Системи механічного (искусcтвенного) засніження як обов'язковий елемент сучасного лижного центру. Снігова гармата Як зробити снігову гармату своїми руками

    Євген Ципорін / Олександр Козлов / Олександр Бутенко

Євген Ципорін / Олександр Козлов / Олександр Бутенко

(Група компаній «Горімпекс»)

Росія - країна, як з найбільшим (в перспективі) ринком лижного спорядження, так і з найбільшими в світі можливостями по будівництву та експлуатації сучасних лижних центрів. Сьогодні переважна більшість російських лижників катаються не в найкращих умовах, а значить - є дефіцит, а значить, - ринок для будівництва подібного роду спортивних споруд супер-перспективний, лижні центри будуть затребувані напевно. Разом з тим, цей ринок має ряд особливостей. Варто відзначити, що більшість існуючих в реальності або на папері російських лижних центрів розташовані поблизу від великих міст, що є як набором «плюсів» (зручно добиратися від міської межі до лижної траси, зручно організовувати саму роботу лижного центру з точки зору комунікацій і т. п.), так і набором «мінусів» і про ось один з таких «мінусів» необхідно сказати докладніше.

Справа в тому, що більшість російських міст, а особливо - міст- «мільйонників», навколо яких і зібрані лижні центри, розташовані в зоні з нестійкими зимами, з мінливою погодою з листопада по березень і з миттєво зникає безцінним сніговим покривом в разі відлиги. Всі пам'ятають «жахливу» зиму сезону 2006-2007 р.р., побила всі показники по високих температур - до +14 ° С в Москві в січні і такі «рекорди» були встановлені по всій європейській території Росії.

Природно, що такі природні катаклізми «вбивають» будь-який попит на послуги лижних центрів, зводять нанівець всі зусилля по будівництву і благоустрою: немає снігу - ніхто з лижників не приїде подивитися на зелену травичку, протаявшую крізь перемерзлі бруд. Разом з тим, навіть такі «мінуси» можна перетворювати в «плюси», використовуючи сучасні технології, а саме - встановлюючи на лижних центрах системи механічного засніження, просто кажучи - системи, що роблять штучний сніг.

Подібні технології використовуються на Заході вже багато років, вони ретельно опрацьовані і дозволяють навіть в умовах міста (приклад - щорічний етап Кубка світу з лижних гонок в Дюссельдорфі) робити повноцінну лижну трасу.

Разом з тим, ці технології мають ряд особливостей, враховувати які необхідно.

Практично всі лижні центри Європи використовують виробництво снігу за допомогою систем засніження в періоди, коли природного снігу недостатньо для повноцінного катання на лижах. Процес утворення штучного снігу вимагає трьох складових - низької температури навколишнього середовища, значної кількості води і, нарешті, наявності стисненого повітря. При отриманні снігу за допомогою снігогенераторів (снігових гармат) використовуються значні обсяги води і електричні потужності. Ця стаття включає в себе наступні розділи:

1. Системи засніження

2. Резервуари

3. Температура по вологому / сухому термометру

4. Спеціальні добавки

5. Системи попереднього охолодження води

6. Управління системами засніження

7. Повітряні компресори

8. Трубопроводи

1. Системи засніження

Професійний підхід до виробництва якісного снігу дуже важливий, і багато хто з постачальників систем засніження кажуть «Виробництво снігу - мистецтво». Якість снігу, отриманого в результаті застосування систем засніження, може варіюватися від «дуже сухого» до «дуже вологого». Траси для новачків, для масового використання не такі, як траси для професіоналів, і вимагають зовсім інший товщини снігового покриву та якості снігу. Якість снігу також впливає на зручність процесу розподілу його по лижних трасах. Наприклад, для отримання траси виняткової якості, часто, на основний шар вологого важкого снігу буває необхідно укласти шар сухого і легкого снігу.

Системи засніження відтворюють природний процес снегообразованія. У природі сніг утворюється в результаті конденсації водяної пари в мікрокристали льоду при низькій температурі навколишнього середовища і низької відносної вологості. Чиста вода замерзає (теоретично) при температурах нижче 0 ° С, коли кілька молекул води з'єднуються одна до іншої, і утворюють те, що називають ембріоном, запалом або центром нуклеації. Місця молекули води продовжують приєднуватися до ембріону і формують кристали льоду. Такий процес називається гомогенною нуклеації. Якщо при утворенні кристалів льоду у воді присутні домішки, то такий процес називається нуклеація. Домішки служать в якості центрів нуклеації (запалів) для формування кристалів льоду. Нуклеація можлива навіть при позитивних температурах навколишнього середовища. Температура, при якій відбувається утворення крижаних кристалів на домішках, називається температурою гетерогенної нуклеації. Машини для виробництва снігу - снігогенератори, використовують ці фізичні процеси для приготування снігу з використанням охолоджуючого стисненого повітря, води і, іноді, добавок, які використовуються як каталізатори кристалізації.

Існує три типи снігогенераторів (снігових гармат) - снігогенератори з внутрішнім змішуванням, снігогенератори із зовнішнім змішуванням, і, нарешті, вентиляторні снігогенератори. Фактори, які враховуються при виборі типу обладнання, включають в себе:

Швидкість вітру;

Напрямок вітру;

Температура оточуючого повітря;

Відносна вологість;

Доступність стисненого повітря;

Доступність електроенергії;

Розташування схилів до сторін світу;

Нижче наведені короткі описи трьох типів систем засніження:

Система з внутрішнім змішуванням   - система з використанням змішування води і повітря у внутрішній камері форсунки снігогенератори. При виході суміші води і стисненого повітря з форсунки відбуваються розширення цієї суміші і термодинамічний ефект охолодження (нижче 0 ° С). Крихітні краплі води замерзають, формуючи мікрокристали, які, в свою чергу, стають центрами нуклеації. На таких центрах нуклеації (затравки) з більших крапель формуються пластівці снігу.

