Снеговая пушка принцип работы. Ледяные скульптуры, Ледовые фигуры, Ледяные городки в зимнее время года. Потребляемая мощность, кВт
Людей, катающихся на лыжах и сноубордах, становится все больше, а мест, пригодных для катания, — все меньше.
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 -40°C, а она останется жидкостью. Однако в реальной жизни пар в облаках начинает кристаллизоваться уже при 0 °C. 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 -1°C, это считается хорошими условиями для снегообразования. Если же температура падает ниже -6,7°C, то тогда можно делать снег и при относительной влажности 100%. При температуре же ниже -10°C на влажность внимания можно и не обращать.
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
Снеговая пушка — это вид снегогенератора, в основе которого лежит мощный вентилятор. Благодаря этому система искусственного оснежения может работать в ветреную погоду и распылять снег в заданном направлении под углом поворота от 15 до 60°. Это позволяет быстро формировать пологие или сложные крутые трассы.
Сферы применения снеговых пушек
Снеговые пушки стали незаменимыми в самых разных областях. Конечно, наибольшую популярность данные способы оснежения приобрели в сфере горнолыжного отдыха, а также в спортивной среде.
Организаторы спортивных соревнований прибегают к использованию искусственного покрова сноубордистских и лыжных трасс даже в тех районах, где снега достаточно. Секрет в том, что искусственный снег на протяжении всего периода соревнований будет одинакового качества. А это позволяет создать равные конкурентные условия для участников состязаний.
Кроме этого, снеговые пушки нашли свое применение в сферах народного хозяйства (защита посевов или посадок от морозов в бесснежный период), а также в авиа- и автомобилестроении (проведение тест-драйва шин, антиобледенительных систем и т.д.)
Принцип образования снега в снеговой пушке
Главная функция снеговой пушки — производство снега требуемого качества (хороший снег легче льда не менее, чем в 2 раза). На физические характеристики хлопьев влияют такие факторы, как температура воздуха, температура воды, влажность и длительность полета.
Это связано с тем, что снежинки формируются в результате распыления подаваемой через форсунки воды, смешивания ее с разряженным холодным воздухом и выбрасывания под давлением в атмосферу. Капли разбиваются на нуклеационные ядра, которые, в свою очередь, соединяются с другими микроскопическими каплям. Чем дольше ядро находится в воздухе, тем мягче получится снежинка.
Поэтому вентилятор снеговой пушки, благодаря возможности распылять воду на расстояние от 5 до 60 метров, способствует образованию крупного и мягкого снега. Если ядра быстро упадут на землю или будут разбрызганы под небольшим давлением при достаточно высокой температуре, снег получится влажным и тяжелым.
Преимущества снеговой пушки
Снеговая пушка — это, как правило, мобильная конструкция на колесном или гусеничном шасси. Подвижность системы позволяет оперативно охватить большую территорию для оснежения. Вода подается из трубопровода через гидрант или забирается из мобильных цистерн.
Для получения чистого снега система оборудована фильтром, а в водном потоке не должно содержаться примесей и частиц крупнее 200 микромикрон.
Система способна работать при давлении уже от 5 Бар. Максимальное давление не должно превышать 40 Бар.
Качественный снег проводится при температуре -3-7°С. Средняя производительность снеговой пушки — 120 м3 снега в час.
Компания «Ратрак-Сервис» предлагает вам высокоэффективные снеговые пушки вентиляторного типа марок 600 ECO и SN 900 M с автоматическим и ручным управлением.
06.03.2017 08:38
На сегодняшний день снежные пушки – незаменимая вещь в самых различных областях. Это устройство для производства снега с мощным вентилятором. Снеговые пушки находят применение в авто – и авиастроительстве, в народном хозяйстве. Но особенно популярны они в сфере спортивного отдыха, на горнолыжных курортах. С помощью этого чудо устройства возможно не только создание искусственного снега, но и распыление его в нужном направлении на любом расстоянии.
