人工雪

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人工雪は、スキーやスノーボードなどのウィンタースポーツで利用できる雪の量を増やすために使用される小さな氷の粒子です。これは、高圧ポンプを使用してミストの水を冷気に噴霧する機械によって製造されます。その後、水滴が結晶化して偽の雪を形成します。最初の商業的に成功した機械は1950年代に開発され、技術の改善が着実に導入されてきました。ウィンタースポーツの人気が高まるにつれ、人工雪市場は大幅な成長が見込まれます。

背景

人工雪を製造する機械は、自然の雪の製造方法を模倣するように設計されています。自然界では、気温が0°C（32°F）を下回ると雪片が形成されます。その後、大気中の水は空気中の粒子に凝縮して結晶化します。このアクションにより、さまざまなサイズと形状の雪片が生成されます。

スノーマシンでは、最初に水が核形成物質と混合されます。次に、加圧され、噴霧ノズルに押し込まれます。これにより、水がミストに分解され、次に圧縮空気が注入されてさらに分解されます。スノーマシンを出ると、ミストは核生成装置上で結晶化し、小さな雪のような氷の粒子に変わります。人工雪機の品質にもよりますが、人工雪は自然雪と同じくらい良いものになります。

歴史

考古学的な証拠は、人間が最初にスキーをしたのは約4、000年前であることを示唆していますが、スポーツとしてのこの活動への関心は19世紀半ばまで始まりませんでした。 1883年、最初の国際大会がノルウェーで開催されました。スポーツはすぐにヨーロッパとアメリカの他の地域に広がりました。スキーの人気が高まるにつれ、自然に利用できないときに雪を提供できる装置の必要性も高まりました。この必要性は、最初の人工雪製造機の開発につながりました。

最初のマシンの1つは、1900年代初頭に特許を取得しました。それは機能していましたが、このマシンは粗雑で信頼性がありませんでした。設計の着実な改善により、1950年代に圧縮空気人工雪製造機が開発されました。この機械は、圧縮空気を使用して水をノズルから押し出すことによって機能しました。ノズルは水をより小さな液滴に分解し、その後結晶化します。発明者にちなんで名付けられたPierceデバイスは、ほとんどのスキーリゾートで使用されるほど効果的でした。ただし、欠点がありました。特に、ノズルが詰まる傾向があり、非常に大量の圧縮空気が必要でした。これにより、実行に費用がかかりました。さらに、マシンはかなり騒がしく、それが生成した雪はより湿って凍る傾向がありました。

1970年代に、人工雪の品質と製造方法を改善するさまざまな新しい技術革新が機械に導入されました。 1つの改善点は、回転ベースとファンの追加でした。ファンは、圧縮空気だけではなく、新しく作成された雪を機械から遠くに吹き飛ばし、回転するベースによって雪の方向を変えることができました。これにより、1台のマシンではるかに広いエリアをカバーすることが可能になりました。もう1つの改善点は、ダクテッドファンマシンの導入でした。これらのマシンは持ち運び可能で、ゲレンデ全体で使用することができました。それらは非常に静かで、実行するのに費用がかからなかったので、圧縮空気機械よりも優れていました。

1975年、ウィスコンシン大学の大学院生であるSteveLindowによって核形成剤が発見されました。霜害から植物を保護する方法を調査している間、彼は水分子を引き付けて、それらが結晶を形成するのを助けるタンパク質を見つけました。これが人工雪を作るのに役立つ材料であることがすぐにわかりました。その後、この材料は商標登録され、現在はSnomaxの商品名で販売されています。

電子機器が改善されるにつれて、人工雪製造機の制御も改善されました。雪の要件を自動的に検出できるセンサーと同様に、コンピューター制御が追加されました。より強力なファンも追加されました。他のさまざまな革新により、より良い雪とより多くの雪を生み出すことができる機械が生まれました。今日、ほとんどすべてのスキーリゾートは、スキーの状態を改善し、スキーシーズンの長さを増やすために、ある種の人工雪製造システムを採用しています。

原材料

水は人工雪を作るために必要な主成分です。しかし、スキー場は山にあるため、適切な水供給を見つけることがしばしば問題になります。川や小川が近くにある場合は、それらを使用できます。それ以外の場合は、池やダムが山の底に作成され、貯水池が作られます。その後、必要に応じて人工雪製造機に水が汲み上げられます。

雪を作るには、水に加えて、圧縮空気と核形成材料も必要です。圧縮空気はポンプを使用して得られます。核剤は生分解性タンパク質であり、水分子を通常よりも高い温度で結晶を形成させます。これは、 Pseudomonassyringaeと呼ばれる無毒の細菌株から得られます。 この材料は、平均して、機械によって生成される雪の量を50％増加させることができます。また、より軽く、より乾燥したフレークを生成するのにも役立ちます。

デザイン

人工雪製造システムの最も重要な部分は、スノーキャノンまたはスノーガンと呼ばれる人工雪製造機です。さまざまな設計が利用可能ですが、ほとんどの場合、コンプレッサー、ポンプ、ファン、制御装置などの一般的な要素が含まれています。