Система із зовнішнім змішуванням - Ще один тип водовоздушной системи. Такі системи передбачають вихід стисненого повітря і води під тиском через окремі сопла снігогенератори. Стиснене повітря розширюється і сильно охолоджує мікроскопічні краплі води, що виходять з водних форсунок. При цьому утворюються центри нуклеации. У системах із зовнішнім змішуванням швидкість струменя нижче, ніж в системах з внутрішнім змішуванням. З цієї причини снігогенератори із зовнішнім змішуванням монтуються на вежах для того, щоб дати краплях води достатньо часу для нуклеації і формування снігу до досягнення ними рівня грунту. Іноді використовують системи з зовнішнім змішуванням без застосування стисненого повітря і вентиляторів. При цьому для успішного виробництва якісного снігу використовують дорогі добавки, високі тиску і охолоджену воду.

вентиляторні системи   - У вентиляційних системах використовується подача повітря за допомогою вентилятора, замість стисненого повітря, для формування суспензії крапель води в повітрі. При цьому краплі знаходяться в повітрі достатній час для того, щоб значно охолодитися і замерзнути. Вентиляторні системи часто оснащені також пристроями для зародкоутворення. Зазвичай такий пристрій складається з невеликого повітряного компресора, встановленого безпосередньо на снігогенератори, і контуру зародишеобразующіх повітряних форсунок. При цьому змішування стисненого повітря з водою і подальша кристалізація відбувається вже в навколишньому середовищі. Цей тип гармат найбільш затребуваний і поширений.

Снігогенератори, які використовуються в системах з внутрішнім і зовнішнім змішуванням, не вимагають зовнішнього джерела електроенергії на місці установки снігогенератори. Але, незважаючи на це перевага, такі системи вимагають наявності централізованих компресорної і насосної станцій. Вентиляторні гармати вимагають підведення силових кабелів безпосередньо на місце установки снігогенераторів для живлення вентиляторів і повітряних компресорів. Системи з внутрішнім змішуванням і системи вентиляторних гармат працюють в дуже широкому діапазоні температур і дозволяють контролювати якість снігу, завдяки використанню вентиляторів і повітряних компресорів. Ці технології найкращим чином підходять для широких трас і трас, які планується відкривати в самому початку зимового сезону для початкового покриття снігом. Системи з зовнішнім змішуванням є більш економічними в плані витрати електроенергії, але дозволяють працювати в більш вузькому діапазоні температур. Ще одним недоліком систем із зовнішнім змішуванням є висока чутливість снігогенераторів до вітру. При використанні систем з зовнішнім змішуванням потрібно на 30% більше роботи снігоущільнюючі машин, в порівнянні з використанням систем з внутрішнім змішуванням / вентиляторних систем. Такі системи рекомендується використовувати для вузьких трас і трас, що відкриваються пізніше. При виборі типу снігогенераторів враховується не тільки первісна вартість покупки снігогенераторів, але і вартість самої системи (башти, насосні / компресорні станції). У розрахунок також приймаються ефективність і можливість застосування даного типу снігогенераторів в конкретних умовах схилу. При цьому враховуються температура засніження, тип місцевості, ширина траси, бажана дата початку сезону, вимоги до рівня шуму.

Таблиця 1. Переваги та недоліки певних типів систем засніження

Тип системи засніження	Переваги і недоліки
З внутрішнім змішуванням	Переваги: \u200b\u200bНизька чутливість до вітру, робота при високих температурах, низька вага снігогенератори, можливість засніження широких трас, можливість регулювати якість снігу. Недоліки: Низька енергоефективність, вимагає подачі стисненого повітря від компресорної станції, високий рівень шуму від повітряного компресора.
Із зовнішнім змішуванням	Переваги: \u200b\u200bВелика енергоефективність в порівнянні з системами з внутрішнім змішуванням, оскільки потрібна менша кількість стисненого повітря. Низький рівень шуму, простота управління. Недоліки: Висока чутливість до вітру, вузький робочий температурний діапазон, після установки складно пересунути на інше місце, регулювати якість снігу реально тільки в дуже вузькому діапазоні, високі втрати завдяки вітру і сублімації.
вентиляторні системи	Переваги: \u200b\u200bПотрібно мінімальну кількість стисненого повітря, найбільш енергоефективна технологія, низький рівень шуму, регулювання якості снігу в широкому діапазоні. Недоліки: Вентиляторні снігогенератори складно пересувати по схилу, для переміщення потрібні снігоущільнюючі машини, оскільки обладнання громіздке і важке.

2. Штучні водойми

Отримання снігу вимагає значної кількості води. Для створення снігового покриття товщиною 16 см на площі 60 на 60 м потрібно 277500 літрів води. Така значна потреба у водних ресурсах часто буває проблемою для лижних центрів, оскільки потрібні джерела води із значним запасом води. Водозабір з природних джерел під час зимового сезону при низькій швидкості течії води може завдати шкоди природі. Для захисту мешканців водойм і можливості використання невеликих струмків і річок зазвичай створюються штучні водойми систем засніження. Використання штучних водойм дозволяє також мінімізувати витрати на транспорт води по трубопроводах. Така економія за рахунок сил гравітації можлива за умови, що водойма буде розташовуватися вище рівня установки системи засніження. При цьому витрати на будівництво штучного водоймища окупаються за рахунок економії електроенергії на підйом води протягом декількох років.

3. Температура по вологому / сухому термометру

За температуру сухого термометра приймають температуру навколишнього повітря. Відносна вологість - кількісний показник вмісту водяної пари в атмосфері. Відносна вологість навколишнього повітря грає дуже важливу для виробництва снігу роль. Збільшення кількості водяної пари в повітрі веде до зменшення швидкості охолодження водних крапель до температур нуклеації (утворення кристалів). При розпилюванні водних крапель в повітря при низькій вологості, тобто при низькому вмісті водяної пари, частина цієї води випаровується і за рахунок цього охолоджує навколишнє повітря, тому що для випаровування води потрібно нагріти її до досягнення прихованої теплоти випаровування. Щоб випарувати 1 літр води, потрібно 539 калорій, у той час як для її замерзання потрібно тільки 80 калорій. Це означає, що випаровування одного літра води дозволяє заморозити 6,7 літрів води при температурі 0 ° С (для охолодження води на 1 ° С потрібно вивільнення тільки 1 кал. І в цьому причина того, що температура води не занадто сильно впливає на термальний баланс процесу виробництва снігу).

