Рубрики

Ледяное оружие

Ледяное оружие

По оценке Международной службы наблюдения за ледниками, если в ХХI веке темпы потепления климата останутся такими же, что и в ХХ, а повышение среднемировой температуры воздуха составит 3 градуса по Цельсию, площадь ледников в Альпийских горах сократится на три четверти. Если повышение температуры составит 5 градусов, то альпийские ледники растают практически полностью и льды сохранятся только в некоторых высокогорных районах. Даже при оптимистичном сценарии, если потепление составит только градус за 100 ближайших лет, сокращение ледникового покрова составит 25-30%.

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.

И хотя все современные горнолыжные комплексы стараются быть всесезонными и расширяют предложения услуг, при нынешней зиме, которая является следствием то ли глобального потепления, то ли еще каких-то катаклизмов, на большей части горнолыжных курортов ощущается недостаток снега и холода.

В результате открытие сезона катания на горных лыжах приходится сдвигать на более позднее время, а закрытие сезона — на раннюю весну. Хоть чуть-чуть растянуть этот короткий сезон помогают системы оснежения..

 

Натуральный снег

Натуральный снег образуется из атмосферных водяных паров. Когда водяные пары, являющиеся газообразной формой воды, охлаждаются до точки конденсации, они меняют свое состояние, переходя в жидкую или твердую форму. Привычные для нас облака состоят как раз из таких сконденсированных капель, правда, настолько маленьких, что их без труда удерживают наверху потоки восходящего воздуха. Когда капельки становятся слишком тяжелыми, они выпадают на землю в качестве дождя. Если температура оказывается намного ниже точки конденсации, водяной пар, минуя жидкое состояние переходит в твердое, образуя маленькие кристаллы. На большей части земного шара привычный для нас 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 минусовая температура, сравнимая с якутскими морозами. Простым подтверждением этого факта является град жарким летом.

Однако вода не замерзает сразу же, по достижении температур ниже точки замерзания. Дистиллированная вода, охлаждаясь до температуры –40°C, все равно останется жидкостью. В реальной жизни пар в облаках начинает кристаллизоваться уже при температурах близких к 0°С. Дело в том, что для процесса кристаллизации воде нужна основа, вокруг которой могли бы оседать ее молекулы. Такими центрами кристаллизации в атмосфере выступают мельчайшие частички сажи, городского смога, бактерии и другие материалы. Например, именно так ≪разгоняют≫ облака, распыляя с самолетов над ними специальные реагенты, выступающие как раз такими центрами кристаллизации. Кристаллизуясь, вода в облаках образует снежинки, правильных геометрических форм. Чем больше времени продолжается процесс кристаллизации, тем сложнее рисунок снежинки. Путь от облаков до земли занимает десятки минут. Кристаллы искусственного снега, образуясь за секунды, при ближайшем рассмотрении выглядят как шестиугольники с зародышами лучей, а на ощупь — напоминают крупу. Тает такой снег медленнее натурального, поскольку более плотный.

Ледяное оружие

Искусственный снег

Процесс формирования искусственного снега или ≪технического≫ снега – заключается в распылении воды на мельчайшие частицы и их охлаждении при прохождении через поток холодного воздуха. Окончательное формирование снежинок происходит за счёт времени падения с высоты (ружья или потока воздуха создаваемого мощными вентиляторами снежных пушек). Максимально возможное качество подготовки склонов вне зависимости от капризов погоды — вот цель, ради которой создаются и совершенствуются системы искусственного снегообразования. Основной задачей таких систем является обеспечение полноценной работы горнолыжных склонов, ликвидация возможных опасных зон на трассе и предоставление отдыхающим хорошо подготовленные, заснеженные, трассы. Кроме этого, искусственный снег выдерживает большую нагрузку, чем уплотненный натуральный, что существенно увеличивает пропускную способность горнолыжного курорта. Количество оборудования, используемого горнолыжными курортами для производства искусственного (технического) снега неизменно растет, а главное разрешает начать сезон, вне зависимости от наличия натурального снега.

Снежные пушки и ружья

Идея, используемая для ≪разгона≫ облаков (кристаллизация воды вокруг искусственных центров), легла в основу технологи производства искусственного снега. Один из наиболее распространенных реагентов-кристаллизаторов, используемых для снегопроизводства, – специальный натуральный протеин, который выполняет задачу 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.

Недостатком такой схемы является большой расход воздуха. Двухступенчатый процесс работы самого современного оборудования заключается в следующем.

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 снежинки.

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 оснежить большую территорию.

На горнолыжных курортах можно увидеть и другую разновидность ≪снежного оружия≫ – снежные ружья. Отличие от пушек – отсутствие вентилятора. Процесс снегообразования в ружьях выглядит следующим образом: воздушные и водяные форсунки подают некоторое количество воздуха и воды в зону смешивания, где и образуются зародыши кристаллов снега. Эти мини кристаллы по инерции перемещаются дальше, попадая в поток воды из остальных форсунок. Формирование снежинки происходит во время свободного падения на землю с высоты установки ружья, обычно, не менее 4 м.

lk5p40

Условия снегообразования

Наличие снежной артиллерии еще не означает решения снежных проблем. Многое зависит и от условий снегообразования, важнейшими параметрами которых являются температура воздуха и относительная влажность окружающей среды. Дело в том, что вода охлаждается, в том числе и собственным частичным испарением, то есть при переходе части жидкости в пар. Однако чем выше относительная влажность, тем более замедленным будет процесс испарения и, следовательно, охлаждения. Поэтому при низкой относительной влажности, менее 10%, возможен процесс снегообразования и при положительных температурах +3÷4 °C.

