«пушки работают по ночам, когда держатся уверенные минусовые температуры»: мы узнали, как рождаются искусственные снежинки

Белеет на склонах

Сезон горных лыж открылся в конце ноября, даже раньше календарной зимы. В горнолыжном комплексе «Силичи» в разгар буднего дня посетителей немного. Видно, у людей настроение пока неподходящее для катания — как-никак снега вокруг еще нет. А на трассах комплекса он есть, искусственный. Белеет на склонах 4 из 14 трасс среди оголенных полей. Оснеживают трассы специальные пушки. Удивительно, но натуральный снег там не очень-то и нужен.

Сезон горных лыж открылся в конце ноября, даже раньше календарной зимы.

— Даже последствия обильного снегопада техника укатает в слой в пару сантиметров, — начальник отдела пассажирских канатных дорог и подготовки горнолыжных трасс Рафал Загорский знает все о том, как сделать правильный искусственный снег. — Нам же необходимо до полутора метров снега на вершине трассы и до 80 сантиметров у ее подножья, по краям.

СДЕЛАТЬ СНЕГ — ЛЕГКО?

Большинство уверено, что «сделать» снег проще простого — были бы вода и мороз. Но это лишь кажущаяся простота. Мы предлагаем тем, кто живёт в холодном климате, простой и безопасный эксперимент. Возьмите распылитель воды, который обычно используется для увлажнения комнатных растений или при глажении белья. Наполните его холодной водой из водопроводного крана, выйдите на улицу в холодный (холоднее, чем минус 10°С) день и начните разбрызгивать воду повыше в воздух. Как вы думаете, что у вас получится? Большие и пушистые снежинки? Ничего подобного — маленькие блестящие… льдинки.

Почему же зимой с неба падают именно снежинки? «Секрет их производства», спрятанный высоко в облаках, заключается в постепенном нарастании микрокристаллов льда на так называемый начальный «центр конденсации» при определенных условиях. Если условия будут неподходящие, вместо снежинок выпадут твёрдые ледяные шарики (летний град) или то, что в России называется «крупа», то есть сравнительно плотный, гранулированный снег, характерный для поздней осени.

Что же необходимо для успешного «снегоделания»? Очевидно, вода определенной температуры, «разбрызганная» определённым образом, холодный воздух… Еще — какое-то природное «волшебство» или, по крайней мере, сложное техническое оборудование. И только тогда мы со всей уверенностью сможем возвестить: да будет Снег! И он — будет!

ЗАГЛЯНЕМ В ДУЛО «СНЕЖНОЙ ПУШКИ».

А теперь — для тех любознательных, кто не убоится некоторых технических подробностей. Снегогенераторные аппараты, использующиеся в наше время, можно поделить на два основных типа: вентиляторные (обычно называемые «снежными пушками») и мачтовые. В России наиболее распространены генераторы первого типа. Главным узлом этих устройств, как следует из названия, является вентилятор большой мощности, создающий непрерывный поток воздуха, в который затем впрыскиваются капельки воды.

Смесь, изверженная генератором, должна провести некоторое время в воздухе, прежде чем в виде хорошо сформировавшегося снега упадёт на землю. Поэтому «снежной пушке» сложно набрасывать снег «прямо под ноги», поскольку наилучший снег получается на расстоянии примерно 10-20 м от установки. Это проще делать с помощью специальных снежных мачт, которые к тому же дешевле вентиляторных пушек.

Все современные снегогенераторы снабжаются системами автоматики разной сложности (от систем защиты от перегрузок до систем полного контроля за управлением).

Перспектива рельсотрона

Несмотря на весьма впечатляющие результаты, полученные при испытаниях различных образцов «рэйлгана», практическая ценность этого оружия по-прежнему вызывает сомнения.

