經(jīng)過多年的發(fā)展,按照雪晶形成的機(jī)理進(jìn)行分類,在滑雪場(chǎng)、室外環(huán)境下應(yīng)用的造雪機(jī)目前分為2種類型:
1.壓縮空氣型造雪機(jī)
在這類造雪機(jī)中,它是通過冷水和壓縮空氣來(lái)形成細(xì)小的水滴,產(chǎn)生晶核,并結(jié)合較大水滴或環(huán)境空氣中的水份形成雪花.壓縮空氣的主要作用:霧化水,擾動(dòng)氣流使水成為微小的水滴;將水滴散播在空氣中,促進(jìn)空氣和水的接觸;幫助空氣中飄落的水滴冷卻.當(dāng)空氣壓縮后,空氣分子聚焦在一起,空氣膨脹后,分子可以自由運(yùn)動(dòng),便可從中吸取熱量,從而降低水滴周圍空氣的溫度,促進(jìn)水滴冷卻.
2.風(fēng)扇型造雪機(jī)(wlatitude緯度造雪機(jī))
風(fēng)扇型的造雪機(jī)(wlatitude緯度造雪機(jī))它的工作原理很簡(jiǎn)單.它使用簡(jiǎn)單的噴嘴來(lái)霧化水,使之成為細(xì)小的水滴,然后用大功率高速風(fēng)扇將水滴吹出,使之懸浮在空氣之中,有足夠的時(shí)間冷卻和凝固.其主要優(yōu)點(diǎn)是不需供應(yīng)壓縮空氣,只需要提供水源和電源,由于缺少壓縮空氣膨脹產(chǎn)生的冷卻效果.所以在應(yīng)用條件上,要求的環(huán)境溫度比壓縮空氣型造雪機(jī)要低.造雪機(jī)即是人工造雪的重要設(shè)備之一，造雪機(jī)的工作原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是通過高壓水與高壓空氣相結(jié)合，形成氣包水分子結(jié)構(gòu)。把水噴于冷空氣中，使水凝結(jié)的一個(gè)過程，基本上是對(duì)天然雪形成過程的模仿。人工造雪是利用雪花降落的原理，將水和空氣在吻合的條件下通過壓力等制造出雪花，而用于各種未能下雪又需要雪的地方。人們通過對(duì)造雪機(jī)的使用、水和適宜溫度的相互結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)人工造雪。
造雪機(jī)主要由噴嘴、雪核核子器、壓縮機(jī)、風(fēng)扇馬達(dá)、水分配集合管、自動(dòng)擺頭裝置、手動(dòng)俯仰裝置及電氣控制等部件構(gòu)成。
它的工作原理是
將水用水泵注入一個(gè)專用噴嘴或噴槍，水在噴嘴或噴槍內(nèi)部接觸到高壓空氣，高壓空氣將水流分割成微小的粒子并噴入寒冷的外部空氣中，這個(gè)過程就是由壓縮機(jī)產(chǎn)生的高壓空氣送到核子器噴嘴的過程；隨后風(fēng)扇馬達(dá)將水吹成微小水霧拋射到空氣中，最后核子器在空氣與水霧達(dá)到一定比例時(shí)產(chǎn)生雪核，這些雪核在落到地面以前遇到冷空氣凝結(jié)成冰晶，也就是人們看到的雪花。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，造雪是通過高壓機(jī)器，把水噴于冷空氣中，使水變成雪的一個(gè)過程。這就是造雪機(jī)的工作原理。
目前常見的造雪形式有兩種：
第一種是制冰裝置生產(chǎn)出片冰，然后以片冰為原料造雪。其工作流程是，先通過制冰裝置將水制成片冰，再通過碎冰裝置把已經(jīng)造好的片冰粉碎成粉末，最后，通過把粉末狀的冰晶通過空氣輸送系統(tǒng)送出。該方式造雪系統(tǒng)復(fù)雜，造出“雪”的品質(zhì)與自然雪相差甚遠(yuǎn)?！ ?/span>
