, всеки с отделен воден клапан. Благодарение на това можете да регулирате работата на генератора за сняг. Основните компоненти са затворени в метален корпус (6) със защитна мрежа (5) на входа на системата.

Снежното оръдие има и устройства за подаване на електричество (7), вода под високо налягане (9) и въздух под налягане (8).

Вентилаторните снежни оръдия могат да бъдат монтирани и на самоходно верижно шаси
При оръдията за сняг корпусът на пистолета за сняг (D), системата за автоматизация (A) и компресорът (C) са монтирани или върху шаси с колела, или върху здрав „крак“ (T). Водата се подава през маркуч със специален конектор за бързо свързване (W). Контролните сигнали (CS) се доставят от централната компютърна система чрез отделен "сигнален кабел" или по радио

На снежната „мачта“ елементите, генериращи сняг, се издигат над земята на височина до 10 м. Благодарение на това цялата пръскана вода има време да кондензира напълно под формата на сняг, докато последният пада на земята под собствената си тежест.

Работата по подготовката на снежна писта или ски писта не се ограничава само до направата на сняг. След генерирането снегът трябва да „почива“ няколко дни („узрява“, както узрява младото вино). След това идва ред на специални машини за сняг (т.нар. пистмас машини или ретракове), които подравняват снега, уплътняват и омекотяват повърхността му.

В заключение бихме искали да пожелаем на нашите читатели добър сняг - за настоящия и всички бъдещи ски сезони! Също така искаме да пожелаем на тези, които все още не са се присъединили към ски „забавлението“, да го опитат поне веднъж. В края на краищата днешните възможности за ски ентусиасти от всички възрасти и всякакви квалификации са просто неизчерпаеми!

В допълнение към очевидните ползи за здравето - тъй като прекарвате време на чист въздух, борейки се с последиците от липсата на физическа активност - спортувайте каране на скидонесе голямо удоволствие! Е, когато отново се озовете на любимия си склон, ще можете компетентно да разкажете на приятелите си колко усилия и знания се крият зад привидно простия и познат „перфектен“ сняг.

автори:
КОПТЮГ Андрей Валентинович - кандидат на физико-математическите науки, завършил Новосибирск държавен университет. Доцент на факултета информационни технологииУниверситет на Централна Швеция (Östersund)
АНАНЬЕВ Леонид Григориевич - директор на шведско-руската компания SveRuss Konsul (Швеция, Йостерсунд)
Йохан Острьом - магистър по инженерство, директор на ARECO Snowsystem (Швеция, Йостерсунд)

Статията е публикувана със съкращения.

Евгений Ципорин / Александър Козлов / Александър Бутенко

(Група компании Горимпекс)

Русия е страна както с най-големия (в дългосрочен план) пазар на ски оборудване, така и с най-големите възможности в света за изграждане и експлоатация на модерни ски центрове. Днес по-голямата част от руските скиори не карат ски най-много по-добри условия, което означава, че има дефицит, което означава, че пазарът за изграждане на този вид спортни съоръжения е суперперспективен, ски центровете със сигурност ще се търсят. В същото време този пазар има редица характеристики. Струва си да се отбележи, че повечето от руските ски центрове, които съществуват в реалност или на хартия, се намират в близост до големи градове, което е набор от „плюсове“ (удобно е да стигнете от границите на града до ски пистата, удобно е да организира работата на ски центъра по отношение на комуникациите и т.н.) и т.н.), и набор от „минуси“, като за един от тези „минуси“ е необходимо да се каже подробно.

Факт е, че повечето руски градове и особено градовете с над милионно население, около които са събрани ски центрове, се намират в район с нестабилни зими, с променливо време от ноември до март и с безценна снежна покривка, която моментално изчезва през събитието на размразяване. Всички си спомнят „чудовищната“ зима от сезон 2006–2007 г., която счупи всички показатели за високи температури - до +14 ° C в Москва през януари и такива „рекорди“ бяха поставени в цялата европейска територия на Русия.

