✼ Снежные пушки. Ледяное оружие: Снежные пушки и ружья Холодовая пушка в кузов машины

Глобальное потепление привело к тому, что сезон на некоторых старейших горнолыжных курортах сократился с четырех месяцев до одного-двух. Существуют прогнозы, по которым центр европейской горнолыжной индустрии в ближайшее время сместится из Альп в Скандинавию. В поисках снега американцы уже начали осваивать Аляску. Все, дальше идти некуда. Осталось только применить оружие. Специальное.

Если же вы не подались за снегом за Полярный круг, то, скорее всего, на любимом курорте вы катаетесь на эрзаце — искусственном, или техническом, как его называют профессионалы, снеге. Без специальных машин по изготовлению снега сегодня не обходится ни один курорт, начиная от французского Шамони и заканчивая подмосковным Воленом. Практически каждый катающийся не раз видел в деле снежные пушки и их облегченные версии — снежные ружья. Со стороны процесс снегообразования выглядит просто: гигантские вентиляторы распыляют воду, которая на морозе превращается в снег. Но это только со стороны.

Настоящий снег

Природный снег образуется из атмосферных водных паров. Когда водяные пары, которые являются газообразной формой воды, охлаждаются до точки конденсации, они переходят из газообразной в жидкую или твердую форму. Привычные нам облака состоят как раз из таких сконденсированных капель, правда настолько малых, что их без труда удерживают наверху потоки восходящего воздуха. Когда капельки становятся слишком тяжелыми, они выпадают на землю в качестве дождя. Если температура оказывается сильно ниже точки конденсации, водные пары минуют жидкую фазу, образуя маленькие кристаллы. На большей части земного шара привычный нам дождь начинается, как ни странно, со снегопада, однако снежинки по мере приближения к земле успевают растаять. Дело в том, что на высоте образования облаков всегда стоит отрицательная температура, сравнимая с якутскими морозами. Простым подтверждением этого факта является град жарким летом.

Однако вода не замерзает автоматически, когда температура падает ниже точки замерзания. Дистиллированную воду можно охладить до довольно низкой температуры -400С, а она останется жидкостью. Однако в реальной жизни пар в облаках начинает кристаллизоваться уже при 00С. Дело в том, что для того, чтобы пошел процесс конденсации, воде нужны мельчайшие частички, вокруг которых могли бы оседать ее молекулы. Такими центрами конденсации в атмосфере выступают мельчайшие частички сажи, городского смога, бактерии и другие материалы. Например, именно так разгоняют облака, распыляя с самолетов над ними специальные реагенты (например, йодистое серебро), выступающие как раз такими центрами конденсации.

Кристаллизуясь, вода в облаках образует причудливые шестилучевые фрактальные формы, называемые снежинками. Чем более долгое время идет процесс кристаллизации, тем сложнее рисунок снежинки. В облаках этот процесс занимает десятки минут. Искусственный же снег образуется за секунды, поэтому при ближайшем рассмотрении его кристаллы выглядят как шестиугольные с зародышами лучей, а на ощупь напоминают крупу. Однако тает такой снег медленнее натурального, и лыжи на нем скользят по‑другому.

Снежные пушки

Идея, используемая для разгона облаков (конденсация воды вокруг искусственных центров конденсации), прекрасно подошла и для производства искусственного снега. Один из наиболее распространенных реагентов-кристаллизаторов, используемых для снегопроизводства, — специальный натуральный протеин Snowmax, который великолепно справляется с задачей притягивания молекул воды.

В первых конструкциях снежных пушек вода смешивалась со сжатым воздухом и выбрасывалась через форсунки под высоким давлением в поток воздуха, создаваемый мощным вентилятором. Сжатый воздух выполнял сразу три задачи: распылял воду, выбрасывал образовавшиеся капельки в воздух и дополнительно охлаждал воду. Последний эффект основан на том, что при адиабатическом расширении газы охлаждаются. Попробуйте вскрыть баллончик с углекислотой — он мгновенно охладится до минусовых температур, рискуя отморозить руки.