У першому наближенні можна прийняти охолоджуючий ефект процесу випаровування в такий спосіб: зменшення реальної температури по сухому термометру на 0,5 ° С на кожні 10% падіння відносної вологості. приклади:

Повітря при -2 ° С і 50% відносної вологості має ту ж охолоджуючу здатність, що і насичений повітря (100% отн. Вл.) При -4 ° С.

Повітря при 0 ° С і 40% відносної вологості має ту ж охолоджуючу здатність, як і насичений повітря при -3 ° С.

Температура по змоченій термометру (вологісний температура) враховує відразу два чинники - температуру навколишнього середовища і відносну вологість, тому цей параметр і застосовується при проектуванні систем засніження. Температура по вологому термометру - це температура мікрокрапель, що виходять з форсунок снігогенератори, яка досягається при завершенні всіх теплообмінних процесів з навколишнім середовищем. Всі автоматичні системи (включаючи управління водними ресурсами), встановлені в західних країнах Європи, зазвичай починають виробляти сніг при -4 ° С по вологому термометру. При цьому вважають, що виробництво снігу при більш високих температурах є непродуктивним і невиправдано дорогим. Тільки на кількох курортах, розташованих в більш теплих частинах Європи, наприклад в Іспанії і Португалії, починають виробляти сніг при -2 ° С по вологому термометру, оскільки в такому разі не залишається вибору.

4. Спеціальні добавки

Для формування кристалів води при високих температурах навколишнього середовища використовують спеціальні добавки в воду. Молекули таких добавок грають роль зародків (запалів), навколо яких відбувається формування кристалічних структур. Як було сказано вище, такий процес формування кристалів називається нуклеація. В якості спеціальних добавок використовуються спеціальні білки (протеїни). Такі добавки дозволяють економити електроенергію і виробляти сніг гарної якості при маргінальних температурах. Ухвалення рішення використовувати спеціальні добавки зазвичай залежить від чистоти використовуваної води і наявності / відсутності в ній природних речовин, що сприяють процесу кристаллообразования. Найчастіше вода з природних водойм вже містить достатню кількість необхідних речовин, і, отже, використання добавок не потрібно.

5. Системи охолодження

При температурах джерела води більш + 5 ° С для охолодження води перед подачею її на систему засніження використовують спеціальні системи охолодження. Зменшення температури води позитивно впливає на ефективність снегообразованія шляхом зниження втрат енергії на випаровування води. Системи охолодження можуть мати різні конструкції і принципи роботи. Можуть використовуватися як градирні (охолоджуючі вежі), так і системи прямоточного охолодження. Використання градирень дозволяє раніше відкривати гірськолижний сезон і виробляти сніг при більш високих температурах навколишнього середовища.

6. Управління системами засніження

Одним з важливих моментів при виборі обладнання для системи засніження є вибір типу управління, так як від цього значною мірою залежатимуть подальші експлуатаційні витрати.

Опис роботи та переваги автоматичних систем:

Інформація про погодні умови навколишнього середовища (вологість, температура, швидкість і напрямок вітру) надходить у вигляді стандартного аналогового або цифрового сигналу на систему управління. Система автоматизації проводить оцінку погодних умов і автоматично (без участі оператора) регулює технологічні параметри процесу виробництва снігу. Оператор, при бажанні, також може за допомогою комп'ютера задавати робочі параметри процесу. Автоматичне управління дозволяє значно знизити витрати на перекачування води і повітря (не потрібно зайвих витрат на перекачування надлишків) і на обслуговування системи. Значно скорочується час, необхідний для настройки системи, оскільки час відгуку компонентів системи складає всього лише частки секунди. При цьому ефективність автоматичних систем з внутрішнім змішуванням і вентиляційних систем зростає на 30-50% в порівнянні з ручними системами.

Для систем із зовнішнім змішуванням збільшення ефективності незначно, оскільки такі системи не вимагають постійних регулювань. При різких змінах погодних умов буває необхідним перейти з засніження одній площі на іншу. Програмне забезпечення дозволяє оператору з легкістю сконцентруватися на таких завданнях, в той час як адаптація до погодних умов забезпечується самою системою. Система управління автоматично регулює тиск води для адаптації системи засніження до погодних умов. Більш того, автоматика повітряних компресорів регулює тиск в повітряній лінії і при необхідності розподіляє навантаження між компресорами, а також включає / вимикає їх в залежності від потреби системи в повітрі. Програмне забезпечення дозволяє здійснювати безперервний моніторинг параметрів процесу (температура води, витрати / тиску води і повітря).

Запуск систем з ручним керуванням займає від одного до чотирьох годин, а вимикання від одного до трьох годин. На початку сезону проміжки часу, протягом яких можливо виробляти якісний сніг, складають від 6-ти до 8-ми годин. Запуск і вимикання автоматичних систем відбувається за сім-п'ятнадцять хвилин. Автоматичні системи в безперервному режимі стежать за якістю виробленого снігу шляхом безперервної підстроювання робочих параметрів снігогенераторів. Ручні ж системи вимагають контролю і настройки кваліфікованим персоналом безпосередньо на місці установки снігогенераторів в разі зміни погодних умов, що негативно позначається на якості снігу і підвищує його собівартість. Приріст оперативної ефективності систем засніження в порівнянні з ручними системами становить 40-60%.

Надійність і безпека систем є визначальними факторами при виборі типу управління, оскільки в системах використовуються дуже високий тиск води і повітря. Правильно встановлена \u200b\u200bсистема автоматики дозволяє контролювати ці параметри без втручання оператора в роботу потенційно небезпечних елементів систем. Система миттєвого оповіщення про позаштатні ситуації і стан обладнання дозволяє оператору без зволікання скорегувати роботу системи.

Нарешті, системи автоматики створюють архівні файли-звіти про всі аспекти процесу снегогенераціі (витрачена електроенергія, спожиті водні ресурси, кількість та якість виробленого снігу, а також економічні аналізи).

7. Повітряні компресори

Наявність системи повітряних компресорів - часто невід'ємна умова існування системи засніження. Стиснене повітря, при виході його з форсунки снігогенератори, служить для отримання дисперсії мікрокрапель в повітрі. Ці мікрокраплі і є «серцем» майбутніх сніжинок. Для систем з внутрішнім змішуванням використання стисненого повітря є необхідною умовою отримання водовоздушной суміші. Для таких систем процес утворення кристалів снігу залежить від тривалості перебування крапель в повітрі і від ефекту охолодження при розширенні водовоздушной суміші на виході з форсунки. Системи з зовнішнім змішуванням і вентиляторні системи засновані на цих же фізичних закономірностях.