人工雪製造機の中心的な部分はファンアセンブリです。この部分は、空気/水の混合物を小さな液滴に変換し、それを斜面に吹き飛ばす役割を果たします。これは、一般的なポータブルハウスファンに似ています。可変速モーターに取り付けられた回転プロペラブレードを備えています。ブレードに取り付けられているのは、空気の流れを直線的に方向付ける湾曲したベーンです。ファンは、両端が開いている細長いスチールダクトに入れられています。ファンのブレードが動くと、ダクトの片側から空気が引き込まれます。この面は、異物がアセンブリに入るのを防ぐためにスクリーンで覆われています。雪の主成分を制御するメカニズムは、ファンダクトの前部または排出端にあります。これには、水噴霧、圧縮空気ポンプ、および核形成装置が含まれます。核形成装置は、核形成剤で満たされたリザーバーを含む。この貯水池から水が汲み上げられ、タンパク質が取り込まれます。

人工雪製造プロセスでは、ファンアセンブリがさまざまな部品に取り付けられます。水と空気を得るために、ホースはファンアセンブリに接続されています。これらのホースは一連のコンプレッサーとポンプに接続されており、空気と水をパイプを通して山を上って移動させます。雪の範囲を広げるために、ファンアセンブリは振動スタンドまたはヨークに取り付けられています。設計に応じて、ヨークの配置は地面から離れた場所に配置することも、高いタワーに取り付けることもできます。レバーをヨークに接続すると、雪が機械から出る角度を調整できます。機械のコントロールボックスは通常、ヨークの基部にあります。これには、水の流れ、ファンの回転、振動速度などを操作するためのスイッチが含まれます。コントロールボックスは、リモートコンピュータで操作できます。

製造
プロセス

人工雪の製造には、水と空気を山の上に移動させ、それらを核形成と組み合わせることができる一連の装置が必要です。 人工雪製造機の中心部分はファンアセンブリです。この部分は、空気/水の混合物を小さな液滴に変換し、それを斜面に吹き飛ばす役割を果たします。これは、一般的なポータブルハウスファンに似ています。材料、およびそれらを小さな液滴として空気中に噴霧します。通常、システムは夏季に設置され、斜面が閉鎖された後の夜間に運用されます。

システムのインストール

• 1人工雪製造では、システム全体を山の斜面に設置する必要があります。このシステムには、人工雪製造機に加えて、一連の水道管、電気ケーブル、ポンプ、およびコンプレッサーが含まれています。まず、システムのレイアウトを示す計画が作成されます。次に、水道管とケーブルが斜面全体を横断する長いトレンチに敷設されます。冬の間水が凍らないように、塹壕はかなり深く掘らなければなりません。喫水線に沿ったさまざまな場所に、水を水面に運ぶためのバルブとホースが設置されています。干し草の俵は保護のためにそれらの周りに配置されます。

水と他の成分の混合

• 2人工雪製造は通常夜間に行われ、常に監視する必要があります。これは通常、屋外の温度が28°F（-2.2°C）以下の場合にのみ行われます。多くのスノーマシンが斜面のずっと上にある送水管に接続されています。機械の電源を入れると、人工雪製造プロセスが始まります。水は最初に山を上ってさまざまな機械に汲み上げられます。機械のタイプによっては、ポンプを使用する前、または最初に機械に入るときに、水が核生成物質と混合される場合があります。

雪を作る

• 3次に、水は圧縮空気と混合され、強力なファンを介してポンプで送られます。ファンは、混合物を約60フィート（18.3 m）空中に噴霧できます。機械を離れると、水は結晶化して雪を形成します。雪が積もっているのはクジラと呼ばれる大きな山です。この時点で雪を分析し、最高品質の雪を生成するように機械を調整します。
• 4人工雪の山が非常に多い場合は、人工雪製造機の電源を切ります。最適なパフォーマンスでは、スノーマシンは約2時間で1エーカーをカバーするのに十分な雪を生成できます。その後、クジラは2〜3日間、固まるか、治癒することができます。これにより、余分な水分が排出され、雪が柔らかくなります。

雪を動かす

• 5硬化プロセスの後、雪の山は手入れをする準備ができています。特別なプラウを使用して、雪はスキーの表面に滑らかになります。それが動かされている間、それは耕うん装置を通して送られます。これにより雪が毛羽立ち、スキーがしやすくなります。

品質管理

自然雪と同等またはそれ以上の人工雪を製造するには、重要な品質管理措置が必要です。製造前に、核生成材料が適切な仕様を満たしていることを確認するためにチェックされます。雪が作られている間、それは結晶の品質、外観、および湿りについて分析されます。雪の質を向上させるために、空気/水の比率を調整することができます。雪が最高品質であれば、雪は長持ちし、形を保ち、手入れが簡単になります。

未来

現在の人工雪製造技術の欠点は、将来の改善の可能性を示唆しています。現在、これらの機械で発生する騒音が問題となっています。音を減らす試みがなされてきましたが、将来の機械はさらに静かになるでしょう。人工雪製造機のもう1つの制限は、動作温度範囲が狭いことです。新しい機械は、28°F（-2.2°C）を超える温度で雪を生成できる可能性があります。これらの機械はまた、より短い時間でより高品質の雪を生成する可能性があります。