造雪是用于增加冬季运动(如滑雪或滑雪)可用的雪量的小冰颗粒。它是由一台使用高压泵向冷空气喷出水雾的机器生产的。水滴随后结晶形成假雪。第一台商业成功的机器是在20世纪50年代研制成功的,技术不断改进。随着冬季运动的普及,人造雪市场有望呈现显著增长。
背景
产生人造雪的机器旨在模仿自然造雪的方式。在自然界中,当温度低于32°F(0°C)时,就会形成雪花。大气中的水然后凝结在空气中的粒子上并结晶。此操作产生具有各种尺寸和形状的雪花。
在雪机中,水首先与核材料混合。然后通过雾化喷嘴加压和强制。这会将水分解成雾气,然后注入压缩空气以进一步分解。当它离开雪机时,薄雾在核子上结晶,变成微小的雪状冰颗粒。根据造雪机的质量,人造雪可以和天然雪一样好。
历史
虽然考古证据表明人类在大约4000年前第一次滑雪,但人们直到19世纪中叶才开始关注这项运动。1883年,第一届国际比赛在挪威举行。这项运动很快蔓延到欧洲和美国的其他地方。随着滑雪运动的普及程度的提高,人们也越来越需要一种设备,在不自然可用时可以提供雪。这一需要促成了第一台人造造雪机的研制。
最早的一台机器在20世纪初获得专利。虽然它功能正常,但这台机器是粗糙和不可靠的。设计上的稳步改进导致在 20 世纪 50 年代开发了压缩空气造雪机。这台机器的工作原理是使用压缩空气通过喷嘴强制浇水。喷嘴会将水分解成较小的水滴,随后会结晶。皮尔斯设备,以它的发明者命名,是足够有效,大多数滑雪胜地使用它。然而,它确实有它的缺点,最值得注意的是,喷嘴往往堵塞,它需要一个非常高量的压缩空气。这使得运行成本高昂。此外,这台机器相当嘈杂,它产生的雪往往更潮湿,更冷。
在20世纪70年代,对提高人工造雪质量和方法的机器进行了各种新的创新。一个改进是增加了一个旋转基地和风扇。风扇将吹新产生的雪远离机器比压缩空气单独和旋转基地允许雪的方向改变。这使得单机覆盖更大的区域成为可能。另一个改进是引进了导管风扇机。这些机器是便携式的,使得它们有可能在滑雪道上全部使用。它们优于压缩空气机,因为它们安静得多,运行成本也更低。
1975年,威斯康星大学研究生史蒂夫·林多发现了一种核介子。在研究一种保护植物免受霜冻损害的方法时,他发现了一种能吸引水分子并帮助它们形成晶体的蛋白质。很快就意识到,这将是制造人造雪的有用材料。该材料当时是商标,现在以Snomax的商号出售。
随着电子设备的改进,人工造雪机的控制也有所改进。增加了计算机控制,可以自动检测雪要求的传感器也被添加了。还增加了功率更高的风扇。各种其他创新导致机器,可以产生更好的雪和更多的。如今,几乎所有的滑雪胜地都采用某种人工造雪系统来改善滑雪条件,延长滑雪季节。
原料
水是制造人造雪所需的主要成分。然而,由于滑雪区位于山上,找到适当的供水往往是一个问题。如果河流或小溪就在附近,则可以使用。否则,在山脚下建立池塘或水坝,以产生蓄水供应。然后在需要时将水泵送至造雪机。
除水外,还需要压缩空气和核材料来造雪。压缩空气是使用泵获得的。核制剂是一种可生物降解的蛋白质,它使水分子在高于正常温度时形成晶体。它来自一种叫做 伪多莫纳斯注射器的 无毒菌株。平均而言,这种材料可使机器产生的雪量增加 50%。它还有助于生产更轻、更干燥的薄片。
设计
任何造雪系统中最重要的部分是造雪机,称为雪炮或雪枪。各种设计是可用的,但大多数包含常见的元素,包括压缩机,泵,风扇和控制。
造雪机的中心部分是风扇组件。这部分负责将空气/水混合物转换成微小的液滴,然后吹到斜坡上。它类似于典型的便携式风扇。它有一个旋转螺旋桨叶片连接到变速电机。附着在叶片上的是弯曲的叶片,以线性方式引导空气流动。风扇被包裹在两端打开的拉长钢管中。当风扇的叶片移动时,空气从管道的一侧被吸引进来。这一侧覆盖着一个屏幕,以防止异物进入装配。控制雪的主要成分的机制位于风扇管道的前部或排放端。这包括喷水、压缩空气泵和核装置。核装置包含一个装满核介子的储层。水通过这个储层泵送,蛋白质被吸收。
在造雪过程中,风扇组件连接到各种部件上。为了获得水和空气,软管连接到风扇组件。这些软管连接到一系列压缩机和水泵,通过管道将空气和水输送到山上。为了增加雪的覆盖范围,风扇组件安装在振荡支架上,或在绞索上。根据设计,吊架的位置可以离地面或连接到高塔上。杠杆可能连接到挂钩,该挂钩可以调整雪从机器中退出的角度。机器的控制盒通常位于绞枪底部。这包括操作诸如水流、风扇旋转和振荡速度等操作的开关。控制盒可由远程计算机操作。
制造
工艺
人工造雪需要一系列装置,可以移动水和空气上山,结合他们与核
造雪机的中心部分是风扇组件。这部分负责将空气/水混合物转换成微小的液滴,然后吹到斜坡上。它类似于典型的便携式风扇。
材料,并喷洒到空气中的小水滴。通常,该系统在夏季安装,并在斜坡关闭后在夜间运行。
系统安装
将水与其他组件混合
创建雪
移动雪
质量控制
生产与天然雪一样好或更好的人造雪需要重要的质量控制措施。在生产之前,对核材料进行检查,以确保其符合适当的规格。在造雪时,对晶体质量、外观和湿润情况进行分析。空气/水的比例可以调整,以改善雪的质量。如果雪的质量最高,它会持续更长的时间,保持其形状更好,更容易梳理。
未来
目前的人工造雪技术的缺点表明,未来可能会有所改进。目前,这些机器产生的噪音是个问题。虽然已经尝试减少声音,未来的机器将更加安静。造雪机的另一个局限性是其运行温度范围狭窄。新机器可以在超过28°F(-2.2°C)的温度下产生雪。这些机器也可能在更短的时间内产生更高质量的雪。
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