Головне джерело енергоспоживання в системах засніження - повітряні компресори. Зазвичай, 40-70% енергоспоживання припадає на повітряні компресори та їх автоматику. Системи стиснення повітря складаються з компресорів, системи подачі повітря, елементів автоматики і, іноді, систем для зберігання стисненого повітря. Початкові витрати на покупку повітряних компресорів - тільки частина підводного айсберга капітальних витрат, оскільки річна сума рахунків за електроенергію можна порівняти з витратами на придбання самих компресорів. Тому для систем засніження дуже важливий вибір компресора з високими ефективностями і ККД. Важливу роль відіграє також герметичність систем подачі повітря, оскільки при її негерметичність можливі втрати до 20-30% виробленого стиснутого повітря.

8. Трубопроводи

Особливу увагу в системах механічного засніження приділяється трубопроводах, від яких значною мірою залежить якість, надійність і довговічність роботи всієї системи. Європейськими компаніями, на основі багаторічного досвіду експлуатації і з урахуванням специфіки монтажу в гірських умовах, були розроблені спеціальні види труб, технології їх укладання і з'єднання, що забезпечують оптимальне співвідношення швидкості, якості і витрат на систему водопостачання.

наприклад:

При використанні щодо дорогих швидкороз'ємних труб із зовнішнім і внутрішнім пластиковим покриттям і 30-річним терміном служби забезпечується висока якість води, максимальна швидкість і мінімальна собівартість будівельних робіт і подальшої експлуатації, так як немає необхідності в довгостроковому використанні спец. техніки, висококваліфікованих монтажників, зварювальників, тестуванні швів і т.д.

При використанні максимально дешевих зварних, довгих і важких «чорних» труб, спеціально не призначених для використання в умовах сильно пересіченій місцевості (укладання яких вимагає спецтехніки, здатної працювати на кам'янистих грунтах при великих ухилах, спеціальних технологій якісного зварювання, «заякореванія», монтажу, гідроізоляції та ін.) не тільки в 3-4 рази зростає загальна собівартість будівництва водопроводу, але через низький терміну служби (близько 5-ти років) і  якості води (іржа) різко зростають експлуатаційні витрати на все обладнання механічної системи засніження в цілому (насосні станції, гідранти, снігогенератори).

Оптимальним варіантом при низькій початкової вартості і прийнятній якості (якщо дозволяють терміни сприятливих для робіт погодних умов) є легкі розтрубні зварні оцинковані труби. Але доцільність їх застосування обов'язково повинна визначатися виходячи із специфіки умов місцевості в кожному конкретному випадку.

Сподіваємося, що наведені вище дані переконають потенційних інвесторів і організаторів сучасних лижних центрів в тому, що при установці систем механічного засніження необхідно враховувати всі фактори, пов'язані як з технікою, так і з місцем, де буде монтуватися система. Крім того, система механічного засніження завжди потребує установці і обслуговуванні ТІЛЬКИ професіоналами і «аматорство» в цьому процесі є неприпустимим.

Для складання техніко-економічного пропозиції  організатор лижної траси повинен представити топос'емку місцевості в масштабі М 1: 1000 або М 1: 2000 з наступними даними:

Площі, що підлягають засніження;

Схеми лижних трас і будівлі інфраструктури;

Місце і характер водозабору (дебет води куб.м. / год);

Час для початкового засніження з товщиною шару снігу 30см (зазвичай приймається 50-200 годин);

Дані по температурі і вологості повітря або по температурі по вологому термометру (для запуску системи на початку сезону, для роботи протягом сезону);

Дані про переважному напрямі і швидкості вітру;

Ступінь автоматизації системи (ручна, напівавтоматична, повністю автоматична централізована).

Для планування БУДЬ-ЯКИХ інвестицій, як за розміром, так і за термінами в системі механічного засніження необхідно ОБОВ'ЯЗКОВО враховувати кілька факторів, а саме:

1. Будь-який лижний комплекс, який претендує на інтенсивне і ефективне використання, потребує системах механічного засніження.

Навіть в місцевості з достатнім природним сніговим покриттям прімененіесістем механічного засніження дозволяє не тільки продовжити сезон як мінімум на місяць, повишаярентабельность, але і забезпечує стабільностьпланірованія і проведення різних заходів і змагань, гарантує наявність стійкого снігового покриття на трассахс інтенсивним використанням, дозволяє створювати спеціалізовані снігові споруди (гірки, широкі зони «старт- фініш »та ін.), що, в свою чергу, різко підвищує ліквідність комплексу в целом.А в умовах« глобального потепління »применени е систем механічного засніження стає особливо актуально.

2. Сістемаоснеженія - це комплекс інженерних споруд і пристроїв, який обов'язково включає:

Штучна водойма для зберігання води (якщо немає природного - озера або річки);

Водозабір (заглибні, свердловинні насоси);

Систему фільтрації води;

Устаткування для охолодження води (градирня або прямоточне охолодження), при необхідності;

Основні насосні / компресорні станції (насосна станція може бути мобільною, в деяких типах систем засніження компресори встановлюються безпосередньо на гарматах)

Підведення води / повітря (трубопроводи, гідранти, система дренажу)

Вимірювальне обладнання (погодні і вітрові станції, прилади контролю тиску і витрати води / повітря і т.п.)

Снігові гармати різного типу (водно-повітряні з внутрішнім і зовнішнім змішуванням, вентиляторні многофорсуночние і з центральною форсункою) стаціонарні або мобільні

Системи управління системою засніження (блоки ПЛК (програмований логічний контролер), кабелі управління або оптико-волоконна мережа, ПК при централізованому управлінні, модулі радіоуправління)

Підведення силового електроживлення від ТП (роз'єми для підключення гармат, електричний силовий кабель).

Системи механічного засніження Snowstar. Проектування, монтаж, ремонт, сервісне обслуговування.

Офіційний представник Snowstar в Росії - Група компаній «Горімпекс».

Снігова гармата - це вид снігогенератори, в основі якого лежить потужний вентилятор. Завдяки цьому система штучного засніження може працювати в вітряну погоду і розпорошувати сніг в заданому напрямку під кутом повороту від 15 до 60 °. Це дозволяє швидко формувати пологі або складні круті траси.

