СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СНЕГОУПЛОТНЕННЫХ ПОКРЫТИЙ ГОРНОЛЫЖНЫХ СКЛОНОВ И БЕГОВЫХ ЛЫЖНЫХ ТРАСС И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2011 года по МПК E01H4/02 

Изобретение относится к области строительства и содержания горнолыжных склонов и беговых лыжных трасс, более конкретно - к способу формирования, содержания и ремонта снегоуплотненных покрытий горнолыжных трасс для проведения соревнований по слалому и скоростному спуску, беговым лыжам с целью обеспечения износостойкости к образованию колей, желобов и борозд при многократном использовании участков трассы как при проведении соревнований, так и при катании по лыжным трассам и склонам, обеспечения безопасности, увеличения маневренности, продления сезона эксплуатации горнолыжных склонов и беговых трасс, а на природных ледниках - обеспечения условий для круглогодичной эксплуатации без существенных потерь технических и физических качеств лыжных склонов, и реализации заявленного способа в устройстве (технологическом комплексе), применяемом при поточном строительстве в горных районах.

Данный способ и устройство для его реализации также могут быть применены во всех областях строительства, связанных со снежным основанием, таким как зимние автодороги, снеголедовые взлетно-посадочные полосы аэродромов, причалы на припойных льдах и т.д. в условиях полярных широт Арктики и Антарктики.

В настоящее время лыжный спорт занял лидирующее место среди зимних видов активного отдыха не только во всем мире, но и в России. Активно развивающаяся инфраструктура горнолыжных курортов направлена на увеличение пропускной способности лыжных склонов. Это в свою очередь приводит к повышению износа, ухудшению качества снега, покрывающего склоны горных трасс. Решение обозначенных проблем состоит в том, чтобы обеспечить прочность и износостойкость трасс горнолыжных склонов, гарантировать качество снежного покрытия в течение всего срока эксплуатации трассы, максимально продлить сезон эксплуатации трасс.

Предлагаемое техническое решение предпочтительнее применять при температуре воздушных масс в районе трассы (Тнв) ≤ 0°С (≤32°F) как при строительстве основания трассы склона горнолыжного спуска в начале сезона, так и при содержании лыжного склона и трассы для беговых лыж в течение зимнего сезона в период устойчиво отрицательных температур воздушных масс (по Цельсию) в районе трассы.

Известен способ сбора, сохранения, формирования снежного покрытия на лыжном склоне вследствие термоизоляции полотна с применением искусственных материалов с низкой теплопроводностью и хорошими отражающими качествами (см. СА 1300415 А, кл. А63С 19/12, 1992 или ЕР 0201987 А1).

Однако такой способ малоэффективен вследствие низкой производительности и больших трудозатрат, что не отвечает требованиям высокопроизводительного и качественного содержания снежных покрытий.

Известно также средство и способ формирования снежного основания на горнолыжном склоне при применении снегоуплотняющей машины (см. AT 500034 А1).

Недостатком такого способа является то, что при его использовании невозможно получить однородно уплотненную структуру полотна лыжного склона на всю обрабатываемую глубину, что снижает эффективность процесса уплотнения и не позволяет достичь качественных характеристик содержания покрытия при снегопадах и оттепелях.

Также известен способ и средство формирования снежного основания искусственного горнолыжного склона, при применении снегоуплотняющей машины (см. US 4914923 А).

Недостатком такого способа и устройства является то, что при его использовании вне искусственных сооружений невозможно обеспечить высокую производительность способа вследствие необходимости обеспечения дополнительными ингредиентами, в частности водой, а также при низких температурах наружного воздуха в районе проведения работ необходимы дополнительные затраты энергоносителей на поддержание воды в жидком состоянии как в расходном баке, так и в распылителях, что снижает эффективность процесса уплотнения и не отвечает требованиям высокопроизводительного и качественного возведения снегоуплотненных покрытий.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ сооружения временного снегоуплотненного покрытия и установка, включающие в себя этапы, на которых осуществляют рыхление и увлажнение снежной массы с последующим уплотнением увлажненной снежной массы системой динамического уплотнения и статического уплотнения пневмокатком (см. RU 2252290 С1).

Однако такой способ формирования снежного покрытия и установка для его реализации не обладают высокой производительностью вследствие невозможности его применения при наличии свежевыпавшего снега, отсутствия возможности обеспечить безопасность на лыжном склоне, а также данное техническое решение не обеспечивает достаточную и равномерную плотность покрытия на всю толщину обрабатываемого слоя, что, как следствие, ухудшает сцепные характеристики с кантом лыж.