Естествено, такива природни бедствия „убиват“ всяко търсене на услугите на ски центровете и анулират всички усилия за строителство и подобрение: няма сняг - никой от скиорите няма да дойде да погледне зелената трева, която се е стопила през замръзналата кал. В същото време дори такива „минуси“ могат да бъдат превърнати в „плюсове“ с помощта на съвременни технологии, а именно инсталиране на механични системи за сняг в ски центрове, просто казано, системи, които правят изкуствен сняг.

Подобни технологии се използват на Запад от много години, те са внимателно проектирани и позволяват дори в градски условия (например годишният етап от Световната купа ски състезанияв Дюселдорф), за да направи пълноценна ски писта.

В същото време тези технологии имат редица характеристики, които трябва да бъдат взети под внимание.

Почти всички ски центрове в Европа използват производство на сняг чрез системи за правене на сняг в периоди, когато няма достатъчно естествен сняг за пълно каране на ски. Процесът на образуване на изкуствен сняг изисква три компонента – ниска температура заобикаляща среда, значително количество вода и накрая наличието на сгъстен въздух. При получаване на сняг с помощта на снегогенератори (снежни оръдия) се използват значителни количества вода и електричество. Тази статия включва следните раздели:

1. Снежни системи

2. Резервоари

3. Температура на мокър/сух термометър

4. Специални добавки

5. Системи за предварително охлаждане на водата

6. Управление на снегопочистващи системи

7. Въздушни компресори

8. Тръбопроводи

1. Снежни системи

Професионалният подход за правене на качествен сняг е много важен и много доставчици на системи за правене на сняг казват: „Правенето на сняг е изкуство.“ Качеството на снега, произведен от системите за правене на сняг, може да варира от "много сух" до "много мокър". Пътеките за начинаещи за общо ползване не са същите като пътеките за професионалисти и изискват съвсем различна дебелина на снежната покривка и качество на снега. Качеството на снега също влияе върху удобството на процеса на разпределяне по ски пистите. Например, за да се получи пътека с изключително качество, често е необходимо да се постави слой сух и лек сняг върху основния слой мокър, тежък сняг.

Системите за правене на сняг възпроизвеждат естествения процес на образуване на сняг. В природата снегът се образува в резултат на кондензацията на водни пари в ледени микрокристали при ниски температури на околната среда и ниска относителна влажност. Чиста водазамръзва (теоретично) при температури под 0 °C, когато няколко водни молекули се съединят, за да образуват това, което се нарича ембрион, семе или нуклеационен център. Близките водни молекули продължават да се прикрепят към ембриона и да образуват ледени кристали. Този процес се нарича хомогенна нуклеация. Ако примесите присъстват във водата по време на образуването на ледени кристали, тогава този процес се нарича хетерогенна нуклеация. Примесите служат като нуклеационни центрове (семена) за образуването на ледени кристали. Хетерогенна нуклеация е възможна дори при положителни температури на околната среда. Температурата, при която се образуват ледени кристали върху примеси, се нарича хетерогенна температура на нуклеация. Машини за правене на сняг - генератори за сняг, използвайте тези физически процесиза правене на сняг с помощта на охлаждащ сгъстен въздух, вода и понякога добавки, които се използват като кристализационни катализатори.

Има три вида снежни пистолети - вътрешни смесени снежни пистолети, външни смесени снежни пистолети и накрая снежни пистолети с вентилатори. Факторите, които се вземат предвид при избора на тип оборудване, включват:

Скоростта на вятъра;

Посока на вятъра;

Температура на околната среда;

Относителна влажност;

Наличие на сгъстен въздух;

Наличие на електричество;

Местоположението на склоновете към кардиналните точки;

По-долу са дадени кратки описания на трите вида системи за правене на сняг:

Вътрешна смесителна система - система, използваща смесване на вода и въздух във вътрешната камера на дюзата на пистолета за сняг. Когато сместа от вода и сгъстен въздух напусне дюзата, се получава разширяване на тази смес и термодинамичен охлаждащ ефект (под 0 ° C). Миниатюрни капки вода замръзват, за да образуват микрокристали, които на свой ред се превръщат в центрове за нуклеация. В такива нуклеационни центрове (семена) се образуват снежни люспи от по-големи капчици.

