Kunstmatige sneeuw

Kunstsneeuw is kleine ijsdeeltjes die worden gebruikt om de hoeveelheid sneeuw die beschikbaar is voor wintersporten zoals skiën of snowboarden te vergroten. Het wordt geproduceerd door een machine die een hogedrukpomp gebruikt om een ​​waternevel in de koude lucht te spuiten. De waterdruppels kristalliseren vervolgens tot nepsneeuw. De eerste commercieel succesvolle machines werden in de jaren vijftig ontwikkeld en technologische verbeteringen werden gestaag doorgevoerd. Met de toename van de populariteit van wintersport, zal de kunstsneeuwmarkt naar verwachting een aanzienlijke groei laten zien.

Achtergrond

De machines die kunstmatige sneeuw produceren, zijn ontworpen om de manier waarop natuurlijke sneeuw wordt gemaakt na te bootsen. In de natuur worden sneeuwvlokken gevormd wanneer de temperatuur onder de 32 ° F (0 ° C) daalt. Atmosferisch water condenseert vervolgens op deeltjes in de lucht en kristalliseert. Deze actie produceert sneeuwvlokken die verschillende maten en vormen hebben.

In een sneeuwmachine wordt eerst water gemengd met een kiemvormend materiaal. Het wordt vervolgens onder druk gezet en door een verstuivingsmondstuk geperst. Dit breekt het water op in een nevel, die vervolgens wordt geïnjecteerd met perslucht om het nog verder te breken. Als het de sneeuwmachine verlaat, kristalliseert de mist op de kiemvormer en verandert in kleine sneeuwachtige ijsdeeltjes. Afhankelijk van de kwaliteit van de sneeuwmachine kan de kunstsneeuw zo goed zijn als natuurlijke sneeuw.

Geschiedenis

Hoewel archeologisch bewijs suggereert dat mensen ongeveer 4.000 jaar geleden voor het eerst gingen skiën, begon de belangstelling voor deze activiteit als sport pas in het midden van de negentiende eeuw. In 1883 werd in Noorwegen de eerste internationale wedstrijd gehouden. De sport verspreidde zich al snel naar de rest van Europa en Amerika. Naarmate de populariteit van skiën toenam, nam ook de behoefte toe aan een apparaat dat sneeuw kon leveren wanneer het niet van nature beschikbaar was. Deze behoefte leidde tot de ontwikkeling van de eerste machines voor het maken van kunstmatige sneeuw.

Een van de eerste machines werd begin 1900 gepatenteerd. Hoewel het functioneel was, was deze machine ruw en onbetrouwbaar. Gestage verbeteringen in het ontwerp leidden in de jaren vijftig tot de ontwikkeling van een perslucht-sneeuwmachine. Deze machine werkte met behulp van perslucht om water door een mondstuk te persen. Het mondstuk zou het water in kleinere druppeltjes breken, die vervolgens zouden kristalliseren. Het Pierce-apparaat, genoemd naar zijn uitvinder, was zo effectief dat de meeste skigebieden het gebruikten. Het had echter zijn nadelen, met name dat het mondstuk de neiging had te verstoppen en dat er een zeer grote hoeveelheid perslucht nodig was. Dit maakte het duur om te rijden. Bovendien maakte de machine nogal veel lawaai en was de sneeuw die hij produceerde natter en ijziger.

In de jaren '70 werden verschillende nieuwe innovaties op de machines geïntroduceerd die de kwaliteit en methode voor het produceren van kunstsneeuw verbeterden. Een verbetering was de toevoeging van een roterende voet en ventilator. De ventilator zou de nieuw gecreëerde sneeuw verder van de machine wegblazen dan alleen perslucht en dankzij de roterende basis kon de richting van de sneeuw worden veranderd. Dit maakte het mogelijk om met één machine een veel groter gebied te bestrijken. Een andere verbetering was de introductie van een geleide ventilatormachine. Deze machines waren draagbaar, waardoor ze over de hele skipiste konden worden gebruikt. Ze waren superieur aan persluchtmachines omdat ze aanzienlijk stiller waren en minder duur in gebruik.

In 1975 werd een kiemvormer ontdekt door Steve Lindow, een afgestudeerde student aan de Universiteit van Wisconsin. Terwijl hij onderzoek deed naar een methode om planten te beschermen tegen vorstschade, vond hij een eiwit dat watermoleculen aantrekt en hen helpt bij het vormen van kristallen. Al snel realiseerde men zich dat dit een bruikbaar materiaal zou zijn voor het maken van kunstsneeuw. Het materiaal was toen een handelsmerk en wordt nu verkocht onder de handelsnaam Snomax.