Сфери застосування снігових гармат

Снігові гармати стали незамінними в самих різних областях. Звичайно, найбільшу популярність дані способи засніження придбали в сфері гірськолижного відпочинку, а також в спортивному середовищі.

Організатори спортивних змагань вдаються до використання штучного покриву сноубордистські і лижних трас навіть в тих районах, де снігу досить. Секрет в тому, що штучний сніг на протязі всього періоду змагань буде однакової якості. А це дозволяє створити рівні конкурентні умови для учасників змагань.

Крім цього, снігові гармати знайшли своє застосування в сферах народного господарства (захист посівів або посадок від морозів в безсніжний період), а також в авіа-і автомобілебудуванні (проведення тест-драйву шин, антиобморожувачів і т.д.)

Принцип освіти снігу в сніговий гарматі

Головна функція сніговий гармати - виробництво снігу необхідної якості (хороший сніг легше льоду не менше, ніж в 2 рази). На фізичні характеристики пластівців впливають такі фактори, як температура повітря, температура води, вологість і тривалість польоту.

Це пов'язано з тим, що сніжинки формуються в результаті розпилення подається через форсунки води, змішування її з розрядженим холодним повітрям і викидання під тиском в атмосферу. Краплі розбиваються на нуклеаціонние ядра, які, в свою чергу, з'єднуються з іншими мікроскопічними краплях. Чим довше ядро \u200b\u200bзнаходиться в повітрі, тим м'якше вийде сніжинка.

Тому вентилятор сніговий гармати, завдяки можливості розпорошувати воду на відстань від 5 до 60 метрів, сприяє утворенню великого і м'якого снігу. Якщо ядра швидко впадуть на землю або будуть розбризканої під невеликим тиском при досить високій температурі, сніг вийде вологим і важким.

Переваги сніговий гармати

Снігова гармата - це, як правило, мобільна конструкція на колісному або гусеничному шасі. Рухливість системи дозволяє оперативно охопити більшу територію для засніження. Вода подається з трубопроводу через гідрант або забирається з мобільних цистерн.

Для отримання чистого снігу система обладнана фільтром, а у водному потоці не повинно міститися домішок і частинок більше 200 мікромікрон.

Система здатна працювати при тиску вже від 5 Бар. Максимальний тиск не повинно перевищувати 40 Бар.

Якісний сніг проводиться при температурі -3-7 ° С. Середня продуктивність сніговий гармати - 120 м3 снігу на годину.

Компанія «Ратрак-Сервіс» пропонує вам високоефективні снігові гармати вентиляторного типу марок 600 ECO і SN 900 M з автоматичним і ручним управлінням.

Відповідь на питання проста: "дивлячись кому і дивлячись для чого ...". Якщо ви з ранку відкопувати свою машину після нічного снігопаду - третього за тиждень, - то і п'яти сантиметрів снігу буде більш ніж достатньо! А уявіть, що ви прочекали до січня, щоб випробувати своє нове гірськолижне спорядження. І нарешті зібралися вибратися на улюблену гору ... І якраз в цей час вдарили морози, а потім стовпчик термометра протримався нижче мінус 25оС до середини квітня, після чого сніг ударними темпами розтанув за тиждень ... Що ви скажете в цьому випадку ?!

Тому не дивно, що знаходяться люди, які згодні платити за те, що зазвичай падає з неба "задарма". Як, відповідно, існують і ті, хто цей штучний сніг виробляє. Багато гірськолижні курорти, в тому числі в Росії та Швеції, завдяки використанню спеціальних "оснежівающіх" систем продовжують гірськолижний сезон аж на чотири місяці (на два - на початку зими і на два - навесні). До того ж слід зауважити, що в цей час погода найбільш м'яка і сприятлива, тобто ідеально підходить для прекрасного сімейного відпочинку ...

СТО ІМЕН ДЛЯ СНІГУ

Кажуть, в мовах Північної Скандинавії існує сотня слів, що позначають сніг, що зовсім не дивно. Бо цього "добра" взимку тут буває достатньо, та й сама структура снігу дуже мінлива і залежна від температури і вологості повітря. Любителі лиж добре знають, що сніг може бути "жорстким", "м'яким", сирим і т. Д. Іноді лижі біжать "самі", а буквально на наступний день потрібно прикладати зусилля навіть для того, щоб з'їхати під гірку.

На сучасних лижних змаганнях долю медалей іноді вирішують десяті частки секунди. А в гірськолижному спорті рахунок йде вже на соті і тисячні! І ось після того, як ми рік, а то й два з нетерпінням чекаємо міжнародних змагань, заздалегідь купуємо квитки і замовляємо готель, організатори в останній момент раптом все відміняють. Оскільки Небо не «послало" в потрібне місце такого необхідного снігу, який натомість знову весь випав біля вашого гаража ...

Згідно з даними, отриманими учасниками Шведського регіонального проекту моделювання клімату (SWECLIM), до 2010 року середньорічна температура в Швеції підвищиться на 3,8оC. За розрахунками, потепління в Північній Європі буде більш значним, ніж в інших регіонах, що може принести любителям зимових видів спорту великі розчарування. Очікуване також збільшення річної норми опадів відбудеться, швидше за все, за рахунок літніх і особливо осінніх дощів. Разом з ростом среднезімніх температур це призведе до зменшення сніжного покриву і більш пізнього відкриття лижного сезону. Причому проблеми зі снігом характерні не тільки для Скандинавії. Наприклад, на гірськолижних курортах Східної Сибіру відкриття лижного сезону в 2003 році відбулося лише напередодні Нового року, а взимку 1998-99 роках - лише 3 січня!

Таким чином, "штучний" сніг в лижному спорті уособлює стабільність і якість. Снегогенераторние системи використовуються тоді, коли необхідний контроль над ситуацією: щоб сніг лежав там, де потрібно, тоді, коли потрібно, і такий, який потрібен. Слід зазначити, що застосування снегогенераторних систем виходить за спортивні рамки. "Штучний" сніг може використовуватися при перевірці протиобмерзних систем літаків, при тестуванні зимових автопокришок і навіть для захисту молодих лісопосадок від морозів.