Техническим результатом заявленного изобретения является осуществление способа формирования (сооружения) снегоуплотненного покрытия трассы горнолыжного склона, который позволит существенно повысить прочность и износостойкость трассы горнолыжного склона, продлить срок ее полезной эксплуатации за счет организации однородной хорошо связанной структуры ледяного скелета снегоуплотненного покрытия, позволяющей обеспечить равномерную плотность покрытия, как по ширине полотна трассы, так и по его толщине, а также улучшить сцепные качества полотна с кантом лыжи за счет его структурирования в вертикальной плоскости с целью обеспечения безопасности лыжников, увеличения маневренности и комфортности движения лыжника при занятиях лыжным спортом. Заявленные показатели невозможно получить в полном объеме (в комплексе), подготавливая трассы на склонах с использованием известных и применяемых в горной индустрии на сегодняшний день способов и методов строительства.

Поставленная задача достигается за счет того, что:

- способ формирования (сооружения) снегоуплотненного покрытия трассы горнолыжного склона включает в себя стадии, на которых осуществляют предварительную подготовку снежной массы, попадающей в область обработки, с целью разрушения структур его спекания и получения равномерно распределенной мелкозернистой снежной массы, после чего обрабатываемый слой снега увлажняют путем распыления мелкодисперсных капель воды и/или водяного пара и/или прогревают обрабатываемый слой в тепловом агрегате, регулируя температуру воздействия в диапазоне температур от 60°С до 800°С в обратно пропорциональной зависимости от изменения температуры окружающей среды и в прямо пропорциональной зависимости от скорости движения установки путем изменения интенсивности подачи теплового потока и/или вводя химические реагенты и т.д., с послойным перемешиванием обрабатываемого объема для получения по существу однородной увлажненной снежной массы, пригодной для дальнейшего формирования покрытия лыжного склона, после чего увлажненную снежную массу профилируют с целью сглаживания неровностей рельефа склона, бугров, кочек, а также выбоин, колей, желобов и борозд, образовавшихся в ходе эксплуатации трассы, после чего однородно-увлажненную профилированную поверхность склона (трассы) уплотняют в два этапа, на которых:

- на этапе статического уплотнения осуществляется фиксация профиля плотна трассы горнолыжного склона путем статического воздействия на него, после чего

- осуществляют динамическое уплотнение с возможностью регулирования направления воздействия результирующей силы в вертикальной плоскости в диапазоне углов воздействия от -60° до +60° относительно вертикальной оси, перпендикулярной к плоскости обрабатываемой поверхности, с силой воздействия до 6000 МПа. Кроме того, динамическое виброуплотнение можно осуществлять с одновременным формованием на профиле обрабатываемой поверхности рифленой поверхности.

Другим аспектом изобретения является устройство для сооружения (формирования) снегоуплотненных покрытий горнолыжного склона, включающее в себя гусеничный транспортер-тягач, предпочтительно типа Ратрак, укомплектованный отвалом или шнекороторным устройством, расположенными предпочтительно спереди по ходу движения установки, и фрезой с гидравлическим и/или электрическим приводом для предварительного профилирования поверхности и разрушения структур спекания снежного покрова, попадающего в зону обработки, энергомодулем, расположенным предпочтительно на грузовой платформе тягача для обеспечения технологических нужд при работе устройства, который также обеспечивает объединение в единый технологический комплекс электрических, топливных, гидравлических и воздушных систем при работе как тягача, так и устройства в целом, и прицепную установку содержащую раму, выполненную в виде сварной пространственной фермы, предпочтительно в геометрии параллелепипеда, или несущая часть рамы (как вариант) может быть выполнена в виде хребтовой балки трубчатого сечения, выполняющей функции топливного бака для питания энергоагрегатов установки. На раме прицепной установки расположены система поперечной устойчивости, выполненная в виде вертикально расположенного ребра/ребер, передняя часть которой посредством шарнира/шарниров и гидравлических компенсаторов поворотов соединена с транспортером-тягачом, а задняя часть рамы соединена с задней скользящей опорой, совмещенной со средством статического уплотнения. При этом задняя скользящая опора содержит средство профилирования обрабатываемой поверхности, а также включает в себя, по меньшей мере, дополнительный тепловой модуль. Кроме того, в первом варианте исполнения на раме могут быть расположены топливные баки. Тепловой агрегат установлен на раме посредством механизма слежения за рельефом обрабатываемой поверхности и выполнен в виде, по меньшей мере, одного отдельного теплового модуля, имеющего двухконтурную конструкцию. При этом внешний контур обеспечивает регулирование теплового режима корпуса теплового модуля путем его охлаждения воздушным потоком, а внутренний контур обеспечивает подвод тепла к обрабатываемой снежной массе. Причем средство подвода тепла содержит систему подготовки и стабилизации технического воздуха и выполнено в виде, по меньшей мере, одного сопла, установленного в и/или на боковой и/или верхней поверхности термоизолирующего кожуха, и направлено в пространство внутреннего контура. Система динамического уплотнения расположена за системой статического уплотнения и выполнена с возможностью обеспечения силы динамического воздействия до 6000 МПа.

