EP0004803B1

EP0004803B1 - Procédé et dispositif de fabrication automatique de neige

Info

Publication number: EP0004803B1
Application number: EP19790400170
Authority: EP
Inventors: Daniel Marius Jean Armand
Original assignee: Pasquier Armand Rene
Current assignee: Pasquier Armand Rene
Priority date: 1978-03-31
Filing date: 1979-03-15
Publication date: 1983-04-27
Also published as: FR2421353B1; DE2965263D1; EP0004803A3; FR2421353A1; EP0004803A2

Description

La présente invention concerne le secteur technique de l'enneigement artificiel. des pistes à usage sportif.
Dans l'entretien des pistes de neige, il est souvent demandé surtout en début et en fin de saison hivernale de faire des apports de neige là où elle est devenue insuffisante pour la pratique du ski ou de la luge par exemple.
Il a été fait appel à des générateurs de neige qui pulvérisent de l'eau en gouttelettes entraînées par un flux d'air sur plusieurs dizaines de mètres. Au cours de leur déplacement, elles congèlent pour devenir des cristaux constituant la neige.
La chaleur à soustraire à l'eau est absorbée par l'air ambiant et par l'évaporation d'une partie des gouttelettes. Il faut donc que la température de l'air ambiant soit négative et que son humidité relative soit aussi faible que possible. Pour favoriser les échanges thermiques, certains moyens de pulvérisation permettent de faire varier la taille des gouttelettes permettant de les rendre aussi petites que possible aux températures élevées voisines de 0°C.
Les générateurs de neige existants réalisent la pulvérisation de l'eau et la protection des gouttelettes dans l'air ambiant. Ils se différencient surtout par leurs moyens de pulvérisation. Les uns utilisent l'air comprimé à grand débit, qui mélangé à l'eau dans une buse, effectue la pulvérisation et projette les gouttelettes. D'autres pulvérisent l'eau par des gicleurs disposés sur un tube torique ou par centrifugation; les gouttelettes sont entraînées par un flux d'air créé par un ventilateur.
Ces différents générateurs de neige, appelés canons à neige, sont disposés sur la piste et sont déplacés sur celle-ci pour que la neige fabriquée se répartisse uniformément sur la piste. Les canons à air comprimé nécessitent deux alimentations: l'une pour l'air comprimé et l'autre pour l'eau, fluides amenés par des tuyaux souples raccordés à des canalisations implantées en bordure de la piste. Les quantités d'air comprimé mises en jeu rendent sa production très coûteuse. Les canons à ventilateur nécessitent une alimentation en eau et pour certains une alimentation électrique. Leur poids rend leur maniabilité difficile sur le terrain.
L'utilisation de ces canons à neige impose que se fasse manuellement leur mise en route, leur arrêt et les réglages de débit d'eau et, le cas échéant, de débit d'air comprimé. Pour certains le réglage de pulvérisation s'effectue sur des manettes de calibrage des gouttelettes. Il est nécessaire d'opérer la nuit pour exploiter les basses températures. La manipulation de ces matériels, la nuit et aux températures négatives, notamment les raccordements de tuyaux d'eau, constitue des conditions de travail très contraignantes pour le personnel. Le réglage du débit d'eau et des moyens de pulvérisation doit se faire en fonction des variations de température et d'humidité relative de l'air ambiant. Ces dernières peuvent subir de fortes variations au cours de la nuit. Ce réglage dépend aussi du renouvellement d'air donc de sa vitesse qui, si elle est trop grande, entraînera le brouillard de cristaux hors de la zone à enneiger. Ainsi pour obtenir les meilleurs réglages, c'est-à-dire un rendement optimum, il faut que le personnel soit très compétent et très vigilant malgré les conditions de travail difficiles. Si les réglages sont incorrects, la neige sera ou trop sèche, donc difficile à compacter et insuffisamment résistante à l'usure par les skis, ou trop mouillée se transformant ensuite en glace désagréable et dangereuse à skier. Il arrive fréquemment qu'en fin de journée on ne puisse prévoir si la température nocturne sera suffisamment basse. Les responsables hésitent à mobiliser le personnel nécessaire qui attendra en vain toute la nuit que la température voisine de 0°C descende en-dessous de -4°C. Les conditions opératoires contraignantes, les incidents d'exploitation dûs au gel et le travail de nuit entraînent un coût d'exploitation très élevé.