Конечно, рельсотрон обладает целым рядом весомых преимуществ:

1. Теоретически неограниченная скорость снаряда. Уже сегодня она такова, что от выстрела из электромагнитной пушки не сможет увернуться даже самолет, находящийся в зоне прямой видимости;
2. Огромная дальность выстрела, недоступная для обычной артиллерии. В частности, в США утверждают, что их морской рельсотрон сможет уничтожать цели, находящиеся на расстояниях до 400 километров;
3. Дешевизна снарядов. Болванки из вольфрама обходятся совсем недорого, а их разрушительный эффект, обусловленный огромным запасом кинетической энергии, не требует применения взрывчатки;
4. Возможность применения пушки для выведения на орбиту космических аппаратов.

Таким образом, рельсотрон вроде бы сулит заманчивые перспективы, однако, на пути к успеху есть много препятствий.

Батарея конденсаторов, потребовавшаяся для того, чтобы сделать всего один выстрел из советского рельсотрона «снарядом», вес которого составлял три грамма

Главное и самое труднопреодолимое из них – это проблемы энергообеспечения. Расчеты показывают, что для придания трёхкилограммовому снаряду энергии в 32 МДж мощность необходимого электромагнитного импульса составит 1,6 гигаватта – в полтора с лишним раза больше, чем у типичного ядерного реактора. Разумеется, постоянное подключение пушки к столь могучему источнику не требуется, но нужно каким-то образом накопить этот запас, а затем сразу, мгновенно, «выстрелить» им.

В лабораторных условиях рельсотроны оснащались целым набором конденсаторов. Этот же принцип, по всей видимости, был использован и на военных образцах. Правда, там применялись какие-то иные по своей конструкции емкостные приборы, а также импульсные генераторы. Это позволило ограничиться электростанцией «умеренной» мощности в 32-35 мегаватт.

Есть и другие недостатки, которые в значительной мере снижают практическую ценность «рэйлгана»:

1. Перегрузки в момент выстрела достигают 25 000 – 30 000 G, что не даёт возможности «начинить» снаряд какой-либо взрывчаткой, тем более детонаторами;
2. При ведении огня на большие расстояния точность существенно снижается;
3. Пока не удается обеспечить высокий темп стрельбы, что ограничивает возможности рельсотрона как орудия ПВО и ПРО;
4. Направляющие изготовлены из дорогих материалов, при этом не выдерживают большого количества выстрелов;
5. Эффективность поражения крупных целей небольшими болванками вызывает сомнения.

Турецкий рельсотрон, продемонстрированный весной 2020 года. Его точные характеристики засекречены

Что самое неприятное, каждый из недостатков рельсотрона представляет собой настоящую ловушку: при попытке решения проблемы трудности начинают нарастать буквально в геометрической прогрессии. Например, попытка увеличить вес болванок неизбежно вызовет необходимость в многократно более мощной энергетической установке.

Оборудование снарядов модулем самонаведения (американцы утверждают, что им это удалось, что крайне сомнительно) неизбежно приводит к резкому росту стоимости выстрела. В итоге возникает вопрос, а не проще ли использовать обычную управляемую ракету?

https://youtube.com/watch?v=bvjiYz92yNo

Ко всему прочему, для поражения площадных целей рельсотрон совершенно не подходит. Даже если бы его снаряды и удалось начинить взрывчаткой, они всё равно слишком малы для этого вида стрельбы.

Весьма примечательным фактом стало сворачивание программы Zumwalt. Этот «корабль будущего» пока так и не получил никакого «рэйлгана», а по своей «обычной» боевой эффективности он заметно уступает созданным десятки лет назад эсминцам проекта «Арли Бёрк», не говоря уже о крейсерах «Тикондерога». Построено всего три «Замволта» — продолжения этой серии не будет. Правда, пока что неудача проекта по созданию рельсотрона официально не признана. Более того, аналогичные работы ведутся и в других странах. Что из всего этого выйдет – покажет будущее.