Недостатком такой схемы является большой расход воздуха. Поэтому более современные пушки работают по двухступенчатому процессу. Сначала путем смешивания сжатого воздуха и небольшого количества воды образуются мельчайшие кристаллики льда — зародыши искусственного снега. Затем эти «зародыши» попадают в поток распыленной мощными вентиляторами воды, которая, кристаллизуясь на них, быстро образует готовые кристаллы снега.

Отличительной чертой всех пушек является мощный вентилятор, выбрасывающий водо-воздушную смесь на десятки метров. За время такого полета успевают сформироваться кристаллы искусственного снега, к тому же высокая «дальнобойность» позволяет заснеживать большие пространства.

На горнолыжных курортах можно увидеть и другую разновидность снежного оружия — снежные ружья. Отличие их от пушек — в отсутствии вентилятора.

Процесс снегообразования в них выглядит следующим образом. Разнесенные воздушная и первая водяная форсунки подают ограниченное количество воды и воздуха в зону смешивания, расположенную на расстоянии 810 см от ружья, где образуются зародыши кристаллов снега. Эти мини-кристаллы по инерции смещаются далее, на расстоянии приблизительно 20 см от ружья они попадают в поток воды из второй форсунки, где на них налипает вода. Кристаллизация снега происходит во время свободного падения кристаллов на землю с высоты не менее 4 м.

Условия снегообразования

Наличие снежной артиллерии еще не означает решения снежных проблем. Многое зависит и от условий снегообразования, важнейшими параметрами которых являются температура и относительная влажность (отношение фактически содержащегося в воздухе водяного пара к количеству водяного пара, соответствующему состоянию насыщения). Дело в том, что вода охлаждается собственным частичным испарением, то есть переходом части жидкости в пар. Однако чем выше относительная влажность, тем более замедленным будет процесс испарения и, следовательно, охлаждения.

Поэтому при низкой относительной влажности возможен процесс снегообразования при температуре выше 00С. При высокой же влажности и при низких температурах возможно получение вместо снега обычного дождя.

При относительной влажности 30% снежные пушки возможно запускать при температуре -10С, это считается хорошими условиями для снегообразования. Если же температура падает ниже -6,70С, то тогда можно делать снег и при относительной влажности 100%. При температуре же ниже -100С на влажность внимания можно и не обращать.

В реальной жизни условия снегообразования могут разниться не только от трассы к трассе, но и между двумя рядом стоящими пушками: одна уже может делать снег, а для стоящей всего 100 м ниже — условия недостаточные. Раньше за работой снежных пушек следили высокопрофессиональные специалисты, которые и решали, когда и где включать снежное оружие. Сейчас им на смену приходят мощные компьютерные системы, а управление системами оснежения осуществляется из единого комфортного центра.

Ice Crushing

Пушки пригодны для приготовления снега только зимой. А что делать, если на дворе лето, а кататься тянет прямо мочи нет? Еще недавно единственным выходом было податься в Южное полушарие или в высокогорные ледники. Но прогресс не стоит на месте. Благодаря японской компании Piste Snow Industries из Токио, которая изобрела технологию Ice Crushing Systems (ICS), снег можно получать при температуре до +150С. Внутри японской установки, внешне неотличимой от трансформаторной будки, вода замораживается, становясь тонкими листами льда, которые измельчаются до порошкообразного состояния сжатым воздухом. Именно поэтому ICSсистемы в России иногда называются установками по измельчению льда. Размер конечных кристаллов льда искусственного снега может варьироваться от микрона до 0,3 мм. Мелкие кристаллы более напоминают натуральный снег, а большие дольше не тают. Отличаются ICSсистемы и способом нанесения искусственного снега на трассу: он распыляется через гигантский брандспойт. В Японии летние трассы с применением ICSтехнологии появились еще в 1991 году (сейчас круглогодичными трассами оборудовано более 15 японских курортов), а в середине 90х японская техника добралась и до Европы. Например, с 1997 года круглогодичное катание французским сноубордистам в Sig Urban Park в Гренобле обеспечивает ICSтехника. Современные машины способны производить 150 т снега в сутки, потребляя при этом 400 кВт электроэнергии в час и 142 л воды в минуту. Стоит эта 45-тонная чудо-машина около миллиона долларов.