При высокой влажности, более 90%, и при отрицательной температуре (до -3°C) возможно получение вместо снега обычного дождя. Хорошими условиями для снегообразования является относительная влажность выше 30% при температурах от –4 °C. При температурах ниже –10 °C , фактор влажности можно не учитывать В реальности — условия снегообразования могут различаться не только от трассы к трассе, но и между двумя рядом стоящими пушками:  одна уже может производить снег, а для пушки, стоящей всего в 100 м ниже – условия для снегообразования могут быть непригодными.

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 управления.

Снежный покров горнолыжных склонов вне зависимости от капризов погоды –вот цель, ради которой создаются и совершенствуются системы искусственного снегообразования.

Современная система искусственного снегообразования представляет собой единый комплекс инженерно-технических сооружений и устройств. Составными частями системы являются:

  • водозаборные сооружения;
  • системы фильтрации воды;
  • насосные и компрессорные станции;
  • быстросборные трубопроводы;
  • специальная арматура (гидранты, клапаны);
  • измерительные и диагностические приборы;
  • рукава высокого давления;
  • система автоматического управления;
  • снежные пушки, ружья;
  • метеостанции;

Ведущие производители систем предлагают широкий выбор оборудования: от стандартных снежных пушек или ружей ручного управления до суперсовременной, полностью автоматической системы, запрограммированной на самостоятельную работу по заданному алгоритму, без участия персонала.

 Ледяное оружие

Для производства искусственного снега в настоящее время применяются три различные системы оборудования:

  • техника с распылением (производство снега под высоким и низким давлением);
  • холодильная техника (установки по приготовлению и измельчению льда);

Для оснежения горнолыжных склонов преимущественно используется техника с распылением, которая производит снег при температурах воздуха ниже -3°С. (При граничных температурах снегообразования в воду желательно добавлять специальный кристаллизатор).

Оборудование для производства снега техникой распыления делят на два класса: вентиляторные – снегогенераторы низкого давления, (снежные пушки) и безвентиляторные (снежные ружья) — снегогенераторы высокого давления.

Для снежных пушек, кроме метеоусловий, для производства снега необходимы: электроэнергия и вода от насосной станции. Вода под давлением подается в кольцо с форсунками, расположенное в выходном сопле вентилятора пушки. Форсунки распыляют воду, и мелкие капли, подхваченные воздушной струей вентилятора, в процессе полета превращаются в снежинки. Вентиляторы обеспечивают ≪дальность стрельбы≫ порядка тридцати метров. Производительность пушки (у различных моделей она колеблется от 10 до 70 м3 снега в час). Качество снега зависит от температуры воздуха и количества выстреливаемых водных капель: чем дольше они в воздухе и чем ниже температура на склоне, тем качественнее, ≪суше≫, получается снег.

Современные пушки имеют компактный дизайн. Для их изготовления, наряду со сталью, используются и легкие материалы — алюминий и композитный пластик — что значительно облегчает транспортировку пушек.

В стандартной комплектации пушки монтируются на стационарную треногу, а для транспортировки по склонам и увеличения площади оснежения — оснащаются колесами или салазками. Для стационарной установки пушек используют гидравлические подъемники.

Для снежных ружей или оборудования высокого давления, вода смешиваясь с воздухом, подающимся под высоким давлением, порядка 15÷35 атмосфер, распыляется через форсунки, водная пыль, опускаясь на землю с высоты, кристаллизируется и превращается в снег.

Распространенной конструкцией подобного типа является снежное ружье — распылитель, который монтируется на мачте высотой от трех до двенадцати метров. За час ружье ≪выстреливает≫ примерно восемь кубометров снега (при температуре воздуха не выше -7o С). Такого объема снега достаточно, чтобы покрыть участок трассы длиной двадцать и шириной четыре метра десятисантиметровым слоем. Ружья устанавливаются стационарно, и для оснежения даже не слишком длинной трассы их требуется несколько. В условиях небольших курортов, как правило, используется ручное управление снежными пушками, которые перемещаются по склону ратраками. Системы снегообразования с ручным управлением просты и относительно недорогие, но при эксплуатации необходимо постоянное присутствие технического персонала, в задачи которого входят: мониторинг параметров метеообстановки и коррекция потока воды, в зависимости от необходимого качества производимого снега. Автоматические системы, различные по сложности, могут управляться дистанционно, с единого центра управления инженерными сооружениями горнолыжного курорта и автономно, непосредственно на склоне, при отсутствии такого. Данные для работы, оборудование получает от центральной или набортной метеостанции. Основываясь на заданные параметры качества снега, бортовой компьютер управляет производством снега.

Ручные системы могут быть модернизированы в автоматические установкой дополнительных устройств

  • метеостанции
  • управляемых гидрантов
  • системы управления

Автоматическая система устраняет все недостатки ручных систем:

  • отсутствует опасность ≪замораживания системы≫
  • сокращается время на вспомогательные операции
  • число обслуживающего персонала сокращается до одного-двух человек.

Фото: архив редакции
Текст: Роман Цюпка

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>