Les statistiques climatiques montrent que les températures inférieures à -5°C se reproduisent d'une façon très aléatoire et sur un nombre de nuits relativement limité. Les contraintes d'utilisation des canons ne permettent pas d'exploiter systématiquement toutes les périodes de basse température.
En outre, pour assurer les échanges thermiques, il faut que les gouttelettes soient dispersées dans un grand volume d'air qui doit se renouveler. Le siège de la pulvérisation est ponctuel sur les canons existants ce qui nécessite la production d'un flux d'air à grand débit au siège de pulvérisation afin que les gouttelettes soient rapidement dispersées dans un espace d'air turbulent qui reste néanmoins très limité et qui, de ce fait limite le débit d'eau congelable.
Le brevet français 1 337 141 décrit un procédé et un dispositif de production de neige visant à régler le rapport eau: air suivant la température ambiante et le degré d'humidité. Ce document n'enseigne rien quant auxmoyens pour régler ce rapport et il est à supposer que les réglages s'effectuent, comme dans les techniques connues susmentionnées, manuellement en fonction d'abaques préétablis et de lecture de la température ambiante et du degré d'humidité.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé et un appareillage de fabrication de neige entièrement automatisée fonctionnant en fonction de paramètres atmosphériques ambiants significatifs, plus particulièrement le froid total et le débit de l'air ambiant renouvelé dans lequel est pulvérisé l'eau en vue de la formation de la neige, c'est-à-dire la capacité de l'air ambiant à soustraire à l'eau sa chaleur en vue de la congeler pour obtenir automatiquement, en fonction des paramètres atmosphériques ambiants, une neige d'excellente qualité sans recourir à des interventions humaines délicates et souvent pénibles pour le personnel.
Pour ce faire, selon une caractéristique de la présente invention, le procédé de fabrication de neige, du type comprenant l'étape d'asservir au moins le débit d'eau à pulvériser et congeler au froid total ambiant mesuré, comprend les étapes de mesurer la vitesse et la direction de déplacement de l'air ambiant pour déterminer une valeur mesurée de volume d'air ambiant renouvelé, de détecter la valeur du débit d'eau, et de régler automatiquement, par un appareillage de contrôle et de régulation, le débit d'eau par des moyens d'asservissement qui font correspondre à chaque valeur du froid total ambiant mesuré, selon des lois de correspondance, et à chaque valeur du volume horaire d'air ambiant renouvelé mesuré, une valeur dudit débit d'eau, et de régler également le débit d'eau en fonction de l'écart entre la valeur réelle du débit d'eau mesurée et à la valeur du débit d'eau déduite desdites lois de correspondance faisant correspondre le débit d'eau au froid total ambiant et au volume horaire d'air ambiant renouvelé, en vue d'annuler ledit écart.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, l'appareillage pour la mise en oeuvre de ce procédé, du type comprenant un dispositif de fabrication de neige par pulvérisation d'eau, un dispositif commandable d'alimentation en eau de ce dispositif de fabrication de neige, un dispositif détecteur de mesure de froid total ambiant, et des moyens commandables de réglage du dispositif d'alimentation en eau connectés au dispositif détecteur de froid total ambiant pour régler le débit d'eau pulvérisée, comprend en outre un détecteur de mesure du débit d'eau pulvérisé, un dispositif détecteur de vitesse et de direction de déplacement de l'air ambiant pour déterminer une valeur de mesure du volume horaire d'air ambiant renouvelé, et au moins un appareillage de régulation, tenant compte de lois de correspondance entre le froid total ambiant mesuré et le volume horaire d'air ambiant renouvelé, qui agit par action continue ou discontinue sur les organes de commande des moyens de réglage du dispositif d'alimentation en eau et sur l'enclenchement et le déclenchement du dispositif d'alimentation en eau.
A l'ensemble de régulation-compensation décrit ci-dessus on prévoit d'associer éventuellement des moyens de commande manuelle à distance et/ou une horloge synchrone pour programmer dans le temps le fonctionnement des générateurs de neige. Il peut être demandé, en effet, de ne pas utiliser l'eau à certaines périodes.