Для чего и в каких случаях организаторы спортивных соревнований и активного отдыха прибегают к созданию искусственного снежного покрова? Первая причина – недостаточно снега на лыжной трассе или в районах, где находятся турбазы для активного зимнего отдыха. Также нельзя не отметить качество получаемого снега. Если настоящий снег состоит из снежинок, то искусственный – полностью из замерзших капель воды. Это повышает влажность и плотность получаемого снежного покрова, он остается ровным на всех участках. Таким образом, становится возможным создание одинаковых условий для всех участников спортивных мероприятий (которые проходят в районе с искусственным снежным покровом).
Также искусственный снег не тает дольше обычного. С чем это связано? Ответ снова сводится к составу снега. Частички получаемого снега по своему внешнему виду больше похожи на мелкую крупу, они не кристаллизуются до настоящих снежинок. Кроме того, снег из пушек – более чист и однороден, в нем нет инородных примесей, пыли и других веществ, способствующих быстрому таянию.
Производство снега: миф или реальность?
В наши дни производство снега – не миф, а реальность. Получить снег нужного качества можно, с помощью чудо техники – снеговых пушек. Итак, первая функция снежной пушки – выработка снега. Как она работает? От чего зависит качество и физические свойства вырабатываемых снежных хлопьев?
Искусственный снег можно получить разный – все зависит от температуры воды и воздуха, а также длительности полета из распылителя. Снеговые хлопья смешиваются с воздухом, а затем выбрасываются в атмосферу. Снег получается более мягким по консистенции, если дольше находится в состоянии полета. Если бы снег падал на землю очень быстро, то он был бы тяжелым и влажным. Можно сказать, что все дело в устройстве пушки. Благодаря тому, что ее вентилятор мощный и может распылять воду на очень большие расстояния, и получается мягкий снег.
На первый взгляд, кажется, что "сделать" снег очень просто, лишь бы были вода да мороз. Давайте проведем простой эксперимент. В зимнее время года возьмем флакон с пульверизатором и наполним его холодной водой. Затем выйдем на улицу в студеный мороз, чтобы температура была не менее минус 20°С, и начнем разбрызгивать воду.
Каков же будет результат? У нас получатся настоящие снежинки? Нет, вода кристаллизуется и превратится в маленькие льдинки.
Производить искусственный снег начали еще более 50 лет назад. Первые экспериментальные установки были созданы в 50-60-х годах прошлого столетия в странах, где зимние виды спорта пользовались большой популярностью.
Управлять стихией всегда хотелось человеку и сегодня это возможно.
Способ производства снега путем распыления воды под давлением при естественном холоде
Этот способ производства снега является наиболее известным и широко распространенным. Применяется он на открытых площадках при отрицательных температурах атмосферного воздуха (ниже – 1,5 º С).
Данный способ снегообразования состоит в организации взаимодействия легких (до 100 мкм) капель распыленной воды со скоростным воздушным потоком, который способен транспортировать капли воды в пространстве окружающей среды на расстояние до 50 метров. Для формирования воздушного потока используется мощный осевой вентилятор, поэтому такой снегогенератор называется вентиляторным . Существуют также безвентиляторные снегогенераторы, в которых замораживание капель воды осуществляется за счет их выброса под давлением подаваемой воды с высоты до 12 м и введением в поток центров кристаллизации. Процесс снегообразования может быть организован также путем подачи воды в скоростной воздушный поток, образующийся при сверхзвуковом расширении сжатого воздуха в профилированном сопловом насадке снегогенератора.
Вентиляторный снегогенератор (снежная пушка).
Снежная пушка представляет собой сборно-сварную конструкцию, в состав которой входят агрегаты и органы управления пневматических систем низкого и повышенного давления, агрегаты гидравлической системы, силовые несущие элементы, электрическая система.
