2022年北京冬奧會正在如火如荼地進行當中,既然要進行冰雪運動那怎么能沒有雪呢,不僅要雪還對雪的要求非常高呢,有沒有小伙伴好奇冬奧會的雪是從哪來的?
“其實,目前全世界大多數滑雪場,都采用天然雪和人造雪相結合的方式?!北本├砉ご髮W副教授張海洋在接受科技日報記者采訪時介紹。
為什么冬奧比賽會用到如此之多的人造雪呢?
張海洋指出,自然條件下產生的新降雪、融化后重新凝結的雪、長期堆積的雪等物理特性各不相同,而這會影響其性狀。國際滑雪聯合會(以下簡稱國際雪聯)對不同項目的競賽雪道都設定了相應的技術指標,以保證比賽的公平性和安全性,雪的性狀穩(wěn)定對雪道而言十分重要。
相比物理特性更為多變的天然雪,人工造雪可控性更高。人造雪經過擠壓、平整、注水后,更容易被制成可供比賽的雪道。
張海洋舉例說,比如崇禮萬龍滑雪場的U型槽場地,根據冬奧會比賽要求,其雪槽的長度要達到150至170米,寬度要達到19至22米,深度則要到6.7米、坡度要達到17至18度。要想塑造出這樣一個場地,不僅需要大量的雪,而且為了精準的坡度,還要控制好雪的濕度。“場地工作人員會檢測雪的含水量,只有將含水量控制在合適的范圍內,才可保證在一定的溫度下,U型槽場地能一直保持這個形狀、不產生形變。”張海洋說。
國際雪聯文件《2022年冬奧會自由式滑雪和單板滑雪場地設計要求》指出,滑雪障礙追逐賽道需保證約71500立方米的雪量,當這一數字加上融化系數后,將達到107200立方米。即使是面積較小的大跳臺賽道,也需維持至少11000立方米雪量。
張海洋說,這么大的用雪量,單靠運輸,成本實在太高。若靠自然下雪,需要連續(xù)不間斷地下幾十天的大雪。而且滑雪場地每天都需要塑型維護,也需要大量的儲備雪,因此一定要人造雪來幫忙。
張海洋介紹,天然狀態(tài)下,天上的水汽變成雪必須具備兩個條件:一是要有一定的水汽飽和度(即0攝氏度以下的冷云),二是必須有凝結核。當冷云中的小水滴遇到空氣中的塵埃顆粒,此時便會形成冰晶;冰晶逐漸增大,當其重量達到一定程度就能克服空氣的浮力,從天空中飄落下來,變成雪花。
人工造雪則是通過造雪機把5攝氏度以下的水霧打散成小粒子,再將這些粒子迅速冷凝結晶,然后再由風筒把雪花噴射出去,以擴大造雪面積。
“水是人工造雪必不可少的原料?!睆埡Q笳f,原則上來說,井水、河水、純凈水、再生水、雨水、融雪水都可以作為人造雪用水,但這些水在變?yōu)樵煅┰锨埃仨氄{整好“體溫”,即要把溫度控制在0至5攝氏度之間,水溫太高無法造雪、水溫太低不易造雪。同時,水也不能太臟,雖然造雪機有過濾裝置,但如果水太臟,不僅會堵塞濾網,還可能會堵塞噴嘴。
本屆冬奧會的每個滑雪場,都設有固定式造雪機和移動式造雪機。固定造雪機只需一條抽水管,就可以進行大規(guī)模造雪?!暗珜τ谒苄鸵蟊容^高、需要補雪的比賽場地,就要‘派出’移動式造雪機了?!睆埡Q蟊硎尽?/p>
“各個雪上項目對雪質的要求有所不同,哪怕是同一塊場地的不同地段,對雪質的要求也不盡相同?!睆埡Q笈e例說,比如高山滑雪比賽項目,由于其是競速類項目,它的賽道需要進行單獨壓制,鋪設在賽道上的雪密度非常大,這種雪被稱為“冰狀雪”?!氨鶢钛钡拿芏仁翘烊谎┑?到13倍,其表面有一層薄的硬冰殼,是雪又似冰。
“這類雪含水量較高、密度大,其表層相當于結了一層冰,這樣可減少賽道和滑雪板之間的摩擦力,提升運動員比賽的舒適度,有利于提高運動員的成績?!睆埡Q笳f,而到了減速區(qū)和結束區(qū),為了保護運動員不受傷,就需要減速。因此這一區(qū)域的雪就需要減少含水量,以保持雪的蓬松狀態(tài),從而增加賽道與滑雪板之間的摩擦力。
從離地超百米的高臺滑下,俯沖、加速,自跳臺末端躍向空中,呈“V”字形劃出優(yōu)美的拋物線……在本屆冬奧會的賽場上,極具觀賞性的跳臺滑雪項目在張家口賽區(qū)國家跳臺滑雪中心精彩上演?!氨荣惡每?,但給供跳臺滑雪比賽用的坡道造雪,可是件不容易的事。”張海洋說,鋪設在坡道上的人造雪,從下到上依次是基層、中層、表層,每層雪的密度都不一樣?;鶎拥难┵|濕度要大,這樣可以讓雪層與坡道牢固地“凍”在一起??紤]到運動員要在高空做一些動作,落地時雪道不能太硬,因此表層雪的濕度要低,這樣平壓后仍可以保證一定的疏松度,最大程度確保運動員的滑行安全。
在本屆冬奧會,當一天比賽結束后,夜間工作人員都要對滑雪道進行維護?!耙驗槊繄霰荣惡螅┑赖挠捕染蜁档?,同時雪道表面會變得溝溝坎坎,這些都會影響第二天的比賽?!睆埡Q蠼榻B,對雪道的維護一方面要補充雪,另一方面是用壓雪車壓雪,以達到比賽雪道的硬度標準。
工欲善其事必先利其器。壓雪車是比賽雪道建設與維護必備的大型裝備,隨著我國自主研發(fā)生產的首臺大型壓雪車——SG400壓雪車下線,我國在大功率高端壓雪車產品領域實現了從0到1的突破。
為了應對極寒天氣,SG400壓雪車設計的工作環(huán)境為零下40攝氏度,設計中使用了大量耐低溫材料,改良后的雪犁,其齒形更容易打碎板結雪層,符合我國雪場的實際使用需要。
同時,在滿足主結構強度要求的前提下,研發(fā)人員對該壓雪車的車架及核心部件進行了輕量化設計,車架重量僅相當于一般工程車輛車架重量的1/3到1/5,使其特別適合在雪道極端松軟的工作條件下運行。配合絞盤系統,該壓雪車可攀爬坡度為45度的高山雪場。
此外,該壓雪車的智能化控制系統可讓全車多個控制器有條不紊地處理來自傳感器、動作控制手柄、電子踏板的反饋信號,使其擁有了靈敏的“神經系統”。
來源:科技日報