另一種是采用傳統(tǒng)的高壓水與空氣混合造雪。其工作流程是，來(lái)自高壓水泵的高壓水與來(lái)自空氣壓縮機(jī)的高壓空氣在雙進(jìn)口噴嘴處混合。利用自然蒸發(fā)和空氣出噴嘴后的體積膨脹帶走熱量而使霧滴凝結(jié)成冰晶。但存在的問題是霧滴越小，其蒸發(fā)量越大，水的損失越多，造雪效率越低。此外，只能在冰點(diǎn)以下工作，對(duì)外界環(huán)境溫度的依賴性很強(qiáng)，造雪效率低。
造雪的藝術(shù)
自然之母是喜怒無(wú)常的，陰晴雨雪，天氣的變化并不以我們的喜好而轉(zhuǎn)移。在過去的半個(gè)世紀(jì)中，冬季旅游勝地越來(lái)越受到人們的喜愛。為了滿足人們對(duì)滑雪運(yùn)動(dòng)的需求，中國(guó)北方降雪的不確定性問題必須加以解決，解決方案顯而易見：自己造雪。
大自然的造雪過程
雪是由大氣中的水蒸氣形成的。當(dāng)溫度下降時(shí)，水蒸氣凝結(jié)成微小的水滴，當(dāng)溫度降低到一定程度，水滴會(huì)變成微小的冰晶。大量的冰晶集結(jié)在一起達(dá)到足夠重時(shí)他們就會(huì)落向地面。在它們墜落到地面的過程中，如果空氣持續(xù)低溫，當(dāng)他們到達(dá)地面時(shí)我們看到的就是雪花。
如何造雪
自從韋恩·皮爾斯利用一個(gè)油漆噴霧壓縮機(jī)，噴嘴和一些用來(lái)給花木澆水的軟管造出一臺(tái)造雪機(jī)以來(lái)，造雪機(jī)的基本原理并沒有任何變化。將水注入一個(gè)專用噴嘴或噴槍，在那里接觸到高壓空氣，高壓空氣將水流分割成微小的粒子并噴入寒冷的外部空氣中，在落到地面以前這些小水滴凝結(jié)成冰晶，也就是我們看到的雪花。
原理聽起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是實(shí)行起來(lái)卻要困難和昂貴得多。在北京及東北地區(qū)獨(dú)特的氣候條件，結(jié)果是氣候條件在幾千米的范圍內(nèi)會(huì)有顯著的變化。
為了幫助水凝結(jié)（記住，自然雪的形成開始于在幾千米高度從冷空氣中落下），利用322個(gè)塔形噴槍，與傳統(tǒng)的滑板噴槍相比，它們能使小水滴在空氣中落得更遠(yuǎn)。水能被送至五百二十個(gè)消防栓連接的噴槍中。
盡管溫度計(jì)顯示的可能是-6°c（“干球”溫度），空氣濕度依然影響著水滴凝結(jié)的速度。與風(fēng)速，風(fēng)向，氣壓等氣象因素以及用于造雪的水的溫度一起，濕球溫度對(duì)于造雪有非常大的影響。所有這些因素都處于不斷變化的狀態(tài)，為保證大造雪量需要對(duì)它們進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)測(cè)。
除去空氣濕度，北京大部分區(qū)域還不時(shí)受到各種各樣天氣條件的影響，因此需要一個(gè)造雪隊(duì)不斷尋找可供選擇的造雪地點(diǎn)，以轉(zhuǎn)移天氣條件的影響?？吹綆装偃f(wàn)元的系統(tǒng)由于氣溫的上下浮動(dòng)而不得不閑置的確令人沮喪。由于一種新的閥門技術(shù)的發(fā)展，這種狀況得到了改變。專用閥門很容易控制。只要點(diǎn)擊鼠標(biāo)，山上的造雪塔就能自動(dòng)開關(guān)。能夠利用很小的造雪氣象監(jiān)測(cè)傳遞來(lái)的信號(hào)進(jìn)行操作。
造雪者：狂熱的科學(xué)家
這個(gè)世界上所有的造雪塔和管道系統(tǒng)不過意味著要有人操作它們。造雪者就是這些人中的一分子，他們既是電工、管道工，又是計(jì)算機(jī)操作員、工程師、設(shè)備操作者……，造雪者需要掌握多方面的技術(shù)，并在惡劣的環(huán)境中應(yīng)用這些技術(shù)。