ЗРОБИТИ СНІГ - ЛЕГКО?

Більшість впевнена, що "зробити" сніг простіше простого - були б вода і мороз. Але це лише удавана простота. Ми пропонуємо тим, хто живе в холодному кліматі, простий і безпечний експеримент. Візьміть розпилювач води, який зазвичай використовується для зволоження кімнатних рослин або під час прасування білизни. Наповніть його холодною водою з водопровідного крана, вийдіть на вулицю в холодний (холодніше, ніж мінус 10 ° С) день і почніть розбризкувати воду вище в повітря. Як ви думаєте, що у вас вийде? Великі і пухнасті сніжинки? Нічого подібного - маленькі блискучі ... крижинки.

Чому ж взимку з неба падають саме сніжинки? "Секрет їх виробництва", захований високо в хмарах, полягає в поступовому наростанні мікрокристалів льоду на так званий початковий "центр конденсації" за певних умов. Якщо умови будуть невідповідні, замість сніжинок випадуть тверді крижані кульки (річний град) або те, що в Росії називається "крупа", тобто порівняно щільний, гранульований сніг, характерний для пізньої осені.

Що ж необхідно для успішного "снегоделанія"? Очевидно, вода певної температури, "розбризкана" певним чином, холодне повітря ... Ще - якесь природне "диво" або, принаймні, складне технічне обладнання. І тільки тоді ми з усією впевненістю зможемо донести: так буде Сніг! І він - буде!

ЗАЗИРНЕМО В ДУЛО "СНІГОВОЇ ГАРМАТИ"

А тепер - для тих допитливих, хто не злякається деяких технічних подробиць. Снегогенераторние апарати, що використовуються в наш час, можна поділити на два основних типи: вентиляторні (зазвичай звані "сніговими гарматами") і щоглові. У Росії найбільш поширені генератори першого типу. Головним вузлом цих пристроїв, як випливає з назви, є вентилятор великої потужності, що створює безперервний потік повітря, в який потім впорскується крапельки води.

Суміш, вивержена генератором, повинна провести деякий час в повітрі, перш ніж у вигляді добре сформованого снігу впаде на землю. Тому "сніжної гармати" складно накидати сніг "прямо під ноги", оскільки найкращий сніг виходить на відстані приблизно 10-20 м від установки. Це простіше робити за допомогою спеціальних снігових щогл, які до того ж дешевше вентиляторних гармат.

Всі сучасні снігогенератори забезпечуються системами автоматики різної складності (від систем захисту від перевантажень до систем повного контролю за управлінням).

РОБИТИ СНІГ - ЦЕ МИСТЕЦТВО!

Сучасна система оснежіванія не обмежується тільки генераторами снігу, розставленими уздовж гірськолижного схилу або лижні. Очевидно, що необхідно ще прокласти труби для підведення води і електрокабель. Труби при цьому не повинні промерзати навіть у найлютіший мороз, тому вони зазвичай вкопуються в землю (в Сибіру і Центральної Швеції - на глибину не менше 50-70 см). Через певні інтервали потрібно організувати "точки підключення" снігогенераторів, що включають електричний роз'єм і пристрої подачі води ( "гідрант").

Не потрібно забувати, що навіть "простий" гірськолижний схил може мати довжину більше кілометра і перепад висот в 400-500 м. На подібному схилі потрібно розташувати близько десяти "точок підключення", а біля підніжжя - водяний насос високого тиску (до 40 атмосфер) високої продуктивності. Щоб накидати достатню кількість (зазвичай 10-20 см) "штучного" снігу на кілометровий схил, 4-5 "снігових гармат", кожна з яких споживає до 500 л води в хвилину (що відповідає приблизно однієї середньої ванні води за 15 секунд), повинні працювати безперервно протягом 5-7 діб. В цілому продуктивність сучасних снігогенераторів приголомшлива - вони здатні виробляти до 100 м3 снігу на годину! "Снігові гармати" з гідравлічним поворотним пристроєм здатні покривати снігом до 1000 м2 поверхні кожна.

Оснежіваніе бігової лижні аж ніяк не простіше. Тут, звичайно, немає таких перепадів висот, як на гірськолижних схилах або трамплінах, зате довжина трас обчислюється вже десятками кілометрів. Прокладання таких довгих трубопроводів досить дорого. Саме тому одним з поширених рішень є установка "снігових гармат" і цистерн з водою на самохідне шасі, колісне або гусеничне. В цьому випадку оснежіваніе будь-якої площі - лише питання часу.

Як перевірити, наскільки хороший Свіжовиготовлений сніг? Влаштувати перевірку "якості" продукту? Фахівці кажуть, що сніг для гірськолижного схилу повинен мати щільність від 400 до 500 кг на м3, тобто бути в 2-2.5 рази легше льоду або води.

Вимірювання щільності зводиться до вимірювання ваги шматочка "снігового пирога" певного розміру, акуратно вирізаного зі схилу. Є, правда, спосіб простіше. Уважні лижники могли помітити, що фахівці з оснежіванію (головні "снегодели") зазвичай одягнені в чорні куртки з особливого матеріалу. Це не просто уніформа, а свого роду "інструмент" для перевірки якості снігу. Для цього "снегодел" підходить до працюючої "гарматі" і підставляє руку під сніговий потік на відстані близько 15 м від вихідного зрізу. Через 15-20 с (точні цифри - виробничий секрет!) Фахівець відходить в сторону і струшує сніг з рукава, розмовляючи рукою. Після чого перевіряє, що ж налипнуло на тканину. Якщо весь сніг струсила, він дуже сухе. Якщо весь залишився - занадто вологий. Потрібну якість лежить десь посередині. І якраз тут-то і починається мистецтво "снегоделанія".

РЕЦЕПТ ГАРНОГО СНІГУ

У сучасних снігогенераторів є достатня кількість "ступенів свободи" для підстроювання і забезпечити високу якість снігу при будь-, досить низькою, температурі повітря. А що робити, якщо зовнішні умови (температура повітря, вологість) швидко змінюються? Зрозуміло, що в такому випадку необхідно постійно коригувати "настройку" генератора, щоб якість виробленого снігу не знижувався. На щастя, завдяки автоматизації оператору не потрібно бігати вгору-вниз по схилу, щоб переналаштувати систему. Причому автоматична настройка може здійснюватися як на рівні окремого снігогенератори, так і на рівні всієї системи оснежіванія в цілому. Складні системи автоматики, які включають в себе мікропроцесори і стаціонарні комп'ютери, а також "погодні станції" можуть працювати без особливого втручання людини тижнями і місяцями.