Принцип снегообразования, используемый в конструкции пушек серии ESG –ХХХ состоит в организации взаимодействия легких (до 100 мкм) капель распыленной воды со скоростным воздушным потоком, который способен транспортировать капли воды в пространстве окружающей среды на расстояние до 50 метров. При отрицательных температурах окружающей среды (ниже -1,5 0 С) водяные капли охлаждаются до температуры начала кристаллизации. При наличии в двухфазном потоке центров кристаллизации, происходит быстрый рост кристаллов льда, которые на завершающей стадии полёта приобретают форму снежной крупы.
Центры кристаллизации вырабатываются специальной системой пушки и подаются в скоростной воздушный поток одновременно с распыленной водой.
Вентилятор обычно устанавливается на силовой поворотной раме, которая позволяет изменять направление воздушного потока вентилятора в горизонтальной и вертикальной плоскостях. На выходной части вентилятора устанавливается кольцевой водяной многофорсуночный коллектор.
На нем устанавливаются водяные и снегообразующие форсунки. Часть форсунок включаются в работу одновременно с подачей воды в коллектор. Остальные включаются или выключаются по мере необходимости для управления качеством вырабатываемого снега. Водяной коллектор связан с воздушным кольцевым коллектором, через который подается сжатый воздух к снегообразующим форсункам. Компрессор с электроприводом и шкаф управления изделием размещаются на поворотной силовой раме.
Вода к форсуночным блокам водяного коллектора подается от внешнего источника через гибкий рукав и щелевой фильтр.
Снежные пушки производятся компанией «Экосистема» в России. Возможны поставки импортного оборудования.
Безвентиляторный снегогенератор (снежное ружье) .
Снегогенератор представляет собой сборно-сварную конструкцию, в состав которой входят пневматическая и гидравлическая линии. Принцип снегообразования, используемый в конструкции состоит в организации взаимодействия мелких (диаметром до 50 мкм) капель распыленной воды со скоростным воздушным потоком, который способен транспортировать капли воды в пространстве окружающей среды на расстояние около 10 метров. При отрицательных температурах окружающей среды (ниже -1,5 0 С) водяные капли охлаждаются до температуры начала кристаллизации. При наличии в двухфазном потоке центров кристаллизации, происходит быстрый рост кристаллов льда, которые на завершающей стадии полёта приобретают форму снежной крупы.
Центры кристаллизации образуются в снегогенераторе за счет изменения газодинамических параметров сжатого воздуха при его расширении в профилированном выходном насадке и подаются в скоростной водо-воздушный поток при работе системы.
Устройство крепления корпуса позволяет изменять направление выходного двухфазного потока от 0 0 до 45 0 ввертикальной плоскости. Рабочее положение корпуса фиксируется цепной растяжкой треноги. В выходной части корпуса установлен форсуночный моноблок.
Корпус снегогенератора соединяется посредством гибкого рукава через подводящий штуцер с источником воды. Сжатый воздух к снегогенератору подается от внешнего источника через гибкий шланг и штуцер по линии, укомплектованной обратным клапаном.
Снежные ружья производятся компанией «Экосистема» в России.
Производство снега из чешуек льда, полученных при искусственном холоде.
Основное отличие данного способа заключается в том, что он позволяет получать снег не только при отрицательных атмосферных температурах, но и при положительных (до +35°С) за счёт использования холода, вырабатываемого холодильной машиной льдогенератора . Это так называемая “Всепогодная снежная пушка ”, которая используется в регионах, где преобладают нулевые или плюсовые температуры. Основные операции, применяемые в этом способе, заключаются в следующем: производство чешуйчатого льда с помощью льдогенератора , измельчение частиц льда валками или фрезами, смешивание измельченных частиц льда с холодным воздухом и пневматическая транспортировка полученного снега по трубам длиной до 100 м к месту его использования.
Компания «Экосистема» является официальным партнером производителя такого оборудования - немецкой фирмы Schnee - und Eistechnik GmbH.