Naarmate de elektronica verbeterde, nam ook de besturing van machines voor het maken van kunstsneeuw toe. Er werden computerbesturingen toegevoegd, evenals sensoren die automatisch sneeuwbehoeften konden detecteren. Hoger aangedreven ventilatoren werden ook toegevoegd. Diverse andere innovaties leidden tot machines die betere sneeuw en meer konden produceren. Tegenwoordig gebruiken bijna alle skigebieden een soort kunstsneeuwinstallatie om de skicondities te verbeteren en de lengte van het skiseizoen te verlengen.

Grondstoffen

Water is het belangrijkste ingrediënt dat nodig is om kunstmatige sneeuw te maken. Aangezien skigebieden zich echter op bergen bevinden, is het vinden van een geschikte watervoorziening vaak een probleem. Als rivieren of kreken in de buurt zijn, kunnen ze worden gebruikt. Anders worden er vijvers of dammen op de bodem van de berg gecreëerd om een ​​voorraad water te produceren. Het water wordt vervolgens indien nodig naar de sneeuwkanonnen gepompt.

Naast water zijn ook perslucht en kiemvormend materiaal nodig om sneeuw te maken. De perslucht wordt verkregen met behulp van een pomp. De kiemvormer is een biologisch afbreekbaar eiwit, dat ervoor zorgt dat watermoleculen kristallen vormen bij een hogere temperatuur dan normaal. Het wordt verkregen uit een niet-toxische stam van een bacterie genaamd Pseudomonas syringae. Gemiddeld kan dit materiaal de hoeveelheid sneeuw die een machine produceert met 50% verhogen. Het helpt ook om lichtere, drogere vlokken te produceren.

Ontwerp

Het belangrijkste onderdeel van elk systeem voor het maken van sneeuw is de sneeuwkanon, een sneeuwkanon of sneeuwkanon. Er is een verscheidenheid aan ontwerpen beschikbaar, maar de meeste bevatten gemeenschappelijke elementen, waaronder compressoren, pompen, ventilatoren en bedieningselementen.

Een centraal onderdeel van de sneeuwkanonnen is de ventilatoreenheid. Dit deel is verantwoordelijk voor het omzetten van het lucht/watermengsel in kleine druppeltjes en het uitblazen op de helling. Het is vergelijkbaar met een typische draagbare huisventilator. Het heeft een roterend propellerblad dat is bevestigd aan een motor met variabele snelheid. Aan de bladen zijn gebogen schoepen bevestigd die de luchtstroom lineair sturen. De ventilator is ingekapseld in een langwerpig stalen kanaal dat aan beide uiteinden open is. Terwijl de bladen van de ventilator bewegen, wordt lucht aangezogen vanaf één kant van het kanaal. Deze zijde is afgedekt met een scherm om te voorkomen dat vreemde voorwerpen het geheel binnendringen. De mechanismen die de hoofdingrediënten van de sneeuw regelen, bevinden zich aan de voorkant, of het afvoeruiteinde, van het ventilatorkanaal. Dit omvat een waternevel, een persluchtpomp en een kiemvormer. Het kiemvormende apparaat bevat een reservoir gevuld met een kiemvormend middel. Door dit reservoir wordt water gepompt en wordt het eiwit opgenomen.

Tijdens het sneeuwmaakproces wordt het ventilatorsamenstel aan verschillende stukken bevestigd. Om water en lucht te krijgen, worden slangen aangesloten op de ventilatoreenheid. Deze slangen zijn verbonden met een reeks compressoren en pompen die lucht en water door leidingen de berg op bewegen. Om de dekking van de sneeuw te vergroten, is de ventilatoreenheid op een oscillerende standaard of juk gemonteerd. Afhankelijk van het ontwerp kan de plaatsing van het juk net van de grond zijn of aan een hoge toren worden bevestigd. Er kunnen hendels op het juk worden aangesloten, die de hoek kunnen aanpassen waaronder sneeuw de machine verlaat. Een bedieningskast voor de machine bevindt zich typisch aan de basis van het juk. Dit omvat schakelaars om zaken als de waterstroom, ventilatorrotatie en oscillatiesnelheid te bedienen. De bedieningskast kan worden bediend door een computer op afstand.