Еще 54 года назад на VII зимних Олимпийских играх в итальянском городе Кортина д"Ампеццо, когда деятельный предприниматель внес предложение водрузить на склон свое изобретение - снежную пушку, бизнесмена обвинили в мошенничестве. Тем временем, погода вовсе не располагала к проведению состязаний по горнолыжному спуску и слалому. Поэтому за ее капризы пришлось отдуваться военнослужащим: ночами призывники доставляли снег из близлежащих районов. Сейчас снежные пушки - обязательный атрибут многих соревнований. Редкий лыжник не наблюдал их работу. На первый взгляд действие чудо-машин может показаться слишком простым: огромные лопасти распыляют воду, которая на холоде превращается в снег. На самом деле, все гораздо сложнее.

ХОЛОДНОЕ ОРУЖИЕ

Принцип разгона туч при помощи конденсации воды вокруг искусственных центров конденсации, удачно подошел и для формирования механического снега. Для снегопроизводства сейчас все чаще применяют реагент-кристаллизатор - специальный натуральный протеин Snowmax, который великолепно справляется с задачей притягивания молекул воды.

В старых установках снежных пушек вода миксовалась со сжатым воздухом и выбрасывалась сквозь форсунки под высоким давлением в поток воздуха, производимый сильным вентилятором. Сжатый воздух осуществлял сразу три задачи: распылял воду, выбрасывал образовавшиеся капельки в воздух и дополнительно охлаждал воду. Последний эффект основан на том, что при адиабатическом расширении газы охлаждаются. Если вскрыть баллончик с углекислотой - он сразу же остынет до минусовых температур.

Минус подобной схемы - чрезмерная растрата воздуха. Именно в связи с этим старые пушки были модернизированы, теперь они функционируют по двухступенчатому процессу. Сначала путем смешивания сжатого воздуха и небольшого количества воды образуются мельчайшие кристаллики льда -«зародыши» механического снега. Потом они попадают в поток распыленной мощными вентиляторами воды, которая, кристаллизуясь на них, быстро образует снег.

Характерная особенность всех пушек - сильный вентилятор, выпускающий водо-воздушную смесь на десятки метров. За период этого полета успевают сформироваться кристаллы механического снега, кроме того, за счет дальнобойности снежной пушки удается оснежить обширные площади.

УСЛОВИЯ РАБОТЫ СНЕЖНЫХ ПУШЕК

Модернизированная система механического образования снега - это комплекс инженерных сооружений и устройств, который включает в себя:

• водозаборное сооружение;
• систему фильтрации;
• насосные и/или компрессорные станции;
• быстросборный трубопровод;
• специальную арматуру (гидранты, клапаны);
• измерительные и диагностические приборы;
• рукава высокого давления;
• систему автоматического слежения и управления;
• снежные пушки и ружья;
• метеостанцию.

Чтобы вентиляторные снежные пушки низкого давления могли функционировать, необходимо электричество и подача воды от насосной станции. Жидкость под давлением направляется в кольцо с форсунками, находящееся в выходном сопле вентилятора пушки. Форсунки распыляют воду, и мелкие капли, подхваченные воздушной струей вентилятора, в процессе полета превращаются в маленькие снежинки. Движение лопастей обеспечивает «дальность стрельбы» около тридцати метров.

Разные пушки вырабатывают различное количество снега, от 10 до 150 кубических метров в час. Качество снега зависит от температуры воздуха и размера выстреливаемых водяных капель: чем дальше они летят и чем холоднее на улице, тем качественнее получается снег. Модернизированные пушки очень компактны. Их делают не только из стали, но и из легких материалов: алюминия и композитного пластика. Это заметно облегчает транспортировку пушек.