Передняя опора может быть выполнена в виде поворотной платформы под седельный тягач или траверсы жесткой сцепки, или поворотных лыж.

Предпочтительно, конструкция теплового модуля образует термоизолирующий кожух, который имеет боковую/боковые поверхность/поверхности, верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, прилегающую к обрабатываемой поверхности.

Кроме того, по меньшей мере, поверхность термоизолирующего кожуха, прилегающая к обрабатываемой поверхности, открыта.

Тепловой модуль может дополнительно содержать защитный тепловой экран для сохранения верхнего растительного слоя при работе с малыми толщинами снежных покровов от прямого теплового воздействия, а также средство для рыхления и перемешивания снежной массы.

Средство подвода тепла также может быть выполнено с возможностью изменения интенсивности подачи теплового потока в зону внутреннего контура теплового модуля.

Сопло теплового модуля может быть расположено под углом от 15° до 165° относительно горизонтальной и перпендикулярной ей вертикальной плоскости установки и предпочтительно содержит каталитические и/или многозонные рассекатели для осуществления равномерного распределения теплового потока. Кроме того, сопло имеет расширитель.

Предпочтительно, сопло выполнено в виде горелки.

Установка содержит механизм слежения за рельефом обрабатываемой поверхности для постоянного отслеживания естественных и искусственных неровностей рельефа, для обеспечения постоянного зазора в плоскости теплового контакта. Механизм слежения может быть выполнен в виде пространственного параллелепипеда, состоящего, по меньшей мере, из четырех качающихся рычагов, верхние концы которых прикреплены к раме установки посредством поперечных шарнирных соединений, имеющих продольную ось качания, а нижние - к тепловому модулю посредством продольных шарнирных соединении, имеющих поперечную ось качания по отношению к продольной оси устройства.

Предпочтительно, система динамического уплотнения может быть выполнена с гидравлическим и/или электрическим приводом. Кроме того, система динамического уплотнения содержит виброуплотнитель, выполненный с возможностью формирования рифленой поверхности и может быть выполнен в виде виброплиты или виброролика.

Дополнительно устройство может содержать кабину оператора, расположенную на раме установки.

Еще одним вариантом осуществления изобретении является устройство для сооружения снегоуплотненных покрытий беговых лыжных трасс, включающее в себя гусеничный транспортер-тягач, предпочтительно типа Ратрак, укомплектованный отвалом или шнекороторным устройством, расположенными предпочтительно спереди по ходу движения установки, и фрезой с гидравлическим и/или электрическим приводом для предварительного профилирования поверхности и разрушения структур спекания снежного покрова, попадающего в зону обработки, энергомодулем, расположенным предпочтительно на грузовой платформе тягача для обеспечения технологических нужд при работе устройства, который также обеспечивает объединение в единый технологический комплекс электрических, топливных, гидравлических и воздушных систем при работе как тягача, так и устройства в целом, и прицепную установку содержащую раму, выполненную в виде сварной пространственной фермы, предпочтительно в геометрии параллелепипеда, или несущая часть рамы (как вариант) может быть выполнена в виде хребтовой балки трубчатого сечения, выполняющей функции топливного бака для питания энергоагрегатов установки. На раме прицепной установки расположены система поперечной устойчивости, выполненная в виде вертикально расположенного ребра/ребер, передняя часть которой посредством шарнира/шарниров и гидравлических компенсаторов поворотов соединена с транспортером-тягачом, а задняя часть рамы соединена с задней скользящей опорой, совмещенной со средством статического уплотнения. При этом задняя скользящая опора содержит средство профилирования обрабатываемой поверхности, а также включает в себя, по меньшей мере, дополнительный тепловой модуль. Кроме того, в первом варианте исполнения на раме могут быть расположены топливные баки. Тепловой агрегат установлен на раме посредством механизма слежения за рельефом обрабатываемой поверхности и выполнен в виде, по меньшей мере, одного отдельного теплового модуля, имеющего двухконтурную конструкцию. При этом внешний контур обеспечивает регулирование теплового режима корпуса теплового модуля путем его охлаждения воздушным потоком, а внутренний контур обеспечивает подвод тепла к обрабатываемой снежной массе, причем средство подвода тепла содержит систему подготовки и стабилизации технического воздуха и выполнено в виде, по меньшей мере, одного сопла, установленного в и/или на боковой и/или верхней поверхности термоизолирующего кожуха, и направлено в пространство внутреннего контура, а также система динамического уплотнения, которая расположена за системой статического уплотнения и выполнена в виде профилированных вибророликов с возможностью формирования профиля колеи беговых лыж при силе динамического воздействия до 6000 МПа.

