人造雪

人造雪是小冰粒，用于增加滑雪或单板滑雪等冬季运动的可用雪量。它是由一台机器产生的，该机器使用高压泵将水雾喷入冷空气中。水滴随后结晶形成假雪。第一台在商业上取得成功的机器是在 1950 年代开发的，并且技术的改进一直在稳步引入。随着冬季运动的普及，人造雪市场有望呈现显着增长。

背景

生产人造雪的机器旨在模仿天然雪的制造方式。在自然界中，当温度低于 32° F (0° C) 时，就会形成雪花。然后大气中的水会凝结成空气中的颗粒并结晶。此操作会产生具有各种大小和形状的雪花。

在造雪机中，水首先与成核材料混合。然后加压并强制通过雾化喷嘴。这将水分解成雾，然后注入压缩空气以进一步分解。当它离开造雪机时，雾在成核器上结晶并变成细小的雪状冰粒。根据造雪机的质量，人造雪可以和天然雪一样好。

历史

尽管考古证据表明人类在大约 4,000 年前首次滑雪，但直到 19 世纪中叶才开始对这项活动作为一项运动产生兴趣。 1883年，第一届国际比赛在挪威举行。这项运动很快传播到欧洲和美国的其他地区。随着滑雪运动的普及，人们越来越需要一种可以在自然无法获得雪的情况下提供雪的设备。这种需求导致了第一台人工造雪机的开发。

最早的机器之一在 1900 年代初期获得了专利。虽然它功能强大，但这台机器粗糙且不可靠。设计的稳步改进导致了 1950 年代压缩空气造雪机的开发。这台机器的工作原理是使用压缩空气迫使水通过喷嘴。喷嘴会将水分解成更小的水滴，然后这些水滴会结晶。 Pierce 设备以其发明者的名字命名，非常有效，以至于大多数滑雪胜地都使用它。然而，它确实有其缺点，最明显的是，喷嘴容易堵塞并且需要非常大量的压缩空气。这使得运行变得昂贵。此外，机器噪音很大，它产生的雪往往更湿更冰。

在 1970 年代，各种新的创新被引入机器，提高了生产人造雪的质量和方法。一项改进是增加了旋转底座和风扇。与单独使用压缩空气相比，风扇会将新产生的雪吹离机器更远的地方，并且旋转底座允许改变雪的方向。这使得用一台机器覆盖更大的区域成为可能。另一项改进是引入了涵道风扇机。这些机器是便携式的，因此可以在整个滑雪道上使用它们。它们优于压缩空气机，因为它们明显更安静且运行成本更低。

1975 年，威斯康星大学的研究生史蒂夫·林多 (Steve Lindow) 发现了一种成核剂。在研究一种保护植物免受霜冻伤害的方法时，他发现了一种能够吸引水分子并帮助它们形成晶体的蛋白质。人们很快意识到这将是制造人造雪的有用材料。该材料随后注册了商标，现在以商品名 Snomax 出售。

随着电子设备的改进，人工造雪机的控制也得到了改进。添加了计算机控制，以及可以自动检测雪需求的传感器。还增加了更高功率的风扇。其他各种创新导致机器可以产生更好的雪和更多的雪。今天，几乎所有的滑雪胜地都采用某种类型的人工造雪系统来改善滑雪条件并延长滑雪季节的长度。

原材料

水是制造人造雪所需的主要成分。然而，由于滑雪场位于山区，找到合适的供水通常是一个问题。如果附近有河流或小溪，则可以使用它们。否则，会在山脚下建造池塘或水坝来储存水源。然后在需要时将水泵送到造雪机。

除了水之外，造雪还需要压缩空气和成核材料。使用泵获得压缩空气。成核剂是一种可生物降解的蛋白质，它使水分子在比正常温度更高的温度下形成晶体。它是从一种称为丁香假单胞菌的细菌的无毒菌株中获得的。 平均而言，这种材料可以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