Het fabricageproces

De productie van kunstmatige sneeuw vereist een reeks apparaten die water en lucht de berg op kunnen bewegen, en deze kunnen combineren met kiemvorming Een centraal onderdeel van de sneeuwmachine is de ventilatoreenheid. Dit deel is verantwoordelijk voor het omzetten van het lucht/watermengsel in kleine druppeltjes en het uitblazen op de helling. Het is vergelijkbaar met een typische draagbare huisventilator. materiaal en spuit ze in de lucht als kleine druppeltjes. Doorgaans wordt het systeem tijdens de zomermaanden geïnstalleerd en 's nachts gebruikt nadat de hellingen zijn gesloten.

Installatie van het systeem

• 1 Voor het maken van kunstmatige sneeuw moet een heel systeem op de berghelling worden geïnstalleerd. Dit systeem omvat naast de sneeuwkanonnen ook een reeks waterleidingen, elektrische kabels, pompen en compressoren. Eerst worden plattegronden getekend met de indeling van het systeem. Vervolgens worden de waterleidingen en kabels in lange sleuven gelegd die over de hele helling lopen. De greppels moeten behoorlijk diep worden gegraven, zodat het water tijdens de wintermaanden niet bevriest. Op verschillende punten langs de waterlijn zijn kleppen en slangen aangebracht om het water naar de oppervlakte te brengen. Ter bescherming worden er hooibalen omheen geplaatst.

Water mengen met andere componenten

• 2 Sneeuw maken wordt meestal 's nachts gedaan en vereist constante monitoring. Het wordt meestal alleen gedaan als de buitentemperatuur 28 ° F (-2,2 ° C) of lager is. Een aantal sneeuwmachines is tot aan de helling aangesloten op de waterlijnen. Wanneer de machines zijn ingeschakeld, begint het sneeuwproductieproces. Het water wordt eerst de berg op gepompt naar de verschillende machines. Afhankelijk van het type machine kan water worden gemengd met het kiemvormende materiaal voordat het wordt gepompt of wanneer het voor het eerst in de machine komt.

De sneeuw maken

• 3 Het water wordt vervolgens gemengd met perslucht en door een krachtige ventilator gepompt. De ventilator kan het mengsel bijna 60 ft (18,3 m) in de lucht spuiten. Bij het verlaten van de machine kristalliseert het water en vormt het sneeuw. De sneeuw is opgestapeld in grote heuvels die bekend staan ​​als walvissen. Op dit punt kan de sneeuw worden geanalyseerd en worden de machines aangepast om de beste kwaliteit sneeuw te produceren.
• 4 Wanneer een stapel kunstsneeuw aanzienlijk hoog is, wordt de sneeuwkanonnen uitgeschakeld. Bij optimale prestaties kan een sneeuwmachine in ongeveer 2 uur voldoende sneeuw produceren om een ​​hectare te bedekken. De walvis mag dan twee tot drie dagen uitharden of genezen. Hierdoor kan overtollig water weglopen en wordt er zachtere sneeuw geproduceerd.

De sneeuw verplaatsen

• 5 Na het uithardingsproces is de sneeuwhoop klaar om gepoetst te worden. Met een speciale ploeg wordt de sneeuw op het skioppervlak gladgestreken. Terwijl het wordt verplaatst, wordt het door een grondbewerkingsapparaat gestuurd. Dit pluist de sneeuw op, waardoor het beter skiable wordt.

Kwaliteitscontrole

Om kunstsneeuw te produceren die net zo goed of beter is dan natuurlijke sneeuw, zijn aanzienlijke kwaliteitscontrolemaatregelen vereist. Voorafgaand aan de productie wordt het kiemvormende materiaal gecontroleerd om er zeker van te zijn dat het aan de juiste specificaties voldoet. Terwijl de sneeuw wordt gemaakt, wordt deze geanalyseerd op kristalkwaliteit, uiterlijk en nattigheid. De lucht/waterverhouding kan worden aangepast om de kwaliteit van de sneeuw te verbeteren. Als de sneeuw van de hoogste kwaliteit is, gaat hij langer mee, behoudt hij zijn vorm beter en is hij gemakkelijker te verzorgen.

De Toekomst

De tekortkomingen van de huidige technologie voor het maken van kunstmatige sneeuw wijzen op mogelijke verbeteringen in de toekomst. Momenteel is het geluid dat door deze machines wordt gegenereerd een probleem. Hoewel er pogingen zijn gedaan om het geluid te verminderen, zullen toekomstige machines nog stiller zijn. Een andere beperking van de sneeuwkanonnen is hun beperkte temperatuurbereik. Nieuwe machines kunnen mogelijk sneeuw produceren bij temperaturen van meer dan 28 ° F (-2,2 ° C). Deze machines kunnen ook in minder tijd sneeuw van hogere kwaliteit produceren.