Предпочтительно, система динамического уплотнения может быть выполнена с гидравлическим и/или электрическим приводом.

Кроме того, система динамического уплотнения содержит виброуплотнитель, выполненный с возможностью формирования рифленой поверхности.

Способ и устройство для реализации способа представлены в нескольких вариантах осуществления изобретения и поясняются чертежами:

на Фиг.1 - структура полотна лыжного склона, полученная в результате применения предлагаемого способа;

на Фиг.2 - структура спекания снежной массы склона и график распределения плотности склона при известных способах строительства;

на Фиг.3 - вид устройства сбоку;

на Фиг.4 - вид устройства сверху;

на Фиг.5 - тепловой модуль.

В заявляемом изобретении предлагается способ формирования структуры полотна снежного склона, обеспечивающий равномерную твердость и плотность по всей его ширине и глубине. Предлагаемый способ основан на процессах метаморфизма, происходящих в результате таяния-замерзания снега, в процессе которого под влиянием физических факторов, воздействия статических и динамических нагрузок, формируется слой снежного полотна, связанного ледяным скелетом, в виде ориентированной в вертикальной плоскости и плотно связанной между собой горизонтальными связями структурой спекания, характеризующейся высокой прочностью (Фиг.1).

На первом этапе обработки в массе снега, предназначенной для строительства (Фиг.2), разрушается структура, образовавшаяся в результате естественного спекания снежной массы, с использованием ножа-отвала, или шнекороторного устройства, и/или фрезы с целью получения рыхлой снежной массы.

Подготовленный таким образом слой переходит на второй этап обработки, где происходит его равномерное увлажнение (насыщение жидкой водой).

Этот процесс может быть реализован несколькими способами, но не ограничивающимися перечисленными: равномерное распыление мелкодисперсных капель воды и/или водяного пара по всей площади обработки с одновременным перемешиванием слоев на всю обрабатываемую глубину, и/или прогревание (разогрев) обрабатываемого слоя с его перемешиванием, и/или ввод химических реагентов и т.д., для получения по существу однородной увлажненной снежной массы, пригодной для дальнейшего формирования покрытия лыжного склона.

На третьем этапе увлажненная масса снега профилируется с целью сглаживания неровностей рельефа склона, бугров, кочек, а также выбоин, колей, желобов и борозд, образовавшихся в ходе эксплуатации трассы. Увлажненная масса снега укладывается в ровный слой со срезанными буграми снега и заполненными колеями.

На следующем четвертом этапе технологического процесса происходит статическое уплотнение поверхности обрабатываемого слоя с целью фиксации профиля полотна путем равномерного увеличения его плотности по всей ширине обрабатываемой поверхности и повышения локальных концентраций жидкой воды в обрабатываемом слое.

На пятом этапе происходит процесс формирования структуры ледяного скелета снежного полотна вследствие приложения к обрабатываемой поверхности вертикально направленной динамической нагрузки величиной до 6000 МПа. К поверхности прикладывается сила воздействия вибрации в вертикальной плоскости в диапазоне углов воздействия от -60° до +60° относительно вертикальной оси, перпендикулярной к плоскости обрабатываемой поверхности. Воздействуя на сконцентрированные локальные вкрапления жидкой воды в слое обрабатываемого снега, сила воздействия передает энергию вертикального сдвига каплям жидкой воды, находящимся в переохлажденном состоянии во внутренних слоях обрабатываемой снежной массы. Вследствие этого в обрабатываемом слое образуется кристаллический лед в форме вертикально ориентированных иголок и призм с высокой концентрацией в единице объема, образуя ледяной скелет полотна, который имеет более прочные связи и не подвержен деформации и деструктивным процессам, к тому же имеет более высокую температуру разрушения кристалла при переходе его в жидкую фазу воды.

В результате теплообменных процессов возникает большой температурный градиент, зачастую превышающий 10°С. Это приводит к выхолаживанию нижних слоев трассы спуска со значительным выделением тепла у основания трассы. Что в свою очередь способствует интенсивному спеканию (связыванию) вертикально организованной структуры и появлению обильных горизонтальных кристаллических связей в объеме обустроенного полотна, придавая ему дополнительную прочность на сдвиг.

Учитывая то, что теплоемкость образованной структуры достаточно высока и соответствует теплоемкости ледяного скелета (~2,060 кДж*кг^-1*К^-1), а также данное агрегатное состояние имеет хорошие отражающие качества, покрытие трассы имеет устойчивую структуру в период оттепелей и сохраняет твердость в течение длительного времени в весенний период, а в условиях, когда подстилающее основание представляет собой многолетний лед (ледник), полотно горнолыжного спуска способно сохранять свои качества, пригодные для занятий лыжным спортом, круглый год.