任何造雪系统最重要的部分是造雪机，称为雪炮或雪枪。有多种设计可供选择，但大多数都包含常见元件，包括压缩机、泵、风扇和控制装置。

造雪机的核心部件是风扇组件。这部分负责将空气/水混合物转化为微小的液滴并将其吹到斜坡上。它类似于典型的便携式家用风扇。它有一个连接到变速电机的旋转螺旋桨叶片。连接在叶片上的是弯曲的叶片，以线性方式引导空气流动。风扇被包裹在两端敞开的细长钢制管道中。随着风扇叶片的移动，空气从管道的一侧吸入。这一面用筛网覆盖，以防止异物进入组件。控制雪主要成分的机构位于风扇管道的前端或排放端。这包括喷水器、压缩空气泵和成核装置。成核装置包含一个充满成核剂的容器。水被泵入这个水库，蛋白质被掺入。

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，将软管连接到风扇组件上。这些软管连接到一系列压缩机和泵，通过管道将空气和水输送到山上。为了增加雪的覆盖范围，风扇组件安装在摆动支架或轭上。根据设计，轭的放置可以刚好离地或连接到高塔上。杠杆可以连接到轭架，它可以调整雪从机器出来的角度。机器的控制箱通常位于轭的底部。这包括操作水流、风扇旋转和振荡速度等事物的开关。控制箱可由远程计算机操作。

制造
过程

人造雪的生产需要一系列可以将水和空气移到山上的装置，并将它们与成核装置结合起来。 造雪机的核心部件是风扇组件。这部分负责将空气/水混合物转化为微小的液滴并将其吹到斜坡上。它类似于典型的便携式家用风扇。材料，然后将它们以小液滴的形式喷洒到空气中。通常，该系统安装在夏季月份，并在斜坡关闭后的夜间运行。

系统安装

• 1 人工造雪需要在山坡上安装整个系统。除了造雪机外，该系统还包括一系列水管、电缆、泵和压缩机。首先，绘制显示系统布局的计划。然后将水管和电缆铺设在穿过整个斜坡的长沟中。沟渠必须挖得很深，这样冬天的几个月里水就不会结冰。在沿水线的不同点，安装了阀门和软管以将水带到水面。干草捆被放置在它们周围以提供保护。

将水与其他成分混合

• 2 造雪通常在夜间进行，需要持续监控。通常仅在室外温度为 28° F (-2.2° C) 或以下时进行。许多造雪机一直连接到斜坡上的水线。当机器启动时，造雪过程就开始了。水首先被泵上山到各种机器。根据机器的类型，水可能会在泵送之前或首次进入机器时与成核材料混合。

造雪

• 3 然后将水与压缩空气混合并通过大功率风扇泵送。风扇可以将混合物喷射到空气中近 60 英尺（18.3 m）。当它离开机器时，水会结晶并形成雪。积雪是被称为鲸鱼的大土墩。此时可以对雪进行分析并调整机器以生产最优质的雪。
• 4 当人造雪堆很高时，造雪机关闭。在最佳性能下，一台造雪机可以在大约 2 小时内产生足够覆盖一英亩的雪。然后让鲸鱼凝固或治愈两到三天。这可以让多余的水排出并有助于产生更柔软的雪。

移动雪

• 5 养护过程结束后，雪堆就可以进行梳理了。使用特殊的犁，雪被平整到滑雪表面上。当它被移动时，它会通过一个耕作装置发送。这会使雪变得蓬松，使其更容易滑雪。

质量控制

生产与天然雪一样好或更好的人造雪需要采取重要的质量控制措施。在生产之前，对成核材料进行检查以确保其符合适当的规格。在造雪的同时，对它的晶体质量、外观和湿度进行分析。可以调整空气/水比以改善雪的质量。如果雪的质量最好，它会持续更长时间，更好地保持形状，并且更容易修饰。

未来

当前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一个问题。虽然已经尝试降低声音，但未来的机器将更加安静。造雪机的另一个限制是它们的操作温度范围窄。新机器可能能够在超过 28° F (-2.2° C) 的温度下造雪。这些机器还可以在更短的时间内生产更高质量的雪。