Външна смесителна система - Друг вид система вода-въздух. Такива системи осигуряват изпускане на сгъстен въздух и вода под налягане през отделни дюзи на снегогенератора. Сгъстеният въздух се разширява и силно охлажда микроскопичните водни капчици, излизащи от водните струи. В този случай се образуват нуклеационни центрове. Системите с външно смесване имат по-ниска скорост на струята от системите с вътрешно смесване. Поради тази причина външните смесителни снегорини се монтират на кули, за да осигурят на водните капки достатъчно време да образуват ядра и да образуват сняг, преди да достигнат нивото на земята. Понякога се използват системи с външно смесване без използване на сгъстен въздух и вентилатори. В същото време за успешното производство на висококачествен сняг се използват скъпи добавки, високо наляганеи охладена вода.

Вентилаторни системи - Вентилаторните системи използват въздух, подаван от вентилатор, вместо сгъстен въздух, за да образуват суспензия от водни капки във въздуха. В този случай капките остават във въздуха достатъчно време, за да се охладят значително и да замръзнат. Вентилаторните системи често са оборудвани и с устройства за нуклеация. Обикновено такова устройство се състои от малък въздушен компресор, монтиран директно върху снежния пистолет и верига от въздушни дюзи за нуклеиране. В този случай в околната среда се получава смесване на сгъстен въздух с вода и последваща кристализация. Този тип пистолет е най-популярният и широко разпространен.

Снежните пистолети, които се използват във вътрешни и външни смесителни системи, не изискват външен източник на захранване на мястото на снежния пистолет. Но въпреки това предимство, такива системи изискват централизирани компресори и помпени станции.Вентилаторните пистолети изискват захранващи кабели да бъдат прекарани директно до мястото на снежния пистолет за захранване на вентилаторите и въздушните компресори. Системите за вътрешно смесване и системите с вентилатори работят в много широк температурен диапазон и контролират качеството на снега чрез използването на вентилатори и въздушни компресори. Тези технологии са най-подходящи за широки пътеки и пътеки, които са планирани да отворят рано зимен сезонза първоначално снежно покритие. Системите с външно смесване са по-икономични откъм разход на енергия, но позволяват работа в по-тесен температурен диапазон. Друг недостатък на системите за външно смесване е високата чувствителност на снежните оръдия към вятъра. Системите за външно смесване изискват 30% повече работа по снегопочистване в сравнение със системите за вътрешно смесване/вентилатор. Такива системи се препоръчват за използване на тесни маршрути и маршрути, които се отварят по-късно. При избора на типа оръдия за сняг се вземат предвид не само първоначалните разходи за закупуване на оръдията за сняг, но и цената на самата система (кули, помпени/компресорни станции). Ефективността и възможността за използване на този тип снежни оръдия при специфични склонове също са взети предвид. Това отчита температурата на снега, вида на терена, ширината на трасето, желаната начална дата на сезона и изискванията за ниво на шум.

Таблица 1. Предимства и недостатъци на някои видове системи за снегопочистване

2. Изкуствени водоеми

Правенето на сняг изисква значително количество вода. За създаване на снежна покривка с дебелина 16 см на площ 60 на 60 м са необходими 277 500 литра вода. Това значително търсене на водни ресурси често е проблем за ски центровете, тъй като са необходими водоизточници със значително количество вода. Водовземането от естествени източници през зимния сезон при ниски водни дебити може да бъде вредно за природата. За да се защитят обитателите на резервоарите и възможността за използване на малки потоци и реки, обикновено се създават изкуствени резервоари на системи за правене на сняг. Използването на изкуствени резервоари също позволява да се сведат до минимум разходите за транспортиране на вода по тръбопроводи. Такива икономии поради гравитационните сили са възможни при условие, че резервоарът е разположен над нивото на инсталиране на системата за снегопочистване. В същото време разходите за изграждане на изкуствен резервоар се възстановяват чрез спестяване на енергия за повишаване на водата в продължение на няколко години.