Американский эсминец Zumwalt, для вооружения которого разрабатывался рельсотрон

«Рэйлган» станет намного более реалистичным проектом после создания новых по своему принципу, очень мощных и при этом компактных источников или ёмкостей электроэнергии.

Автор статьи:

Федоров Дмитрий

Как сделать искусственный снег?

Когда читатель этой статьи узнает, что ее авторы живут и работают в Центральной Швеции — около 500 км к северу от Стокгольма, что примерно соответствует широте Кандалакши — у него может возникнуть законное недоумение. «На Северный полюс — и со своим снегом?» — спросит он, памятуя о знакомой с детства Снежной королеве. Кому недостаточно зимой метрового слоя снега?

Ответ на вопрос прост: «смотря кому и смотря для чего…». Если вы с утра откапываете свою машину после ночного снегопада — третьего за неделю, — то и пяти сантиметров снега будет более чем достаточно! А представьте, что вы прождали до января, чтобы опробовать своё новое горнолыжное снаряжение. И наконец-то собрались выбраться на любимую гору… И как раз в это время ударили морозы, а потом столбик термометра продержался ниже минус 25оС до середины апреля, после чего снег ударными темпами стаял за неделю… Что вы скажете в этом случае?!

Неудивительно поэтому, что находятся люди, которые согласны платить за то, что обычно падает с неба «задаром». Как, соответственно, существуют и те, кто этот искусственный снег производит. Многие горнолыжные курорты, в том числе в России и Швеции, благодаря использованию специальных «оснеживающих» систем продлевают горнолыжный сезон аж на четыре месяца (на два — в начале зимы и на два — весной). К тому же нужно заметить, что в это время погода наиболее мягкая и благоприятная, то есть идеально подходящая для прекрасного семейного отдыха…

СТО ИМЁН ДЛЯ СНЕГА.

Говорят, в языках Северной Скандинавии существует сотня слов, обозначающих снег, что вовсе не удивительно. Ибо этого «добра» зимой здесь бывает предостаточно, да и сама структура снега очень переменчива и зависима от температуры и влажности воздуха. Любители лыж хорошо знают, что снег может быть «жёстким», «мягким», сырым и т. д. Иногда лыжи бегут «сами», а буквально на следующий день нужно прикладывать усилия даже для того, чтобы съехать под горку.

На современных лыжных соревнованиях судьбу медалей иногда решают десятые доли секунды. А в горнолыжном спорте счёт идёт уже на сотые и тысячные! И вот после того, как мы год, а то и два с нетерпением ждем международных соревнований, загодя покупаем билеты и заказываем гостиницу, организаторы в последний момент вдруг все отменяют. Поскольку Небо не «послало» в нужное место столь необходимого снега, который вместо этого опять весь выпал около вашего гаража…

Согласно данным, полученным участниками Шведского регионального проекта моделирования климата (SWECLIM), к 2010 году среднегодовая температура в Швеции повысится на 3,8оC. По расчетам, потепление в Северной Европе будет более значительным, чем в остальных регионах, что может принести любителям зимних видов спорта большие разочарования. Ожидаемое также увеличение годовой нормы осадков произойдёт, скорее всего, за счёт летних и в особенности осенних дождей. Вместе с ростом среднезимних температур это приведёт к уменьшению снежного покрова и более позднему открытию лыжного сезона. Причем проблемы со снегом характерны не только для Скандинавии. Например, на горнолыжных курортах Восточной Сибири открытие лыжного сезона в 2003 году состоялось лишь в канун Нового года, а зимой 1998-99 годах — только 3 января!

Таким образом, «искусственный» снег в лыжном спорте олицетворяет стабильность и качество. Снегогенераторные системы используются тогда, когда необходим контроль над ситуацией: чтобы снег лежал там, где нужно, тогда, когда нужно, и такой, какой нужен. Следует отметить, что применение снегогенераторных систем выходит за спортивные рамки. «Искусственный» снег может использоваться при проверке противообледенительных систем самолётов, при тестировании зимних автопокрышек и даже для защиты молодых лесопосадок от морозов.

