Штучний сніг - що це таке?

вступ

Виробництво і використання штучного снігу вельми специфічний процес, який залежить від факторів, на які людина не в змозі вплинути. З урахуванням несприятливого розвитку кліматичних умов за останні роки пристрої для виробництва штучного снігу виходять на передній план інтересів користувачів і власників гірськолижних курортів.

Натуральний і технічний сніг

Натуральний сніг і його характеристики.

Відео: Штучний сніг Magic Snow

Перш за все, познайомимося з поняттям опади - повітря при певній температурі може містити в собі за певних умов максимальна кількість водяної пари. Якщо таке явище відбудеться і якщо температура повітря опуститься нижче точки роси, то в атмосфері відбудеться конденсація водяної пари навколо конденсаційних ядер (літаючі в повітрі мікрочастинки), утворюються маленькі крапельки або кристалики води, які потім з`єднується в більші і падають на землю у вигляді опадів (дощ, сніг, град).
Температура ° С - це рівноважна температура води. Це означає, що при значеннях температур нижче цієї межі вода замерзає і залишається в твердому стані.
Вологість повітря утворюють водяні пари в атмосфері, і частіше за все ми висловлюємо її ставленням кількості водяної пари в атмосфері до її максимальну величину при даній температурі = відносна вологість [%].
Відносна вологість має протягом дня і року протилежне протікання, ніж температура, так як при підвищенні температури відносна вологість зменшується і навпаки. Найвища відносна вологість у нас буває в грудні і січні (85 - 100%), найнижча - в квітні, травні і червні (зазвичай 25 - 30%). При знижується температурі молекули води уповільнюють свій рух і зчіплюються в шестигранні крижані кристали.
Крім води, в атмосфері зустрічаються летючі мікрочастинки (частинки пилу, пилок, солі і т.п.). Ці домішки знижують в воді рівень вільної енергії, знижують потребу переохолодження та уможливлюють нуклеацию.
Пар або рідка вода чіпляється за ядра і виростає крижаної кристал. Таким чином з крижаних кристалів утворюються більші і важчі снігові пластівці, які падають на землю. У тому випадку, якщо снігові пластівці в хмарі підхоплюються сильним підноситься потоком і осідають разом з іншими краплями переохолодженої води, вони можуть випадати на землю у вигляді крижаних кульок - граду. Сніг з часом змінює свій колір під впливом структуральних змін снігових зерен і забруднення, в результаті чого зменшується його здатність відображати сонячне випромінювання. Сніговий покрив потім в результаті гравітації, впливу сонячної енергії і рекристалізації зерен зазнає змін, що проявляється в зміні щільності снігу.

Щільність снігу визначається відношенням маси снігу до його об`єму:

Відео: ШТУЧНИЙ СНІГ СВОЇМИ РУКАМИ

• який щойно випав сніг - 0,02 - 0,27 м см³
• залежаний сніг - 0,20 - 0,40 м см³
• фірновий сніг - 0,40 - 0,50 м см³

Наступним важливим фактором є водяна ємність снігу, що є співвідношенням обсягу води, що виникла в результаті танення снігу, до його початкового об`єму. Вона залежить від зернистості складу і виду снігу і падає з часом випадання снігового покриву:

Відео: Наукове шоу. Всі досліди з штучним снігом

• який щойно випав сніг - 0,30 - 0,50
• дрібно- та середньозернистий сніг - 0,25 - 0,35
• крупнозернистий сніг - 0,15 - 0,25

Виробництва штучного снігу і його характеристики.