Diverses variantes sont envisagées. Elles correspondent à l'utilisation d'ensembles de régulation-compensation à système électromécanique ou à système pneumatique ou à système électronique décrit dans l'exemple ci-après. Elles correspondent également à l'utilisation des différents canons à neige existants ou à l'utilisation de l'appareillage de fabrication de neige, objet de la présente invention.
Il est ainsi possible d'utiliser un procédé et dispositif de fabrication de neige économiques, fiables et non contraignants, grâce à l'entière automatisation et efficaces grâce à l'exploitation systématique des températures négatives.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.

La figure 1 montre le diagramme illustrant la variation de la teneur en eau de 1000 m³ d'air saturé en fonction des températures;
La figure 2 montre les courbes représentatives des lois de correspondance entre la quantité d'eau exprimée en litres congelables par heure et dans 1000 m³/heure d'air ambiant et la température et l'humidité relative de ce dernier;
La figure 3 montre le schéma de l'ensemble d'automatisation et de production de neige;
La figure 4 montre le schéma d'une variante du réglage du débit d'eau avec une moto-pompe à débit variable;
La figure 5 montre le schéma d'une autre variante du réglage du débit d'eau avec une vanne trois voies de répartition;
La figure 6 montre le schéma d'une autre variante du réglage du débit d'eau avec plusieurs vannes à action tout-ou-rien, disposées en parallèle;
La figure 7 montre le schéma d'une rampe de pulvérisation en réseau maillé;
La figure 8 montre le schéma d'une rampe de pulvérisation rectiligne;
La figure 9 montre le schéma d'une rampe de pulvérisation constituée d'une seule canalisation disposée en serpentin;
La figure 10 montre en perspective une rampe de pulvérisation pour fabriquer un amas de neige;
La figure 11 montre en perspective la disposition d'une rampe de pulvérisation le long d'une piste de ski;
La figure 12A montre en perspective un morceau la conduite de la rampe de pulvérisation équipé de gicleurs de pulvérisation;
La figure 12B montre en perspective un morceau de conduite percée et calorifugée;
La figure 13 montre le schéma d'une variante de l'ensemble d'automatisation et de production de neige;
La figure 14 montre schématiquement le dispositif d'asservissement d'un canon à neige existant à air comprimé;
La figure 15 montre schématiquement le dispositif d'asservissement d'un canon à neige existant à ventilateur; et
La figure 16 montre une variant de régulation où la valeur de consigne est la densité de la neige et où le réglage du débit est prédéterminé en fonction du froid total.

On convient de désigner les quantités de chaleur mises en jeu en kilocalories par kilogramme d'eau, désignées par kcal/kg.
La quantité de chaleur à soustraire à l'eau pour la congeler est sa chaleur de fusion, soit 80 Kcal/kg. Pendant que les gouttelettes se congèlent, la température du mélange gouttelettes-cristaux-air-vapeur d'eau est constante et égale à 0°C.
Deux phénomènes naturels vont absorber la quantité de chaleur à soustraire à l'eau; c'est d'une part, l'échange thermique entre les gouttelettes et l'air ambiant qui va se réchauffer en passant de la température -t à 0°C et d'autre part, l'évaporation d'une partie des gouttelettes tant que l'air n'est pas saturé.
La quantité de chaleur que l'air peut recevoir en passant de la température -t à 0°C est dQa=Cpxdtxm (Cp=0,26 est la chaleur massique à pression constante; dt=0°Ct=t; m est la masse d'air mélangé à l'eau dont la masse volumique est 1,1 à 1500 mètres d'altitude). La quantité de chaleur absorbable par 1000 m³ d'air est:
La quantité de chaleur absorbable par l'évaporation de l'unité de masse est la chaleur de vaporisation: Lv=606-0,695 t. On retient une valeur moyenne de 610 Kcal/kg d'eau évaporée donc: dQ évap.--610xdW (dW=masse d'eau pouvant s'évaporer).