В нормальной комплектации пушки монтируются на стационарную треногу, а для увеличения площади оснежения и транспортировки по склонам могут быть оснащены колесами, санками или башней с подъемным механизмом, поскольку вес самых тяжелых моделей составляет несколько сотен килограммов.

Правда, бывают и совсем маленькие агрегаты. Например, швейцарская мини-пушка весом всего 98 кг, ее можно задействовать где угодно, даже на даче. Чтобы она функционировала, всего-то понадобятся две стандартные розетки и водопроводный кран. Правда нужно будет дождаться, пока температура воздуха не опустится до 1-3 градусов ниже нуля. Агрегат, называющийся «Домашний Снег», способен изготавливать от 1 до 1,5 кубометров снега в час при помощи компрессора мощностью 1800 ватт, который летом можно использовать как пылесос высокого давления или помпу.

Существование снежных пушек не решает всех проблем. Есть аспекты, зависящие и от обстоятельств снегообразования. Самыми главными параметрами здесь будут температура и относительная влажность (отношение фактически содержащегося в воздухе водяного пара к количеству водяного пара, соответствующему состоянию насыщения). Оказывается, вода охлаждается собственным частичным испарением, другими словами переходом части жидкости в пар. Но чем выше относительная влажность, тем более замедленным будет процесс испарения, а значит, и охлаждения.

Из-за этого при низкой относительной влажности возможен процесс образования снега при температуре выше 0°С. Если влажность высокая, а температура низкая, вместо снега получится дождь.

В случае, когда относительная влажность 30%, снежные пушки можно запускать лишь при температуре -1°С, такие условия считаются положительными для образования снега. Если же температура опускается ниже -6,7°С, то можно создавать снег и при относительной влажности 100%. При температуре ниже -10°С на влажность внимания можно не обращать совсем.

На самом деле, обстоятельства снегообразования могут отличаться не только на разных трассах. Разными могут быть и условия образования снега для нескольких рядом стоящих пушек. Часто бывает, что один агрегат уже активно вырабатывает снег, а для другого, расположенного в 200 м, условия еще неподходящие. Ранее за функционированием «холодного оружия» наблюдали профессионалы, которые проверяли оборудование и решали, когда и какой агрегат включать. Теперь их заменяют компьютерными системами, которыми управляют из мобильного центра.

РАСПРОСТРАНЕННЫЕ МОДЕЛИ

Зачастую у нас в стране можно увидеть на снежных холмах пушку Super Wizzard, она устанавливается на опоре или тележке на трех колесах. Система разбрызгивания воды включает в себя 20 распылителей, в контуры входят 5 колец с 75 форсунками каждое. Агрегат способен разворачиваться на 360 градусов, существует и вертикальная настройка от -10 до 60 градусов, вероятна комплектация пушки поворотным устройством. Встречаются у нас и самоходные снежные пушки Kashiyama KB 911-Z, которые способны перемещаться со скоростью 8 км/час. Работают они на дизельном двигателе, который вместе с гидравлической системой заставляет снежную пушку двигаться, поэтому можно обойтись без подвода электроэнергии, для производства снега нужна лишь подача воды. Также распространены автоматические снежные пушки FA-540-W, которые могут приспособиться к уникальным условиям работы, обеспечивая необходимое количество снега.

Рис. 18. Снежная пушка ESG-260

Ключевыми факторами влияющими на качество искуственного снега являются:

Температура воздуха и воды,

Влажность воздуха,

Особенности системы искусственного снега (Благодаря охлаждению воды, производство и качество искусственного снега может быть значительно улучшено)

Кроме того, угол наклона склона играет важную роль: чем круче гора, тем дальше распыляются частицы, соответственно оснежение склона проходит более качественно.

В среднем начальный уровень оснежения склона равняется 0,29 –0,30 м, при температуре воздуха -4 -6 С°, воды +4 С°. При таких параметрах для оснежения одного квадратного метра склона необходимо 0,45 м.куб. воды и 0,388 kWh энергии.