Якщо використовувати ресторанну аналогію, рецепт хорошого "снегоделанія" з використанням автоматизованої системи швидше нагадує інструкцію з експлуатації який-небудь сучасної хлібопічки: "закласти борошно, дріжджі, залити воду, натиснути кнопку і чекати дзвінка - готово!" Звичайно ж жоден поважаючий себе шеф-кухар не дозволить собі нічого подібного: все буде зроблено традиційно, в "ручному режимі", з поправкою на "нюх і на погляд". Так само і хороший "снегодел", у якого за плечима довгі роки роботи, буде регулювати систему з урахуванням безлічі тільки йому відомих чинників: чи було сьогодні "гало" навколо сонця, як вчора хрустів сніг, якого кольору був захід, і Бог знає чого ще ... Проте як хорошого кухаря, так і вмілого "снегодела" знайти нелегко, та й платити їм треба астрономічні суми. Комп'ютерна автоматика обходиться дешевше, з нею легше управлятися, і вона не сперечається, якщо доводиться працювати понаднормово.

До речі, на міжнародних змаганнях, де тусуються "вершки" спортивного бомонду, сніг готують якраз не унікальні фахівці. Сучасні спортивні змагання вимагають, по можливості, стандартного інвентаря і стандартних умов проведення, щоб забезпечити рівноправність для всіх учасників. Тому все частіше організатори змагань звертаються до автоматизованих систем оснежіванія навіть при достатній кількості природного снігу, стандартизувати що робить його важким.

У північній Європі за період 1990-2100 рр. передбачаються значні зміни клімату, зумовлені підвищенням среднезімніх температур (А) та річної норми опадів (Б).

Виробництву "штучного" снігу вже більше 50 років. Перші експериментальні установки почали створюватися в 1950-60-х рр в країнах, де гірськолижний спорт користувався високою популярністю. Патенти на способи створення штучного снігу були подані в 1968 р

У вентиляційних снігових "гарматах" потужний вентіллятор (4) створює безперервний потік повітря, який рухається через основні (1) і нуклеаціонние (2) кільця з форсунками. У перші кільця під тиском подається вода, в другі - водно-повітряна суміш.

Через форсунки основних кілець в повітряний потік впорскується найдрібніші водяні краплі. Форсунки "нуклеаціонного" кільця створюють центри конденсціі, необхідні для утворення і зростання снігу.

Між вентилятором і кільцями знаходяться пластинки-лопаті (3), прикріплені зсередини до кожуха генератора. Вони сприяють кращому перемішуванню компонентів суміші вода-повітря.

У багатьох снігових гарматах використовується кілька основних кілець, кожне - з окремим водяним вентилем. Завдяки цьому можна регулювати продуктивність снігогенератори. Основні вузли укладені в металевий кожух (6) із захисною сіткою (5) на вході системи.

У снігогенератори також є пристрої подачі електроенергії (7), води під високим тиском (9) та стисненого повітря (8).

Вентілляторние снігові гармати можуть встановлюватися і на самохідному гусеничному шасі
  У снігових "гарматах" кожух снігогенератори (D), система автоматизації (A) і компресор (C) монтуються або на колісному шасі, або на міцній "нозі" (T). Вода подається по шлангу зі спеціальним роз'ємом для швидкого підключення (W). Керуючі сигнали (CS) подаються від центральної комп'ютерної системи через окремий "сигнальний кабель" або по радіо

У сніговій "щогли" генеруючі сніг елементи підняті над землею на висоту до 10 м. Завдяки цьому вся розпорошена вода встигає повністю конденсуватися у вигляді снігу, поки останній під своєю вагою падає на землю.

Робота по підготовці снігового схилу або лижні не обмежується тільки виробництвом снігу. Після генерації сніг повинен "відлежатися" кілька днів ( "дозріти", як дозріває молоде вино). Після цього настає черга спеціальних снігових машин (так звані пістмашіни або ретраки), які розрівнюють сніг, ущільнюють і розм'якшують його поверхню.

На закінчення ми хочемо побажати читачам гарного снігу - на справжні і всі майбутні лижні сезони! Ми також хочемо побажати тим, хто ще не долучився до гірськолижної "забаві", хоч раз спробувати. Адже сьогоднішні можливості для гірськолижних ентузіастів різного віку і будь-якої кваліфікації просто невичерпні!

Крім очевидної користі для здоров'я - оскільки ви проводите час на чистому повітрі, борючись з наслідками гіподинамії, - заняття лижним спортом доставляють величезне задоволення! Ну, а коли ви знову опинитеся на своєму улюбленому схилі, ви зможете зі знанням справи розповісти друзям про те, скільки зусиль і знань ховається стояти за удаваним таким простим і звичним "ідеальним" снігом.

автори:
  Коптюг Андрій Валентинович - кандидат фізико-математичних наук, випускник Новосибірського державного університету. Доцент факультету інформаційних технологій Університету Центральної Швеції (м Естерзунд)
  АНАНЬЇВ Леонід Григорович - директор шведсько-російської компанії СвеРусс Консульт (SveRuss Konsul) (Швеція, м Естерзунд)
  Острів Йохан - MSc in Engineering, директор компанії ареки Сноусістем (ARECO Snowsystem) (Швеція, м Естерзунд)

Стаття друкується в скороченні.

В останні роки в Європі навіть взимку досить тепло. «Ні снігу» - в горах це вже не анекдот, а сувора правда життя. Через це переносяться старти, скасовуються збори, відкладаються тренування. Причому «немає снігу» зовсім не завжди означає, що його дійсно немає зовсім. Просто він лежить не там, де треба, або не покриває трасу цілком, або навіть покриває, але для катання непридатний - занадто сирий ... Буває, що турніри по гірськолижним дисциплін проводять в міському парку або на площі, де взагалі ніколи не випадає стільки снігу, скільки для цього потрібно, та й гір ніколи не було: замість схилів споруджується штучна траса висотою в кілька поверхів, а сніг на ній може лежати справжнісінький - просто нетутешній.