Реализация предложенного способа строительства горнолыжных склонов и трасс для беговых лыж позволит избежать рисков разрушения трасс в период сезонных оттепелей, а также увеличить сезон катания в регионах горнолыжных курортов на срок до 2-х месяцев, а на ледниках его сделать круглогодичным.

На фиг.3-5 изображено устройство для сооружения снегоуплотненного покрытия горнолыжного склона, включающее в себя, по меньшей мере, гусеничный транспортер-тягач 1 и прицепную установку 2. Тягач, предпочтительно типа Ратрак, содержит отвал 3 или шнекороторное устройство (на чертежах не показано), расположенные предпочтительно спереди по ходу движения устройства для предварительного профилирования поверхности и разрушения структур спекания снежного покрова, попадающего в зону обработки, фрезу с гидравлическим и/или электрическим приводом 4 и энергомодуль 5 (модуль технологических нужд) с расположенными в нем электрической, топливной, гидравлической и воздушной системами обеспечения работы прицепной установки 2. Воздушная система может содержать средства подготовки и стабилизации технического воздуха, а именно вентилятор наддува, компрессор, ресивер, влагоотделитель и систему фильтров. Прицепная установка представляет собой раму 6, выполненную в виде сварной пространственной фермы с расположенными на ней системой поперечной устойчивости 7, топливными баками 8, тепловым агрегатом (Фиг.5), выполненным, по меньшей мере, в виде одного теплового модуля 9, предпочтительно имеющего двухконтурную конструкцию, а также системы статического 10 и динамического 11 уплотнений. Несущая часть рамы (как вариант) может быть выполнена в виде хребтовой балки трубчатого сечения (на чертежах не показано), выполняющей функции топливного бака для питания энергоагрегатов установки, например теплового агрегата. Передняя часть рамы посредством шарнира/шарниров 12 и гидравлических компенсаторов поворотов 13 соединена с транспортером, а задняя часть рамы соединена с задней скользящей опорой 10.

Задняя скользящая опора 10 совмещена со средством статического уплотнения.

Рама установки может быть соединена с тягачом посредством жесткой сцепки или выполнена в виде поворотной платформы под седельный тягач (на чертежах не показано).

Система поперечной устойчивости 7 расположена по обе стороны относительно продольной оси прицепной установки и выполнена в виде вертикально расположенного ребра/ребер, обеспечивающего минимальное сопротивление скольжению в продольном направлении и значительное сопротивление на сдвиг в поперечном направлении относительно продольной оси установки 2.

Тепловой агрегат выполнен в виде отдельного, по меньшей мере, одного теплового модуля 9, имеющего двухконтурную конструкцию, образующую термоизолирующий кожух (фиг.5), в котором размещено, по меньшей мере, одно сопло 14 для подвода тепловой энергии в полость рабочей зоны 15 к снежной массе. Теловой модуль имеет воздушный контур 16, предназначенный для охлаждения термоизолирующего кожуха от перегрева в процессе работы теплового агрегата. Тепловой модуль/модули могут быть расположены вдоль рамы установки с возможностью их размещения на разной высоте посредством механизма слежения за рельефом 17, который автоматически отслеживает неровности обрабатываемой поверхности, ее продольные и поперечные уклоны. Для получения однородно увлажненной снежной массы в процессе теплового воздействия во внутренней части термоизолирующего кожуха 18 теплового агрегата (Фиг.5) могут быть установлены средства перемешивания и рыхления, например лопатки, плужки, диски, шнеки, фрезы и т.д. (на чертежах не показаны).

Механизм слежения за рельефом обрабатываемой поверхности 17 предназначен для постоянного отслеживания естественных и искусственных неровностей рельефа и сохранения постоянного рабочего зазора обрабатываемой поверхности с тепловым агрегатом путем регулирования продольных и поперечных углов агрегата и/или высоты подъема, и/или опускания рабочей зоны теплового модуля/модулей может представлять собой пространственный параллелепипед, состоящий, по меньшей мере, из четырех качающихся рычагов. Верхние концы рычагов прикреплены к раме установки посредством шарнирных соединений 19, имеющих продольную ось качания, а нижние концы рычагов прикреплены также посредством шарнирных соединений к раме теплового модуля 20, имеющих поперечную ось качания.

Система статического уплотнения 10 совмещена с задней скользящей опорой и расположена перед системой динамического уплотнения 11 по направлению перемещения устройства, и может включать в себя дополнительный тепловой модуль 21 и средство формирования профиля обрабатываемой поверхности 25, для равномерного распределения снега при формировании полотна в горизонтальной и вертикальной плоскостях (по ширине и высоте) обрабатываемой поверхности, его дозирования и распределения в формируемую поверхность, средство равномерного распределения усилия статического воздействия на обрабатываемую поверхность.