Количество и качество произведеного искуственного снега напрямую зависит от температуры воздуха и воды, давления воды и т.д. При использовании снежного оборудования, в среднем, температура может быть от – 1,5 С° до -13 С°. При T= -13 С° оборудование будет работать с наибольшей эфективностью, но даже если температура опустится ниже, пушки будут продолжать производить искусственный снег высокого качества.

Классификация снежных пушек

Пропеллерные снеговые пушки

продуктивность пропеллерной снеговой пушки в 5 раз выше, чем мачтовой

возможность направлять поток снега даже при сильном ветре

высокая дальность полета снега

высокое качество снега при давлении воды в 8-35 Bar

оборудование будет работать при напоре воды от 11 до 660 л/сек.

качество снега может быть отрегулировано автоматически

высокая производительность при – 6 -7 С°

Мачтовые пушки

для работы на безветренной территории/погоде

при наличии высокого давления воды (30-40 Bar)

при ширине склонов средних размеров

легкая транспортировка

для склонов где снежное покрытие необходимо часто обновлять

Возможна многофункциональность снежных пушек, например, можно соеденить системы оснежения и освещения трасс. что является достоинством данного вида льдгенераторов.

Характеристики качественного искусственного снега, получаемого с помощью снежных пушек

Качество снега – интересный и спорный вопрос. Вес снега (например 400-450 кг/м) – это вес воды в снеге, кроме того, важными характеристиками являются уровень плотности и структура кристаллов. Вес снега не единственный показатель его качества. Наиболее важными показателями качественного искусственного оснежения являются:

высокое сопротивление к таянью

снег, который не скатывается со склона при катании

минимальное использование энергии при производстве снега

Для качественного оснежения склона дальность полета частиц играет большую роль поскольку:

заморажевание капель продолжается даже во время полета частиц в воздухе

возможность производства снега с необходимым уровнем влажности

пушки могут работат при сухом воздухе

первый снег получается «мягким»

Принцип работы

Этап 1: Начальный размер капли 100мк

Этап 2: Маленькие охлажденные капельки объединяются с большими каплями

Этап 3: Капли приобретают свой конечный размер, охлаждение воды с минимальным испарением

Этап 4: Выведенные частички объединяются и замораживаются

Этап 5: Распределение снега происходит без добавления воды

Итог: принципиальным недостатком снежной пушки является сезонность. Соответственно, не представляется возможным использование данного вида льдогенератора в какое – либо время года, кроме зимы. Таким образом, снежная пушка удовлетворяет нормативным требованиям, но является с о в е р ш е н н о не практичной в применении.

Оцените погодные условия. Производство снега зависит от погоды. Идеальными условиями являются низкая влажность и температура -2 °С и ниже. Желательно выбрать день, когда влажность воздуха будет не выше 50%.

Соберите машину для производства снега. Цены на необходимые детали могут варьироваться от очень низких до неприлично высоких. Чтобы снежная пушка не вылетела вам в копеечку, посетите отдел сантехники в местном хозяйственном магазине. Вам понадобятся следующие детали:

Замотайте каждый из контактных разъемов тефлоновой лентой. Это нужно сделать для того, чтобы во время работы ваша снежная пушка не протекала. Обмотайте лентой резьбовые концы. Резьба должна просвечиваться через ленту.

Просверлите в крышке отверстие. С помощью сверла 2,7 мм сделайте в крышке отверстие. Из этого отверстия впоследствии будет вылетать снег. Отверстие должно быть маленьким, поэтому убедитесь в том, что вы не сделали его слишком большим, иначе вам так и не удастся получить снег (вода попросту не будет приобретать необходимые физические свойства).

• Убедитесь в том, что лента намотана таким образом, чтобы не разорваться в процессе сборки пушки.

Вентиляторные снегогенераторы (снежные пушки) предназначены для использования на открытом воздухе при отрицательных температурах. В состав снегогенератора входят:

Основание в различных вариантах исполнения (сани, колесное шасси, станина и др.)