Оптимальная ёмкость

Подбор идеальной ёмкости для оружия – очень важный момент. Лучше всего остановиться на варианте из четырех конденсаторов с мощностью в четыре сотни Ватт, соединенных параллельно. После выстрела, приблизительно минуту нужно подождать, пока сигналы диодов покажут, что напряжение достигло необходимого минимума.

Ускорить процесс зарядки можно, подключив не одно, а три зарядных устройства одновременно, но следует учесть, что батарейки «С» типа слишком мощные для схемы, изъятой из фотоаппарата, и могут быстро вывести ее из строя.

Наличие пяти батарей подразумевает использование только одной, а остальные являются своеобразными запасными элементами для оружия.

Разновидности

Гаусс-свежеватель

Гаусс-свежеватель — самое распространённое среди всех имеющихся видов вооружения у воинов некронов. Внешне оно варьируется от размером с винтовку гаусс-свежевателя до массивной тяжёлой гаусс-пушки. В отличие от более традиционных энергетических орудий, гаусс-излучатель не выстреливает режущим лучом или зарядом пси-силы. Вместо этого он испускает молекулярно-деассемблирующий луч, способный разбирать плоть, броню и кости на составные атомы.

Гаусс-бластер

• Гаусс-бластер — более усиленная версия свежевателя, выдаваемое фалангам бессмертных.
• Гаусс-пушка — это многократно увеличеная по мощности версия бластера, которой пользуются безумные уничтожители.
• Тяжёлая гаусс-пушка — еще более смертоностно усиленная модель гаусс-пушки, которой так же пользуются уничтожители.
• Дуговые гаусс-проекторы — ставятся на все монолиты некронов, по одному с каждой из четырех сторон.
• Гаусс-аннигилятор — устанавливаемый на гаусс-пилоны, аннигилятор является самым массивным и опасным из всех разновидностей гаусс-оружия.
• Гаусс-облитератор — несколько упрощенная версия гаусс-аннигилятора, которая устанавливается на монолиты судного дня.
• Проектор луча смерти — луч смерти идеально воплощает некронский подход к ведению войны. Это прямолинейный и чрезмерно мощный инструмент разрушения, неприкрытое заявление о превосходящей силе, против которой мало способов защиты. Проектор луча смерти, который выглядит как большой кристалл, установленный под днищем каждой «Гибельной Косы», стреляет пучком света, что с одинаковой лёгкостью испаряет пехоту, танки, шагоходы и оборонительные сооружения. Там, где прошёл луч смерти, не остаётся ничего, кроме клубов пепла и почерневшей полосы.
• Пушка «Судный день» — даже при стрельбе на малой мощности пушка «Судный день» является грозным орудием. Когда же она открывает огонь в полную силу, только пустотные щиты титана могут предложить более-менее надёжную защиту.
• Корпускулярное оружие — это оружие испускает поток крохотных частиц антиматерии, которые взрываются при контакте с другой материей. Оружие данного вида невероятно надёжно и нуждается лишь в достаточном количестве энергии для поддержания сдерживающего поля, которое предохраняет от взрыва антиматерии внутри оружейных механизмов.

Синаптический дезинтегратор

• Синаптический дезинтегратор — эта винтовка стреляет сжатым лептонным лучом, который разрушает синаптическую ткань. Процесс, начинающийся с мозга, за микросекунды охватывает всё тело: молекулы отрываются друг от друга до тех пор, пока несчастная жертва не падает на землю, словно марионетка, которой обрезали нити.
• Транспространственный излучатель — транспространственный излучатель был придуман как удобное средство избавления от ненужного мусора, оборудования и результатов неудачных экспериментов путём перемещения их в карманное измерение. С тем же успехом его можно применять для изгнания врагов в потусторонние миры навечно.
• Жезл завета — тех, кто разгневает триархических преторианцев, ожидает быстрая казнь при помощи жезла завета. Внутри его навершия содержится бушующая частичка умирающей звезды, удерживаемая за счёт мощного силового поля. Благодаря ей это оружие при ударе прожигает броню противника, будто это сухой пергамент. Вдобавок, обладатель жезла может выпустить эту энергию в виде обжигающего сгустка, который даже некрона превращает в блеклую лужу расплавленного металла; органические существа же попросту испаряются в облаке пылающего праха.