Система динамического уплотнения 11 расположена за системой статического уплотнения по направлению движения и включает в себя, по меньшей мере, один виброуплотнитель 22, приводимый в действие энергогенератором или насосной станцией, например гидравлической. Рабочий орган виброуплотнителя может быть выполнен, например, в виде виброплиты или виброролика 23 с возможностью формирования рифленой поверхности на профиле обрабатываемого полотна.

Еще одним вариантом осуществления изобретения, применяемым при сооружении снегоуплотненных покрытий беговых лыжных трасс, является рабочий орган виброуплотнителя, выполненный в виде профилированных вибророликов с возможностью формирования профиля колеи беговых лыж (на чертежах не показано).

Виброуплотнитель может быть выполнен таким образом, что позволяет менять силу воздействия на обрабатываемую поверхность.

Дополнительно в нижней части теплового модуля размещают защитные тепловые экраны 24, которые при работе с малыми толщинами снежных покровов предохраняют верхний растительный слой от прямого теплового воздействия. Кроме того, устройство может содержать кабину оператора (на чертежах не показано).

Устройство для сооружения снегоуплотненных покрытий горнолыжных склонов и беговых лыжных трасс работает следующим образом.

При запуске водителем-оператором гусеничного транспортера-тягача 1 подается питание на все системы, обеспечивающие технологические процессы, расположенные предпочтительно в энергоотсеке устройства. После прогрева двигателя и систем до рабочих температур оператор производит запуск тепловых агрегатов 9 и 21 и системы динамического уплотнения 11. При перемещении устройства по снежному покрову со скоростью от 0,5 до 10 км/час (в зависимости от состояния снежного покрова и температуры окружающей среды) снежная масса посредством ножа отвала 3 или шнекороторного рабочего органа перераспределяется и перемешивается в плоскости обрабатываемой поверхности, при этом разрушаются структуры спекания и предварительно профилируется и формируется рабочий слой глубиной до 0,3 м, предназначенный для дальнейшей обработки.

Далее на предварительно обработанную поверхность воздействует фреза 4 с целью разрушения крупных фрагментов льда, не разрушенных после воздействия на снежное основание ножа отвала или шнекороторного рабочего органа, с целью получения более качественного покрытия лыжного склона в процессе его строительства и формирования.

После чего предварительно подготовленная масса снега поступает в тепловой агрегат 9. Внутри модуля/модулей теплового агрегата вследствие теплового воздействия происходит увлажнение (насыщение каплями жидкой воды) и послойное перемешивание обрабатываемого снега для получения по существу однородно-увлажненной на всю обрабатываемую глубину снежной массы.

Однородно-увлажненная снежная масса поступает в профилирующее устройство 25, где посредством его геометрии перераспределяется по всей обрабатываемой ширине, сглаживая бугры и заполняя выбоины, образуя ровный профиль покрытия.

Посредством системы статического уплотнения 10, обеспечивающего в плоскости приложения статического усилия равномерный рост эпюры статической нагрузки от 0 до максимально допустимой величины (ограниченной весовыми характеристиками установки), происходит фиксация профиля полотна трассы лыжного склона.

Профилированная и зафиксированная поверхность с увеличенной концентрацией капель жидкой воды поступает в зону динамического воздействия, где вследствие переменной вертикально направленной силы воздействия с помощью использования дебалансных роторных вибровозбудителей формируется вертикальная структура ледяного скелета покрытия склона с одновременным нанесением рифления на обрабатываемую поверхность, обеспечивающего улучшенные сцепные характеристики с образованной поверхностью, которая под воздействием естественных климатических факторов (Тнв<0°С) образует хорошо организованную, вертикально направленную, устойчивую к разрушению структуру, обеспечивающую износостойкость к образованию колей, желобов и борозд при многократном использовании участков трассы, высокие сцепные характеристики полотна с кантом лыжи, обеспечивая маневренность и комфортность движения лыжника при занятиях лыжным спортом, продлевая сезон эксплуатации горнолыжных склонов и беговых лыжных трасс, а на природных ледниках, обеспечивая условия для круглогодичной эксплуатации без существенных потерь технических и физических качеств лыжных склонов.

Применение рассматриваемого способа формирования лыжного склона, трасс для беговых лыж и устройства для его реализации позволяет повысить качество покрытия, его несущую способность, а также увеличить износостойкость, сцепные характеристики, обеспечив безопасность лыжников, и продлить срок сезонной эксплуатации.