對(duì)于滑雪者來(lái)說(shuō)人工造雪意味著什么
人工造雪是相當(dāng)昂貴的。然而，當(dāng)你對(duì)比成本與收益時(shí)，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)人工造雪給許多旅游點(diǎn)帶來(lái)了豐厚的利潤(rùn)。那么為什么還要不斷地優(yōu)化造雪系統(tǒng)呢？因?yàn)槿斯ぴ煅┠軌蝻@著地增加顧客的滑雪體驗(yàn)。機(jī)器造雪能夠在整個(gè)滑雪季中提供足夠的雪量。在滑雪季初期，滑雪場(chǎng)幾乎完全依賴人工造雪。機(jī)器造雪也易于在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保證雪的質(zhì)量不變，并且比自然雪更適于抵抗升華及來(lái)自光源的熱量的影響，滑雪者的裝備也能夠重復(fù)使用。山上的雪一旦失去其晶體結(jié)構(gòu)就會(huì)變成球形的，也就不再能被塑造成形。將人造雪覆蓋在已經(jīng)失去晶體結(jié)構(gòu)的雪體的表面可以重新激發(fā)其晶體結(jié)構(gòu)，從而使雪恢復(fù)生命力。
造雪者和旅游點(diǎn)的工作人員經(jīng)常遇到的兩個(gè)問題是：1.為什么造雪？2.為什么不造雪？盡管嘗試了每一種方法以在有條件的夜里造雪，造雪者還是主要受到自然條件的限制?；┘鹃_始時(shí)可能有機(jī)會(huì)建造新的雪基，修補(bǔ)裸露的表面，積蓄雪量。而在其它時(shí)間，當(dāng)雪基變薄時(shí)，天氣可能變得太溫暖、潮濕或有風(fēng)而不能造雪。相信造雪者們都了解最適宜的造雪時(shí)間，從而為顧客創(chuàng)造可能有的最好的滑雪體驗(yàn)。
造雪的歷史
雪被定義為“單個(gè)的冰晶體粒子通過物理的整合和內(nèi)部的連接而保持的形狀”。通常，雪是自然形成的，但是當(dāng)大自然不具備條件形成降雪時(shí)，尤其在一些商業(yè)大型室外滑雪場(chǎng)、電影場(chǎng)景、植被保護(hù)或者別的需求，就需要使用人工造雪機(jī)進(jìn)行造雪了。
第一臺(tái)人工造雪機(jī)的誕生
在加拿大的一個(gè)低溫實(shí)驗(yàn)室，一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的吸入口結(jié)霜效應(yīng)實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行研究。在雷瑞格博士的帶領(lǐng)下，研究人員盡力復(fù)制一個(gè)完美的自然環(huán)境條件，在發(fā)動(dòng)機(jī)的吸入口噴水到空氣中并加強(qiáng)風(fēng)的擾動(dòng)。結(jié)果令他們失望，得到的不是霜，而是雪層。他們不得不關(guān)閉設(shè)備電源并鏟去積雪。這樣，無(wú)意中發(fā)明了造雪機(jī)，沒有任何人員向?qū)＠稚暾?qǐng)專利，研究人員只是把這一結(jié)果刊登在科學(xué)雜志上，這是最早的優(yōu)先于任何別的聲明的人工造雪技術(shù)。
韋恩皮爾斯與他的兩個(gè)伙伴艾特亨特及戴韋凱瑞格一起從事滑雪設(shè)備的制造業(yè)務(wù)。他們的公司米爾福得泰公司位于美國(guó)康涅狄格州，成立于1947年。主要售賣最新設(shè)計(jì)的滑雪撬“alu-60”，這款產(chǎn)品鋁材制作，中空，有三層金屬材料合成制作。在1949年，這家公司遭受了滑雪市場(chǎng)銷售低迷的沖擊，因?yàn)檫@年冬季降雪量急劇減少。