3. Температура на мокър/сух термометър

Температурата на сухия термометър се приема за температура на околния въздух. Относителната влажност е количествен показател за съдържанието на водни пари в атмосферата. Относителната влажност на околния въздух играе много важна роля за образуването на сняг. Увеличаването на количеството водна пара във въздуха води до намаляване на скоростта на охлаждане на водните капки до температури на нуклеация (образуване на кристали). Когато водните капки се пръскат във въздуха при ниска влажност, тоест с ниско съдържание на водни пари, част от тази вода се изпарява и по този начин охлажда околния въздух, т.к. За да изпарите водата, трябва да я загреете, докато се достигне латентната топлина на изпарение. Необходими са 539 калории, за да се изпари 1 литър вода, докато за замразяването й са необходими само 80 калории. Това означава, че изпаряването на един литър вода ви позволява да замразите 6,7 литра вода при температура 0 ° C (за да охладите водата с 1 ° C, е необходимо да се освободи само 1 cal и това е причината, че температурата на водата не влияе на топлинния баланс твърде много процес на правене на сняг).

Като първо приближение, охлаждащият ефект от процеса на изпаряване може да се приеме, както следва: намаляване на действителната температура по сух термометър с 0,5 °C за всеки 10% спад на относителната влажност. Примери:

Въздухът при -2 °C и 50% относителна влажност има същия охлаждащ капацитет като наситен въздух(100% RH) при -4 °C.

Въздух при 0°C и 40% относителна влажност има същия капацитет на охлаждане като наситен въздух при -3°C.

Температурата на мокрия термометър (температурата на влажност) отчита едновременно два фактора - температура на околната среда и относителна влажност, поради което този параметър се използва при проектирането на системи за сняг. Температурата на мокрия термометър е температурата на микрокапките, излизащи от дюзите на снежния пистолет, която се постига, когато всички процеси на топлообмен с околната среда са завършени. Всички автоматични системи (включително управление на водата), инсталирани в западни страниЕвропа обикновено започва да произвежда сняг при -4°C по мокър термометър. Смята се, че производството на сняг при по-високи температури е непродуктивно и неоправдано скъпо. Само няколко курорта в по-топлите части на Европа, като Испания и Португалия, започват да правят сняг при -2°C по мокър термометър, защото няма избор.

4. Специални добавки

За образуване на водни кристали при високи температури на околната среда се използват специални водни добавки. Молекулите на такива добавки играят ролята на ядра (семена), около които се образуват кристални структури. Както бе споменато по-горе, този процес на образуване на кристали се нарича хетерогенна нуклеация. Като специални добавки се използват специални протеини (протеини). Такива добавки ви позволяват да пестите енергия и да произвеждате сняг с добро качество при пределни температури. Решението за използване на специални добавки обикновено зависи от чистотата на използваната вода и наличието/отсъствието на естествени вещества в нея, които насърчават процеса на образуване на кристали. Често водата от естествени резервоари вече съдържа достатъчно количество от необходимите вещества и следователно не се изисква използването на добавки.

5. Охладителни системи

При температури на водоизточника над +5°C се използват специални охладителни системи за охлаждане на водата преди подаването й към системата за снегопочистване. Намаляването на температурата на водата има положителен ефект върху ефективността на заснежяването чрез намаляване на загубите на енергия поради изпаряване на водата. Охладителните системи може да имат различни дизайнии принципи на работа. Могат да се използват както охладителни кули (охладителни кули), така и системи за охлаждане с директен поток. Използването на охладителни кули позволява ски сезонът да започне по-рано и да произвежда сняг при по-високи температури на околната среда.