Sur la figure 1 apparaît la variation des teneurs en eau par 1000 m³ d'air saturé, en fonction des températures. On assimile, ce qui entraînera des erreurs négligeables sur le résultat recherché, la partie de courbe à une droite entre 0°C et -8°C et l'autre partie de courbe à une autre droite entre -8°C et -20°C. A titre d'exemple, on considère que 1000 m³ à 0°C, saturé à 100%, peuvent contenir 4,87 kg de vapeur d'eau. A la température -t et à saturation (e=100%), cette teneur en eau est W'kg/1000 m³; si l'humidité relative est e%, la teneur en eau est W=exW' à -t. En s'élevant de la température -t à 0°C, les 1000 m³ d'air vont accepter une teneur en vapeur d'eau de dW=4,87-exW'. En calculant W' en fonction de e et t, selon les équations des droites représentées sur la figure 1, entre 0°C et -8°C:
ce qui entraîne:
La chaleur totale à soustraire à l'eau est:

t par 1000 m³ d'air à la température -t et dont l'humidité relative est e. En divisant cette chaleur totale par la chaleur de fusion, on en déduit la masse d'eau congelable dans les 1000 m³ d'air exprimée en kg correspondant à une capacité VI exprimée en litres et
Entre -8°C et -20°C, le même raisonnement conduit à:
Sur la figure 2 sont représentées les courbes de variation du volume d'eau congelable dans 1000 m³ d'air en fonction des températures et correspondant aux humidités relatives e=100%, 90%, 80%, 70%, 60%; 50%, 40%, 30%, et 20%.
L'invention prévoit comme variante l'établissement, comme lois de variation à introduire dans le régulateur-compensateur électronique, des courbes dont les équations seraient déduites de celle de la courbe réelle de variation de la teneur en vapeur d'eau par unité de volume d'air en fonction de sa température.
Une première réalisation du procédé apparaît sur la figure 3 représentant l'alimentation en eau d'une rampe de pulvérisation 1 par une moto-pompe de refoulement 2. Un ensemble de régulation-compensation électronique 3 va assurer le réglage du débit d'eau à congeler correspondant au débit d'air ambiant déterminé par sa vitesse normale à la section moyenne 5 du brouillard de gouttelettes, vitesse normale mesurée par le détecteur anémométrique 4 et le détecteur-girouette 6.
Dans cet exemple, le réglage du débit d'eau refoulée est obtenu par la vanne 7 disposée sur un by-pass 8. Cette vanne est actionnée par un servo-moteur 9 appelé organe de commande qui reçoit un signal électrique du régulateur-compensateur 3 faisant correspondre à chaque température et humidité relative de l'air, une valeur de consigne du débit d'eau selon les lois de correspondance représentées par les courbes 10 de la figure 2. La température de l'air ambiant est mesurée par le détecteur de température 11 et son humidité relative par le détecteur 13; leur signal électrique est transmis au régulateur-compensateur 3.
Un premier perfectionnement prévoit que le débit d'eau est contrôlé par le détecteur débit-mètre 12a qui le mesure et qui envoie un signal correspondant au régulateur-compensateur 3; ce dernier le compare à la valeur de consigne et traduit en signal de commande l'écart entre cette valeur de consigne, variant avec le froid total, et la valeur réelle mesurée par le débit-mètre 12a. Ce signal de commande est amplifié par le régulateur-compensateur 3 qui l'envoie sous forme d'ordre de commande au moteur d'entraînement 9 actionnant la vanne de réglage 7 afin d'apporter la correction nécessaire à l'annulation de cet écart.
Lorsque la température et l'humidité relative de l'air atteignent une valeur permettant la production de neige, le régulateur-compensateur 3 commande l'enclenchement ou le déclenchement tout-ou-rien de l'organe d'alimentation en eau qui est la moto-pompe de refoulement 2 dans la figure 3, mais qui peut être la vanne de réglage dans le cas d'une alimentation par gravité.
Sur la figure 4 est présenté un autre exemple d'alimentation en eau par refoulement assuré par une moto-pompe à débit variable obtenu par un variateur de vitesse de rotation 14. Ce dernier reçoit les ordres de commande du régulateur-compensateur 3 pour son enclenchement ou son déclenchement, pour sa variation de vitesse entraînant la variation de consigne du débit d'eau en fonction de la température et humidité de l'air, enfin pour la régulation du débit d'eau à une valeur de consigne donnée.
Dans le cas où la conduite d'eau est en circuit fermé avec un tronçon "aller" 15 et un tronçon "retour" 16, comme on le voit sur la figure 5, l'organe de réglage du débit d'eau peut être une vanne trois voies de répartition 17 actionnée par un servo-moteur 18, commandé par le régulateur 3.