“我知道如何造雪！”韋恩皮爾斯，在1950年3月14日說(shuō)。他一直工作到第二天的早上，堅(jiān)信只要你將液滴吹過冷凍的空氣，水滴將被凍結(jié)成六角形的晶體，就是雪花。使用噴漆用的壓縮機(jī)和噴嘴及一些其他的工具創(chuàng)造了一個(gè)簡(jiǎn)易機(jī)器來(lái)造雪。并申請(qǐng)了國(guó)家專利，但是他們的造雪業(yè)務(wù)并沒有走太遠(yuǎn)，在1956年，他們將自己的公司及專利權(quán)賣給了艾姆哈特公司。
美國(guó)專利號(hào)2676471刊登于1954年4月專利版
約瑟夫皮奴
約瑟夫皮奴是拉齊蒙特沖洗公司的所有人，曾經(jīng)為米爾福得泰公司工作過，從事人工造雪機(jī)的組裝。皮奴最后買了米爾福得泰公司的專利并開始著手制造和開發(fā)造雪設(shè)備。
在19世紀(jì)60年代，皮奴開始起訴別的人工造雪機(jī)模仿制造者。米爾福得泰公司的專利引起業(yè)界的爭(zhēng)論，他的專利是基于加拿大研究機(jī)構(gòu)的研究成果，這一研究成果已經(jīng)使用權(quán)已經(jīng)歸韋恩皮爾斯所有。
帶有風(fēng)扇的造雪機(jī)
在1958年，奧爾登漢森發(fā)明了一種新型的造雪機(jī)并申請(qǐng)專利，就是“風(fēng)動(dòng)”造雪機(jī)。早期的專利是使用壓縮空氣和水，這有一些缺點(diǎn)，比如噪聲、能量需求等。在1961年，漢森發(fā)布了這款使用風(fēng)機(jī)的造雪機(jī)專利。漢森的專利被公認(rèn)為是“風(fēng)動(dòng)”造雪機(jī)的先驅(qū)。同時(shí)，漢森也開發(fā)了漢森滑雪靴。美國(guó)專利號(hào)2968164？？1961年1月版
1969年6月11日，發(fā)明家艾瑞克森和卓尼爾（哥倫比亞大學(xué)拉蒙特實(shí)驗(yàn)室）申請(qǐng)了一個(gè)造雪機(jī)的專利，后來(lái)被稱為沃爾林專利。其工作的原理就是利用一個(gè)特別設(shè)計(jì)加工的旋轉(zhuǎn)葉輪將高壓噴出的水進(jìn)行旋轉(zhuǎn)霧化并冷卻而造雪。為了避免與沃爾林專利發(fā)生爭(zhēng)議，由比爾吉爾佰特創(chuàng)辦的smi公司與漢森及沃爾林專利的擁有者簽署了一份許可協(xié)議。
美國(guó)專利號(hào)3610527刊登于1971年10月
由于其專利是漢森專利的一部分，smi屈服于漢森代表的監(jiān)察。這個(gè)代表是吉姆，他是漢森專利的代表律師。1974年，秋天，比爾吉爾佰特不再希望進(jìn)一步的開發(fā)造雪領(lǐng)域，于是把其所擁有的50%的股權(quán)賣給了吉姆。一年以后吉姆買斷了其他50%的股權(quán)并重組了smi公司。
1974年，又一個(gè)新的專利被申請(qǐng)并公布，此專利被稱為“鮑尼”造雪機(jī)——一個(gè)管道式氣體輸送風(fēng)扇被安裝在核子發(fā)生器及其他多數(shù)噴嘴的中心線上。smi公司取得了該產(chǎn)品的制造準(zhǔn)許證。
1978年，比爾瑞斯基和吉姆申請(qǐng)了一項(xiàng)最新的專利，被稱為萊柯米歇爾根核子發(fā)生器。核子發(fā)生器置于其他普通噴嘴的中心線上，沒有凍結(jié)的危險(xiǎn)。這是其他前述噴嘴無(wú)法具備的優(yōu)點(diǎn)。
1992年，吉姆成功申請(qǐng)了一項(xiàng)超低噪音造雪機(jī)的制造專利——一種多倍速可調(diào)風(fēng)扇和一個(gè)新型螺旋推進(jìn)器的外觀專利。