Снежная пушка

Намести красивые снежные сугробы очень просто будет всего за несколько секунд. Для того чтобы получить эффект метели или падающего снега, применяют воздушную пушку и специальный генератор снега. Генератор — это специальное устройство, вес которого от одиннадцати до двадцати кг. Но бывают установки для искусственного снега еще большого размера — от сорока кг. Работает такой генератор снега на концентрате, который ранее разбавляется водой. Поставляют концентрат из Америки, и он сертифицирован. Одного литра воды хватает на час работы такой установки. Размеры и форму снежинок можно запрограммировать заранее. Разброс снежинок — до пятнадцати метров.

Видео: сравнительный тест пушек-генераторов снега.

Цена на снежную пушку составляет 150.000-1.000.000 рублей. Стоимость зависит от её производительности. В основном их используют для горнолыжных склонов. Для начала лучше купить самый недорогой генератор снега. Его также можно сдавать в аренду. Стоимость аренды за час работы колеблется от двух до пяти тысяч рублей.

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.

Наша компания предлагает услуги по нанесению снежного покрова на объекте Заказчика: доставка, установка и обслуживание специального оборудования — снежных пушек, снежных ружей производительностью от 3 до 120 куб. метров снега в час.

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 -10С, это считается хорошими условиями для снегообразования. Если же температура падает ниже -6,70С, то тогда можно делать снег и при относительной влажности 100%. При температуре же ниже -100С на влажность внимания можно и не обращать.

В реальной жизни условия снегообразования могут разниться не только от трассы к трассе, но и между двумя рядом стоящими пушками: одна уже может делать снег, а для стоящей всего 100 м ниже — условия недостаточные. Раньше за работой снежных пушек следили высокопрофессиональные специалисты, которые и решали, когда и где включать снежное оружие. Сейчас им на смену приходят мощные компьютерные системы, а управление системами оснежения осуществляется из единого комфортного центра.

Как сделать искусственный снег?

Когда читатель этой статьи узнает, что ее авторы живут и работают в Центральной Швеции — около 500 км к северу от Стокгольма, что примерно соответствует широте Кандалакши — у него может возникнуть законное недоумение. «На Северный полюс — и со своим снегом?» — спросит он, памятуя о знакомой с детства Снежной королеве. Кому недостаточно зимой метрового слоя снега?

Ответ на вопрос прост: «смотря кому и смотря для чего…». Если вы с утра откапываете свою машину после ночного снегопада — третьего за неделю, — то и пяти сантиметров снега будет более чем достаточно! А представьте, что вы прождали до января, чтобы опробовать своё новое горнолыжное снаряжение. И наконец-то собрались выбраться на любимую гору… И как раз в это время ударили морозы, а потом столбик термометра продержался ниже минус 25оС до середины апреля, после чего снег ударными темпами стаял за неделю… Что вы скажете в этом случае?!

Неудивительно поэтому, что находятся люди, которые согласны платить за то, что обычно падает с неба «задаром». Как, соответственно, существуют и те, кто этот искусственный снег производит. Многие горнолыжные курорты, в том числе в России и Швеции, благодаря использованию специальных «оснеживающих» систем продлевают горнолыжный сезон аж на четыре месяца (на два — в начале зимы и на два — весной). К тому же нужно заметить, что в это время погода наиболее мягкая и благоприятная, то есть идеально подходящая для прекрасного семейного отдыха…