6. Управление на снегопочистващи системи

Един от важните моменти при избора на оборудване за система за правене на сняг е изборът на тип управление, тъй като по-нататъшните оперативни разходи ще зависят до голяма степен от това.

Описание на работата и предимствата на автоматичните системи:

Информацията за климатичните условия на околната среда (влажност, температура, скорост и посока на вятъра) се подава под формата на стандартен аналогов или цифров сигнал към системата за управление. Системата за автоматизация прави оценка метеорологични условияи автоматично (без участие на оператор) регулира технологичните параметри на процеса на производство на сняг. Операторът, ако желае, може също да зададе работните параметри на процеса с помощта на компютър. Автоматичното управление може значително да намали разходите за изпомпване на вода и въздух (не са необходими ненужни разходи за излишък от изпомпване) и поддръжка на системата. Времето, необходимо за настройка на системата, е значително намалено, тъй като времето за реакция на компонентите на системата е само част от секундата. В същото време ефективността на автоматичните системи с вътрешно смесване и вентилаторни системи се увеличава с 30-50% в сравнение с ръчните системи.

За системи с външно смесване увеличението на ефективността е незначително, тъй като такива системи не изискват постоянни настройки. Когато има внезапни промени в метеорологичните условия, може да се наложи да превключите от правене на сняг от една зона към друга. Софтуерпозволява на оператора лесно да се концентрира върху такива задачи, докато адаптирането към метеорологичните условия се осигурява от самата система. Системата за управление автоматично регулира налягането на водата, за да адаптира системата за правене на сняг към метеорологичните условия. Освен това автоматизацията на въздушните компресори регулира налягането във въздухопровода и, ако е необходимо, разпределя натоварването между компресорите, а също така ги включва/изключва в зависимост от нуждата от въздух на системата. Софтуерът позволява непрекъснат мониторинг на параметрите на процеса (температура на водата, воден и въздушен поток/налягане).

Ръчните системи отнемат от един до четири часа, за да стартират и един до три часа, за да се изключат. В началото на сезона периодите от време, през които е възможно да се произвежда качествен сняг, варират от 6 до 8 часа. Стартирането и изключването на автоматичните системи става след седем до петнадесет минути. Автоматичните системи непрекъснато следят качеството на произведения сняг чрез непрекъснато регулиране на работните параметри на снегогенераторите. Ръчните системи изискват наблюдение и настройка от квалифициран персонал директно на мястото на монтаж на снегогенераторите в случай на промяна на метеорологичните условия, което се отразява негативно на качеството на снега и увеличава цената му. Увеличението на оперативната ефективност на системите за сняг в сравнение с ръчните е 40-60%.

Надеждността и безопасността на системите са определящи фактори при избора на управление, тъй като системите използват много високо водно и въздушно налягане. Правилно инсталираната система за автоматизация ви позволява да контролирате тези параметри без намеса на оператора при работата на потенциално опасни елементи на системата. Система за незабавно известяване за аварийни ситуации и състояние на оборудването позволява на оператора незабавно да коригира работата на системата.

И накрая, системите за автоматизация създават архивирани файлове с отчети за всички аспекти на процеса на правене на сняг (консумирана електроенергия, консумирани водни ресурси, количество и качество на произведения сняг, както и икономически анализи).

7. Въздушни компресори

Наличието на въздушна компресорна система често е съществено условие за съществуването на система за снегопочистване. Сгъстеният въздух, когато напусне дюзата на снежния пистолет, служи за получаване на дисперсия на микрокапчици във въздуха. Тези микрокапки са „сърцето“ на бъдещите снежинки. При системи с вътрешно смесване използването на сгъстен въздух е необходимо условие за получаване на водовъздушна смес. При такива системи процесът на образуване на снежни кристали зависи от продължителността на престоя на капчиците във въздуха и от охлаждащия ефект, когато водно-въздушната смес се разширява на изхода на дюзата. Системите за външно смесване и вентилатори се основават на същите физически принципи.