Компрессор

Вентилятор

Система подачи воды

Форсуночный блок (коллектор)

Блок управления (ручной или система ESGC-AUTO)

Номенклатура поставляемых вентиляторных снегогенераторов (снежных пушек) производства компании "Экосистема" и их основные технические характеристики и стоимость

* - максимальная производительность снегогенератора достигается при температуре -15 градусов Цельсия. При температуре -4 градуса Цельсия, производительность снежной пушки составляет не более 20-30% от максимальной.

** - необходимое для работы снегогенератора давление и расход воды можно получить при помощи стационарной или мобильной насосной станции .

*** - в стандартную комплектацию входит: снегогенератор ручного управления, электрический кабель - 20 м, рукав подачи воды - 20 м, комплект ЗИП, фара освещения.

Возможна замена стандартного воздушного компрессора на усовершенствованный масляный или безмасляный компрессор верии Snow (за дополнительную плату).

Снежная пушка ESG-310 в работе

Поставка снегогенараторов осуществляется со склада или под заказ. Пуско-наладка, ввод в эксплуатацию, гарантийное и сервисное обслуживание производится специалистами нашей компании. Срок поставки оборудования от 4 до 12 недель в зависимости от комплектации и производительности.

Автоматизированная система контроля и управления ESGC

Все модели серии ESG-2XX, ESG-3ХХ могут быть укомплектованы автоматизированной системой контроля и управления ESGC, разработанной компанией "Экосистема". Система автоматизированного управления и контроля снежной пушки представляет из себя аппаратно-программный комплекс, в который входят:

ESGC-AUTO - система контролирует параметры окружающей среды (температура окружающего воздуха,относительная влажность воздуха, температура подаваемой воды и др.), позволяет осуществить запуск снежной пушки "одной кнопкой", автоматически меняет режимы работы снежной пушки в зависимости от изменения параметров окружающей среды, осуществляет предупреждение или останавливает работу снежной пушки при невозможности получения качественного снега или в случае аварийной ситуации. Система также позволяет управлять снежной пушкой в ручном режиме с индикацией текущих параметров окружающей среды. Возможно подключение системы к внешнему контроллеру посредством интерфейса RS-485 по протоколу MODBUS.

ESGC-COM - система представляет из себя головной контроллер и автоматизированное рабочее место оператора, которая контролирует параметры окружающей среды (в том числе направление и силу ветра), а также параметры работы каждой снежной пушки, оснащенной системой EGSC-AUTO. Система позволяет полностью одновременно контролировать функционирование всех снежных пушек, насосных станций, постов питания, а также программировать их работу исходя из задач качественного оснежения объекта. Подключение головного контроллера, а также контролируемых устройств производится посредством интерфейса RS-485 (витая пара), обеспечивающим длину шины до 1200 метров без повторителей. Обмен данными производится по индустриальному протоколу MODBUS, что дает возможность подключения и контроля устройств и сооружений сторонних производителей.

Оборудование комплексов оснежения

Снегогенераторы являются частью системы искусственного снегообразования, поэтому для эффективного искусственного оснежения объекта, необходим целый ряд инженерных сооружений и устройств, который включает в себя:

Водозаборное сооружение;

Систему фильтрации;

Систему охлаждения воды (при необходимости)

Стационарные или мобильные насосные станции ;

Арматуру, посты питания, трубопроводы;

Систему контроля и управления;

Рукава высокого давления;

Снегогенераторы;

Компания "Экосистема" производит установку комплексов оснежения под ключ. Нашими специалистами выполняется расчет, проектирование, производство, и пуско-наладка комплекса оснежения как на основе собственного оборудования, так на основе оборудования других производителей. Комплексы оснежения позволяют получать равномерный стабильный снежный покров поверхности при малом количестве или отсутствии естественного снега в зимний период, тем самым продлевая горнолыжный сезон на 1-3 месяца. Практика показывает, что окупаемость затрат на систему оснежения горнолыжного склона ограничивается одним сезоном.

Снежная пушка ESG-360 в работе