Изобретение относится к области строительства и содержания снегоуплотненных покрытий горнолыжных склонов и беговых лыжных трасс. При формировании снегоуплотненных покрытий производят обработку снежного основания путем рыхления, увлажнения и уплотнения снежной массы для формирования износостойкого снежного полотна. Устройство включает гусеничный тягач с рабочими органами для обработки снежно-ледяной массы, энергогенератор, компрессор, тепловой агрегат, средства профилирования полотна трассы и прицепную установку, выполненную в виде рамы, а также средства статического и динамического уплотнения. Дополнительно устройство содержит систему подготовки и стабилизации технического воздуха, энергомодуль, тепловой агрегат, установленный на раме прицепной установки, заднюю скользящую опору, совмещенную со средством статического уплотнения, и установленный на ней тепловой модуль. Несущая часть рамы выполнена в виде пространственного параллелепипеда с расположенными на ней топливными баками для питания энергоагрегатов устройства. Система динамического уплотнения выполнена с возможностью обеспечения силы динамического воздействия до 6000 МПа. Достигается повышение износостойкости и прочности лыжных трасс, безопасность и улучшение сцепных качеств полотна трассы, а также продление сезона эксплуатации горнолыжных склонов и беговых трасс. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ формирования горнолыжных склонов и беговых лыжных трасс, включающий в себя стадии подготовки и профилирования поверхности лыжного склона/трассы, фиксации полученного покрытия и формирование его структуры, отличающийся тем, что включает в себя этапы, на которых:
в слое снега, предназначенном для формирования снежного покрытия, разрушаются структуры естественного спекания снега для получения равномерно распределенной мелкозернистой снежной массы, после чего
увлажняют снежную массу, после чего
увлажненную массу снега профилируют для выравнивания и сглаживания рельефа, формируя ровный слой, после чего статически уплотняют поверхность обрабатываемого слоя, после чего формируют вертикально направленную структуру ледяного скелета снеголедяного полотна путем приложения к обрабатываемой снежной поверхности вертикально направленной динамической нагрузки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при прогреве снежной массы в тепловом агрегате осуществляют регулирование температуры в диапазоне от 60°С до 800°С в обратно пропорциональной зависимости от изменения температуры окружающей среды и в прямо пропорциональной зависимости от скорости движения установки путем изменения интенсивности подачи теплового потока к снежной массе.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе статического уплотнения осуществляют равномерное увеличение силы статической нагрузки от 0 до максимально возможной величины ограниченной массой установки и/или оборудования.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что усилие воздействия на обрабатываемую поверхность на этапе динамического уплотнения осуществляют в диапазоне динамических нагрузок до 6000 МПа.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что динамическое уплотнение осуществляют с одновременным формованием рифленой поверхности на профиле склона.

6. Устройство для сооружения снегоуплотненных покрытий горнолыжных склонов, содержащее гусеничный тягач со средствами предварительного профилирования и разрушения структур спекания снега, энергогенератор, компрессор и прицепную установку, рама которой соединена посредством шарнира с гусеничным тягачом, заднюю опору, тепловой агрегат со средством подвода тепла к снежной массе, системы статического и динамического уплотнения, отличающееся тем, что гусеничный тягач содержит энергомодуль с объединенными системами топливоподачи, генерирования и потребления электроэнергии и управления энергоагрегатами устройства, а прицепная установка содержит раму, выполненную в виде сварной пространственной фермы с расположенными на ней системой поперечной устойчивости, выполненной в виде вертикально расположенного ребра/ребер, гидравлическими компенсаторами поворотов и топливными баками, или несущая часть рамы выполнена в виде хребтовой балки трубчатого сечения, выполняющая функцию топливного бака для питания энергоагрегатов устройства, тепловой агрегат посредством механизма слежения за рельефом обрабатываемой поверхности установлен на раме и выполнен в виде, по меньшей мере, одного отдельного теплового модуля, имеющего двухконтурную конструкцию, при этом внешний контур обеспечивает регулирование теплового режима корпуса теплового модуля путем его охлаждения воздушным потоком, а внутренний контур обеспечивает подвод тепла к обрабатываемой снежной массе, причем средство подвода тепла содержит систему подготовки и стабилизации технического воздуха и выполнено в виде, по меньшей мере, одного сопла, установленного на стенке и направленного в пространство внутреннего контура, а задняя скользящая опора совмещена со средством статического уплотнения, при этом содержит средство профилирования обрабатываемой поверхности, а также включает в себя, по меньшей мере, тепловой модуль и расположена перед системой динамического уплотнения по направлению перемещения установки, при этом система динамического уплотнения выполнена с возможностью обеспечения силы динамического воздействия до 6000 МПа.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что передняя опора выполнена в виде поворотной платформы под седельный тягач, или траверсы жесткой сцепки, или поворотных лыж.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что конструкция теплового модуля образует термоизолирующий кожух.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что термоизолирующий кожух имеет боковую/боковые поверхность/поверхности, верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, прилегающую к обрабатываемой поверхности.

10. Устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что, по меньшей мере, поверхность термоизолирующего кожуха, прилегающая к обрабатываемой поверхности, открыта.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что тепловой модуль содержит защитный тепловой экран, расположенный в нижней части термоизолирующего кожуха.

12. Устройство по п.6, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одно сопло расположено в и/или на боковой поверхности термоизолирующего кожуха.

13. Устройство по п.6 или 12, отличающееся тем, что средство подвода тепла к рабочей зоне контура выполнено в виде, по меньшей мере, одного сопла, установленного в и/или на верхней поверхности термоизолирующего кожуха.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что сопло выполнено в виде горелки.

15. Устройство по п.6, отличающееся тем, что средство подвода тепла выполнено с возможностью изменения интенсивности подачи теплового потока в зону внутреннего контура теплового модуля.

16. Устройство по п.13, отличающееся тем, что сопло теплового модуля расположено под углом от 15° до 165° относительно горизонтальной и перпендикулярной ей вертикальной плоскости установки и содержит каталитические и/или многозонные рассекатели для осуществления равномерного распределения теплового потока.

17. Устройство по п.13, отличающееся тем, что сопло имеет расширитель.

18. Устройство по п.6, отличающееся тем, что тепловой модуль дополнительно содержит средство для перемешивания снежной массы.

19. Устройство по п.6, отличающееся тем, что механизм слежения за рельефом обрабатываемой поверхности для постоянного отслеживания естественных и искусственных неровностей рельефа выполнен в виде пространственного параллелепипеда, состоящего, по меньшей мере, из четырех качающихся рычагов, верхние концы которых прикреплены к раме устройства посредством продольных шарнирных соединений, а нижние - к тепловому модулю посредством поперечных шарнирных соединений по отношению к продольной оси устройства.

20. Устройство по п.6, отличающееся тем, что система динамического уплотнения может быть выполнена с гидравлическим и/или электрическим приводом.

21. Устройство по п.6, отличающееся тем, что система динамического уплотнения содержит виброуплотнитель, выполненный с возможностью формирования рифленой поверхности.

22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что виброуплотнитель выполнен в виде виброплиты или виброролика.

23. Устройство по п.6, отличающееся тем, что дополнительно содержит кабину оператора, расположенную на раме установки.

24. Устройство для сооружения снегоуплотненных покрытий беговых лыжных трасс, содержащее гусеничный тягач со средствами предварительного профилирования и разрушения структур спекания снега, энергогенератор, компрессор и прицепную установку, рама которой соединена посредством шарнира с гусеничным тягачом, заднюю опору, тепловой агрегат со средством подвода тепла к снежной массе, системы статического и динамического уплотнения, отличающееся тем, что гусеничный тягач содержит энергомодуль с объединенными системами топливоподачи, генерирования и потребления электроэнергии и управления энергоагрегатами устройства, а прицепная установка содержит раму, выполненную в виде сварной пространственной фермы с расположенными на ней системой поперечной устойчивости, выполненной в виде вертикально расположенного ребра/ребер, гидравлическими компенсаторами поворотов и топливными баками, или несущая часть рамы выполнена в виде хребтовой балки трубчатого сечения, выполняющая функцию топливного бака для питания энергоагрегатов устройства, тепловой агрегат посредством механизма слежения за рельефом обрабатываемой поверхности установлен на раме и выполнен в виде, по меньшей мере, одного отдельного теплового модуля имеющего двухконтурную конструкцию, при этом внешний контур обеспечивает регулирование теплового режима корпуса теплового модуля путем его охлаждения воздушным потоком, а внутренний контур обеспечивает подвод тепла к обрабатываемой снежной массе, причем средство подвода тепла содержит систему подготовки и стабилизации технического воздуха и выполнено в виде, по меньшей мере, одного сопла, установленного на стенке и направленного в пространство внутреннего контура, а задняя скользящая опора совмещена со средством статического уплотнения, при этом задняя скользящая опора содержит средство профилирования обрабатываемой поверхности, а также включает в себя, по меньшей мере, тепловой модуль и расположена перед средством динамического уплотнения по направлению перемещения установки, а система динамического уплотнения выполнена в виде профилированных вибророликов с возможностью формирования профиля колеи беговых лыж при силе динамического воздействия до 6000 МПа.

25. Устройство по п.24, отличающееся тем, что система динамического уплотнения может быть выполнена с гидравлическим и/или электрическим приводом, и/или содержит виброуплотнитель, выполненный с возможностью формирования рифленой поверхности.