經(jīng)過多年的發(fā)展,按照雪晶形成的機理進行分類,在滑雪場、室外環(huán)境下應(yīng)用的造雪機目前分為2種類型:
1.壓縮空氣型造雪機
在這類造雪機中,它是通過冷水和壓縮空氣來形成細(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,擾動氣流使水成為微小的水滴;將水滴散播在空氣中,促進空氣和水的接觸;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,分子可以自由運動,便可從中吸取熱量,從而降低水滴周圍空氣的溫度,促進水滴冷卻.
2.風(fēng)扇型造雪機(wlatitude緯度造雪機)
風(fēng)扇型的造雪機(wlatitude緯度造雪機)它的工作原理很簡單.它使用簡單的噴嘴來霧化水,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,有足夠的時間冷卻和凝固.其主要優(yōu)點是不需供應(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要低.造雪機即是人工造雪的重要設(shè)備之一，造雪機的工作原理簡單來說，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)的一個過程，基本上是對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。人們通過對造雪機的使用、水和適宜溫度的相互結(jié)合來實現(xiàn)人工造雪。
造雪機主要由噴嘴、雪核核子器、壓縮機、風(fēng)扇馬達(dá)、水分配集合管、自動擺頭裝置、手動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，這個過程就是由壓縮機產(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。簡單來說，造雪是通過高壓機器，把水噴于冷空氣中，使水變成雪的一個過程。這就是造雪機的工作原理。
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)。
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，來自高壓水泵的高壓水與來自空氣壓縮機的高壓空氣在雙進口噴嘴處混合。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，只能在冰點以下工作，對外界環(huán)境溫度的依賴性很強，造雪效率低。
造雪的藝術(shù)
自然之母是喜怒無常的，陰晴雨雪，天氣的變化并不以我們的喜好而轉(zhuǎn)移。在過去的半個世紀(jì)中，冬季旅游勝地越來越受到人們的喜愛。為了滿足人們對滑雪運動的需求，中國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，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)到足夠重時他們就會落向地面。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)地面時我們看到的就是雪花。
如何造雪
自從韋恩·皮爾斯利用一個油漆噴霧壓縮機，噴嘴和一些用來給花木澆水的軟管造出一臺造雪機以來，造雪機的基本原理并沒有任何變化。將水注入一個專用噴嘴或噴槍，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。
原理聽起來很簡單，但是實行起來卻要困難和昂貴得多。在北京及東北地區(qū)獨特的氣候條件，結(jié)果是氣候條件在幾千米的范圍內(nèi)會有顯著的變化。
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消防栓連接的噴槍中。
盡管溫度計顯示的可能是-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它們進行持續(xù)的監(jiān)測。
除去空氣濕度，北京大部分區(qū)域還不時受到各種各樣天氣條件的影響，因此需要一個造雪隊不斷尋找可供選擇的造雪地點，以轉(zhuǎn)移天氣條件的影響。看到幾百萬元的系統(tǒng)由于氣溫的上下浮動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。只要點擊鼠標(biāo)，山上的造雪塔就能自動開關(guān)。能夠利用很小的造雪氣象監(jiān)測傳遞來的信號進行操作。
造雪者：狂熱的科學(xué)家
這個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，又是計算機操作員、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)。
對于滑雪者來說人工造雪意味著什么
人工造雪是相當(dāng)昂貴的。然而，當(dāng)你對比成本與收益時，你就會發(fā)現(xiàn)人工造雪給許多旅游點帶來了豐厚的利潤。那么為什么還要不斷地優(yōu)化造雪系統(tǒng)呢？因為人工造雪能夠顯著地增加顧客的滑雪體驗。機器造雪能夠在整個滑雪季中提供足夠的雪量。在滑雪季初期，滑雪場幾乎完全依賴人工造雪。機器造雪也易于在較長時間內(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。
造雪者和旅游點的工作人員經(jīng)常遇到的兩個問題是：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。滑雪季開始時可能有機會建造新的雪基，修補裸露的表面，積蓄雪量。而在其它時間，當(dāng)雪基變薄時，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間，從而為顧客創(chuàng)造可能有的最好的滑雪體驗。
造雪的歷史
雪被定義為“單個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，尤其在一些商業(yè)大型室外滑雪場、電影場景、植被保護或者別的需求，就需要使用人工造雪機進行造雪了。
第一臺人工造雪機的誕生
在加拿大的一個低溫實驗室，一個發(fā)動機的吸入口結(jié)霜效應(yīng)實驗正在進行研究。在雷瑞格博士的帶領(lǐng)下，研究人員盡力復(fù)制一個完美的自然環(huán)境條件，在發(fā)動機的吸入口噴水到空氣中并加強風(fēng)的擾動。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，無意中發(fā)明了造雪機，沒有任何人員向?qū)＠稚暾垖＠芯咳藛T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康涅狄格州，成立于1947年。主要售賣最新設(shè)計的滑雪撬“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銷售低迷的沖擊，因為這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。他一直工作到第二天的早上，堅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和噴嘴及一些其他的工具創(chuàng)造了一個簡易機器來造雪。并申請了國家專利，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。
美國專利號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模仿制造者。米爾福得泰公司的專利引起業(yè)界的爭論，他的專利是基于加拿大研究機構(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
在1958年，奧爾登漢森發(fā)明了一種新型的造雪機并申請專利，就是“風(fēng)動”造雪機。早期的專利是使用壓縮空氣和水，這有一些缺點，比如噪聲、能量需求等。在1961年，漢森發(fā)布了這款使用風(fēng)機的造雪機專利。漢森的專利被公認(rèn)為是“風(fēng)動”造雪機的先驅(qū)。同時，漢森也開發(fā)了漢森滑雪靴。美國專利號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)拉蒙特實驗室）申請了一個造雪機的專利，后來被稱為沃爾林專利。其工作的原理就是利用一個特別設(shè)計加工的旋轉(zhuǎn)葉輪將高壓噴出的水進行旋轉(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。
美國專利號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，又一個新的專利被申請并公布，此專利被稱為“鮑尼”造雪機——一個管道式氣體輸送風(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了一項最新的專利，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。這是其他前述噴嘴無法具備的優(yōu)點。
1992年，吉姆成功申請了一項超低噪音造雪機的制造專利——一種多倍速可調(diào)風(fēng)扇和一個新型螺旋推進器的外觀專利。