У нас був подібний досвід: везли сніг з Сибіру, \u200b\u200b4000 кілометрів на машинах, - розповідає «РР» президент спортивної дирекції «Нова ліга» Катерина Селяметова. - Ми домовлялися з керівництвом місцевих гірськолижних трас, вони охоче йшли назустріч. Сніг в цьому випадку пресується, щоб не танув, складається в спеціальні поліетиленові ємності - big bags - і на вантажній машині доставляється до місця.

У минулому році «Нова ліга» в кілька прийомів возила в Москву сніг, знадобився організаторам етапу Кубка світу з фрістайлу. Турнір мав пройти в центрі міста, в парку Горького, погода видалася дуже холодна - мінус п'ятнадцять, але зовсім суха. Організатори на це не розраховували, снігових гармат не поставили, а учасники вже з'їхалися з усього світу. У повітрі не було ні сніжинки, і привезена з Сибіру в останній день перед турніром сніжна посилка виявилася дуже доречною. Спортсмени і тренери самі тягли мішки на вершину штучної траси - на висоту восьмиповерхового будинку.

Водний залп

Взагалі натуральний сніг куди менше підходить для проведення професійних змагань - на них зазвичай використовується тільки штучний. Просто тому, що його набагато легше загнати в потрібні рамки якості, щоб забезпечити всім спортсменам ідеальне ковзання.

Штучний не означає синтетичний. Нічого спільного з іскристим поліетиленом, заметами, що лежать навколо новорічних ялинок в квартирах. Штучний - значить створений не природою, а технікою. Але в іншому цей сніг нічим не відрізняється від справжнього.

Йдеться про так званих сніжних гарматах - найпоширенішому засобі виправлення недоліків погоди. Сьогодні такі гармати (офіційно вони називаються снігогенератори) стоять на всіх гірськолижних курортах.

Принцип їх роботи з боку здається не надто складним, проте один такий генератор обслуговує величезна дорога система. У неї входить не тільки сама гармата (мачтовая, у вигляді високої палиці, або вентиляторна, як велика турбіна), але також пристосування для забору води, фільтри, на хороших курортах навіть бактерицидні, насос високого тиску, труби для підведення води до кожної гармати і електрокабель. При цьому труби зазвичай закопують в землю, щоб не замерзали.

Сніг робиться з води, що подається під тиском, - пояснили «РР» в компанії Is-SpoRt, що займається виробництвом і торгівлею обладнанням для гірськолижних схилів. - У системі є два види форсунок, механічних розпилювачів. Один - нуклеатора: тут вода, подана насосом високого тиску, змішується зі стисненим охолодженим повітрям від компресора, і виходить «зародок сніжинки». Другий - звичайні водні форсунки, через які під великим тиском просто розпорошується вода.

Частинки води, змішавшись з повітрям в нуклеатора, з силою викидаються з крихітних отворів - при різкому розширенні повітря охолоджується і заморожує воду. Заодно до «зародку» приклеюються дрібні краплі звичайної води з іншої форсунки. Все це вентилятор гармати жене геть, вода замерзає, падаючи на землю снігом. Чим далі вода полетить від генератора, чим більше часу у неї буде, тим краще вийде сніг. От і все. Ніякої хімії.

В результаті банальне розпилення води перетворюється на справжню науку. Перевірити її мудровані легко, варто тільки спробувати в морозну ніч розпорошити воду з пульверизатора. Навіть якщо вона встигне замерзнути, снігу не буде - буде лід. А все тому, що для отримання ідеальної сніжинки потрібно враховувати температуру повітря, води, вологість і необхідний тиск.

Потрібно чітко дотримуватися багато умов, - розповідає Катерина Селяметова. - Якщо потрібен великий обсяг снігу, то необхідна умова - температура повітря мінус п'ять і нижче, а температура води, яка заливається в снігові гармати, повинна бути не вище плюс трьох. Якщо потрібен не дуже великий обсяг або в запасі багато часу на підготовку, то можна застосовувати гармати, створюють льодову крихту, - її можна використовувати навіть при високих плюсових температурах: до плюс тридцяти. Однак є нюанс: льодова крихта не підходить для професійних змагань. Її можна використовувати як підкладку під сніг або для аматорського катання.

Якість снігу визначається його щільністю. Якщо для туристичних трас підходяща щільність - від 380 до 420 кілограмів на кубічний метр, то для швидкісного спуску снігу повинно бути 500 кілограмів на кубометр. Щільність його залежить від структури сніжинки: чим вона менше пухнаста, тим він щільніше. Все це зараз можна контролювати на снігогенератори, автоматично виставляючи якість снігу. Наприклад, замовив «якість снігу № 5» - і техніка сама зробить все, щоб на виході була певна щільність. Погодна станція визначить температуру повітря і вологість, а потім необхідну температуру води і потрібний тиск. Гіпотетично зараз все це можна зробити без участі людини, але ж і натискати на кнопку треба не бездумно.

На жаль, натисканням кнопки нічого не вирішити, і людина, яка відповідає за якість снігу, повинен бути обов'язково, - запевняє Селяметова. - Його називають snowman. Його завдання - повністю вивчити конкретну трасу, вникнути в її особливості, прорахувати, які проблеми, в тому числі погодні, можуть виникнути, і бути готовим до їх оперативного вирішення. А якість снігу перевіряється руками.

Оснежіть схил - задоволення недешеве: 1 км траси хорошому європейському курорту обходиться в 1 млн євро. Ціна залежить від часу, протягом якого треба домогтися результату: чим його більше, тим дешевше. Тому наші курорти воліють розтягувати процес тижні на дві, тоді як за кордоном укладаються в пару днів - до зміни погодних умов. Адже штучний сніг потрібно берегти від прямих сонячних променів і дощу, причому особливо страшний саме дощ.

І все ж, незважаючи на всі складнощі, штучний сніг користується шаленою популярністю. Установка такої системи дозволяє продовжити туристичний сезон на кілька місяців і майже завжди провести потрібні старти. А якщо щось накрилося, можна привезти сніг здалеку. Єдина умова - для всього цього все ж бажана мінусова температура. Так що провести сноуборд-контест посеред Сахари поки не вийде. А ось в центрі міста взимку або навіть навесні - вже без проблем.