Основният източник на консумация на енергия в системите за правене на сняг са въздушните компресори. Обикновено 40-70% от потреблението на енергия идва от въздушни компресори и тяхната автоматизация. Системите за компресиране на въздух се състоят от компресори, система за подаване на въздух, елементи за автоматизация и понякога системи за съхранение на сгъстен въздух. Първоначалните разходи за закупуване на въздушни компресори са само част от айсберга на капиталовите разходи, тъй като годишните сметки за енергия са сравними с разходите за закупуване на самите компресори. Ето защо, за системите за правене на сняг, изборът на компресор с висока ефективност и ефективност е много важен. Херметичността на системите за подаване на въздух също играе важна роля, тъй като ако е спукан, са възможни загуби до 20-30% от произведения сгъстен въздух.

8. Тръбопроводи

Особено внимание при механичните системи за снегопочистване се обръща на тръбопроводите, от които до голяма степен зависи качеството, надеждността и издръжливостта на цялата система. Европейските компании, базирайки се на дългогодишен експлоатационен опит и отчитайки спецификата на монтажа в планински условия, разработиха специални видове тръби, технологии за техния монтаж и свързване, осигуряващи оптимално съотношение на скорост, качество и разходи за водоснабдяване система.

Например:

Чрез използването на сравнително скъпи бързо освобождаващи се тръби с външно и вътрешно пластмасово покритие и 30-годишен експлоатационен живот се осигурява високо качество на водата, максимална скорости минимални разходи строителни дейностии по-нататъшна работа, тъй като няма нужда от дългосрочна употреба на специални техници, висококвалифицирани монтажници, заварчици, тестване на шевове и др.

При използване на най-евтините заварени, дълги и тежки „черни“ тръби, които не са специално предназначени за използване в много пресечени терени (чието полагане изисква специално оборудване, способно да работи върху скалисти почви с големи наклони, специални технологии за висококачествено заваряване , „анкериране“, монтаж, хидроизолация и др.) не само увеличава общата цена на водопроводната конструкция 3-4 пъти, но поради ниския експлоатационен живот (около 5 години) икачество на водата (ръжда) експлоатационните разходи на цялото оборудване нарастват рязко механична системазаснежяване като цяло (помпени станции, хидранти, снегогенератори).

Най-добрият вариант с ниска първоначална цена и приемливо качество (ако метеорологичните условия позволяват благоприятни условия за работа) са олекотените муфово заварени поцинковани тръби. Но осъществимостта на тяхното използване трябва задължително да се определя въз основа на специфичните условия на терена във всеки конкретен случай.

Надяваме се, че горните данни ще убедят потенциалните инвеститори и организатори на модерни ски центрове, че при инсталиране на механични системи за сняг е необходимо да се вземат предвид всички фактори, свързани както с технологията, така и с мястото, където ще се монтира системата. В допълнение, механичната система за сняг винаги трябва да бъде инсталирана и поддържана САМО от професионалисти и „аматьорството“ в този процес е неприемливо.

Да изготви технико-икономическо предложениеОрганизаторът на ски маршрута представя топографско заснемане на местността в М 1:1000 или М 1:2000 със следните данни:

Зони, подложени на снеговалеж;

Схеми на ски писти и инфраструктурни сгради;

Място и характер на водовземане (разход на вода куб.м/час);

Време за първоначално заснежяване при дебелина на снежния слой 30 cm (обикновено 50-200 часа);

Данни за температура и влажност на въздуха или температура по мокър термометър (за стартиране на системата в началото на сезона, за работа през сезона);

Данни за преобладаващата посока и скорост на вятъра;

Степен на автоматизация на системата (ръчна, полуавтоматична, напълно автоматична централизирана).