Далі ми плавно переходимо до розділу, присвяченому виробництва штучного снігу, який утворюється за допомогою спеціалізованих пристроїв, сконструйованих для цієї мети.
Мова, не йде про виробництво снігу з синтетичних матеріалів. Виробництво штучного снігу відбувається шляхом розпилення води, яка подається під високим тиском, в повітрі. Утворення кристалів снігу сприяє їх нуклеація за допомогою стиснутого повітря. Якщо ми створюємо суміш води, яка подається під високим тиском, і стисненого повітря, яка розпилюється у вільний простір і охолоджується при розширенні. Вода, що міститься в розпорошувати повітрі, утворює кристалики льоду = нуклеус (ядро). Величина ядра кристала коливається в межах 0,1 - 10 мікрон (1 мікрон = одна тисячна міліметра).
На крижані кристали нашаровуються інші крапельки води і утворюють більший кристал, який росте на шляху від снігового рушниці до моменту падіння на землю.Только після цього кристал повністю промерзає або ж, іншими словами, дозріває. Вода при штучному снегообразованія починає змінювати своє стані при температурі близько -3 -8 ° С. Присутність нуклеатора в кожній крапельці води сильно підвищує здатність замерзання при будь-якій температурі, придатній для виробництва снігу. Якщо в крапельці води зустрічається високотемпературний нуклеатора, то водяна частка швидше замерзає і має більше часу для подальшої кристалізації під час польоту по повітрю. А найкраща кристалізація означає більшу кількість якісного снігу з більш низьким вмістом води. Це означає більш короткий час для вимерзання (дозрівання) снігу на трасі з`їзду.
Нуклеатора = нуклеаціонние ядра, які допомагають процесу нуклеації, можна розділити на кілька груп:
природні або ж нейтральні нуклеаціонние ядра (пил, пилок, зернятка піску, сліди мінералів або ж металів),
механічні нуклеатора (суміш води і повітря - стиснене повітря з компресора забезпечує утворення ядер з водяних частинок),
біологічні нуклеатора (Сноумакс, який додається в воду на НС).
Частинки, що виходять зі снігової гармати, далеко не знаходяться в скоєному твердому стані. Завдяки ядер кристалів водяні крапельки починають замерзати. Маленькі крапельки легше замерзають і навіть замерзають, але вони не дуже стійкі до дощу або тепла і швидко тануть. У більших водяних крапельок є велика правдоподібність, що вони містять ядро ​​майбутнього кристала. Тому більша крапелька замерзнути з більшою ймовірністю, ніж крапелька маленька. Сніг з великих крапельок води є більш довговічним. Однак великі крапельки під час по-літа не обов`язково промерзнуть в достатній мірі, поле падіння під тиском вони руйнуються, з них витікає вода і утворюються крижані пластини.

Виробництво штучного снігу

Принцип виробництва штучного снігу можна описати в декількох фазах:

• 1-й етап - включає в себе освіту водяних крапельок в соплах снігового рушниці розміром від 100 мікрон,
• 2-й етап - охолодження в результаті поширення суміші (вода-повітря) у вільному просторі призводить до утворення зародків кристалів, що веде до зростання розміру краплі на 350 - 400 мікрон,
• 3-й етап - відбувається досягнення остаточної величини краплі 600 - 700 мікрон під впливом нашарування інших крапельок води, це є оптимальним розміром краплі для замерзання з мінімумом випарювання і усуненням віднесення вітром,
• 4-й етап - передбачає замерзання летять частинок води,
• 5-й етап - включає в себе укладання снігових частинок на поверхню траси з`їзду, триває кристалізація і дозрівання снігу.

Розмір виходять крапельок надає, таким чином, значний вплив на освіту снігу, він визначається конструкцією сопла і тиском води в сніговому рушницю. На снегообразованія в значній мірі впливає і вологість повітря, яка має вплив на передачу вільної енергії від водяних частинок в атмосферу. Величину, яка розглядає залежність температури повітря і відносній вологості, позначаємо як мокра температура. Вона визначає, який гранично можливо низької температури може досягти крапелька води в атмосфері в рідкому стані.

Співвідношення температури повітря і його відносної вологості.

Для виробництва снігу визначальною є мокра температура (по-англійськи wetbulb temperature », по - німецьки« Feuchtkugeltemperatur »), яка бере до уваги обидві величини.

Яка кількість води може перетвориться в сніг?

Теоретично можна сказати, що з 1 мsup3- води виготовляється 1,5 - 3,5 мsup3- снігу. На практиці ж при виробництві технічного снігу слід зважати на виправними, сублімацією і знесенням снігу вітром. Фактичний коефіцієнт перерахунку кількості поставленої води на кількість виготовленого снігу по випробувальним тестів коливається в межах значень 2,2 - 2,5.
Якість виготовленого снігу визначає його здатність протистояти кліматичним впливам, можливість легкої обробки і надання якісного катання на лижах.
Спостерігається прагнення до виготовлення штучного снігу з великих вологих кристалів - не дуже мокрих, але більш вологих, ніж натуральний сніг. Натуральний сніг в результаті старіння злежується і ущільнюється. Виготовлений сніг повинен відповідати триденному натуральному снігу. Сніг при виробництві краще лягає на схилі, пручається здування вітром і дощем, і з цих міркувань його виробництво є більш ефективним. Його якості покращують після дозрівання шляхом обробки ратраком.
Якість штучного снігу можна визначити за допомогою простих фокусів:

• при стисканні снігу в кулаці випливає кілька крапель (якщо жодної краплі - дуже сухе сніг, вода витікає - занадто мокрий сніг),
• при ударі носком взуття утворюються маленькі кульки, які котяться (порошковий сніг = дуже сухе, великі кульки = занадто мокрий),
• сніг падає на рукав куртки, він повинен бути жорстким і утримуватися на матерії (падає з рукава = дуже сухе, моментально тане = занадто мокрий).