За да планирате ВСЯКАКВА инвестиция, както по размер, така и по време на механична система за правене на сняг, ТРЯБВА да се вземат предвид няколко фактора, а именно:

1. Всеки ски комплекс, който претендира да се използва интензивно и ефективно, се нуждае от механични системи за снегопочистване.

Дори в райони с достатъчно естественоснежна покривка, използването на механични системи за правене на сняг позволява не само да се удължи сезонът с поне месец, увеличавайки рентабилността, но също така гарантира стабилността на планирането и провеждането на различни събития и състезания, гарантира наличието на стабилна снежна покривка на маршрути с интензивни използване, позволява създаването на специализирани снежни конструкции (пързалки, широки зони за "стартиране". финиш" и др.), което от своя страна рязко повишава ликвидността на комплекса като цяло. А в условията на " глобално затопляне”, използването на механични системи за снегопочистване става особено важно.

2. Системата за снегопочистване е комплекс от инженерни конструкции и устройства, който задължително включва:

Изкуствен резервоар за съхранение на вода (ако няма естествен - езеро или река);

Водовземане (потопяеми, сондажни помпи);

Система за филтриране на вода;

Оборудване за водно охлаждане (охладителна кула или еднократно охлаждане), ако е необходимо;

Главни помпени/компресорни станции (помпената станция може да бъде мобилна; при някои видове системи за снегопочистване компресорите се монтират директно върху оръдията)

Водоснабдяване/въздух (тръбопроводи, хидранти, дренажна система)

Измервателно оборудване (метеорологични и вятърни станции, устройства за следене на налягането и потока вода/въздух и др.)

Оръдия за сняг различни видове(вода-въздух с вътрешно и външно смесване, вентилатор многодюзов и с централна дюза) стационарни или мобилни

Системи за управление на сняг (PLC устройства (програмируем логически контролер), контролни кабели или оптична мрежа, компютър за централизирано управление, модули за радио управление)

Захранване от трафопост (конектори за свързване на пистолети, ел. кабел).

Механични системи за правене на сняг Snowstar. Проектиране, монтаж, ремонт, сервиз.

Официален представител на Snowstar в Русия е групата компании Gorimpex.

Изкуственият сняг е много популярен в наши дни за представления, различни празници, събития, сватби и годишнини. Използва се в представления като декорация, за украса на витрини, а в интериора на барове и ресторанти снегът също ще намери приложение. Не оставя петна по дрехите, нетоксичен е и изглежда точно като истински.

Как да направите изкуствен сняг със собствените си ръце

Най-важното е, че ще ви трябва течен концентрат или специален прах. Произвежда се предимно от чуждестранни производители.

За да направите изкуствен сняг със собствените си ръце, трябва да добавите обикновена вода към този прах или концентрат и след това той се увеличава по обем почти сто пъти. Този изкуствен сняг може да се съхранява няколко дни. След време започва да изсъхва и намалява обема си. Ако съберете всичко и добавите вода отново, то ще се върне в предишното си състояние. Изкуственият сняг се отмива лесно и не оцветява повърхността.

Снежно оръдие

Ще бъде много лесно да помете красиви снежни преспи само за няколко секунди. За да се получи ефект на виелица или падащ сняг, се използва въздушно оръдие и специален генератор за сняг. Генераторът е специално устройство, което тежи от единадесет до двадесет кг. Но има и инсталации за изкуствен сняг голям размер- от четиридесет кг. Този снегогенератор работи с концентрат, който предварително се разрежда с вода. Концентратът се доставя от Америка и е сертифициран. Един литър вода е достатъчен за един час работа на такава инсталация. Размерът и формата на снежинките могат да се програмират предварително. Разсейването на снежинките е до петнадесет метра.

Видео: сравнителен тест на пушки за сняг генератор.

Цената на снежното оръдие е 150 000-1 000 000 рубли. Цената зависи от неговата производителност. Използват се предимно за ски писти. Като начало е по-добре да закупите най-евтиния генератор за сняг. Може да се отдава и под наем. Цената за наем на час работа варира от две до пет хиляди рубли.