En alimentation par gravité seule une vanne motorisée trois voies peut assurer la régulation, la variation du débit et l'alimentation des rampes de pulvérisation 1 ; il est possible également de lui adjoindre une ou plusieurs vannes motorisées qui seront commandées aussi par le régulateur-compensateur 3, par action continue ou discontinue.
Les moyens d'alimentation en eau par refoulement seront généralement implantés près des emplacements de captage d'eau. L'eau circulera dans une conduite entre ce point et la rampe de pulvérisation 1.
Dans l'exemple considéré, le régulateur-compensateur 3 assure la régulation du débit d'eau par action progressive avec un comportement proportionnel-intégral. Il est possible d'utiliser un système de régulation de débit à action discontinue "tout-ou-rien" ou "flottant", ou à comportement seulement "proportionnel" ou "intégral" avec ou sans comportement "dérivé". S'il est à action discontinue, on peut envisager que la course de la vanne de réglage puisse prendre des positions pré-déterminées correspondant à des valeurs de froid total déterminées; la variation se fera en escalier.
Comme on le voit sur la figure 6, le régulateur-compensateur 3 peut commander cumulativement l'ouverture ou la fermeture totale des vannes 19 disposées en parallèle de telle sorte qu'il ordonne par action tout-ou-rien sur les organes 20, l'ouverture d'un nombre de vannes 19 laissant passer un débit correspondant au froid total ambiant mesuré par les détecteurs 11 et 13.
L'ensemble de régulation-compensation électronique peut être constitué d'un seul appareillage assurant toutes les fonctions d'enclenchement ou de déclenchement des différents matériels, de régulation et de compensation pour le déplacement de la valeur de consigne du débit d'eau. Il peut être également constitué de plusieurs appareillages inter- connectés. Par exemple, la régulation du débit, les fonctions d'enclenchement ou déclenchement sont assurées par un régulateur auquel est associé un compensateur qui agit sur le pont de mesure du régulateur en lui fournissant la valeur de consigne selon les lois de correspondance. D'autres combinaisons peuvent être envisagées suivant les matériels utilisés.
L'ensemble de régulation-compensation est implanté soit à proximité de la rampe de pulvérisation 1, soit à proximité du système de pompage de l'eau. Les détecteurs de mesure sont placés sur ou dans l'élément objet de la mesure. La transmission des signaux de mesure se fait par conducteurs, par onde radio ou par onde lumineuse.
L'humidité relative est mesurée par le détecteur 13 qui envoie un signal électrique correspondant lequel va, après amplification, agir par l'intermédiaire d'un potentiomètre, sur le régulateur-compensateur 3 pour sélectionner la courbe convenable. Par exemple, si l'humidité relative mesurée est comprise entre 66 et 75% inclues, c'est la courbe 70% qui est sélectionnée. Il est possible, pour simplifier, de limiter le nombre de courbes par exemple, aux valeurs e=90%, 70%, 50%, 30%.
La mise en fonctionnement de l'installation s'effectue lorsque le débit d'eau pulvérisée pouvant être congelée sera, par exemple, d'au moins 25 litres/heure pour 1000 m³/h d'air. Sur la figure 2, on voit que les autres grandeurs peuvent être définies à partir de cette donnée. Pour l'exemple considéré, l'installation commence à fonctionner lorsque la température de l'air est de 0°C et que l'humidité relative est inférieure ou égale à 30%, ou encore lorsqu'à une humidité relative de 90%, la température s'abaissant, atteint -4,1 °C.
Lorsque la température atteint une certaine valeur (-tm) avec une humidité relative donnée, le débit d'eau congelable atteint une valeur maximale correspondant à la course maximum des organes de réglage tels que les vannes, ou correspondant à la vitesse maximale du variateur 14 (figure 4), ou à l'ouverture de toutes les vannes 19 (figure 6). Ce débit maximum restera constant pour les températures inférieures à -tm correspondant à l'humidité e=90%. Comme on le voit sur la figure 2, si l'on choisit des moyens de réglage permettant un débit maximum de 100 m³/h d'eau pulvérisé correspondant à un débit d'air de 1 000 000 m³ (soit 100 litres/heure d'eau pour 1000 m³/h d'air), la température à partir de laquelle est atteint ce débit maximum est -19,8°C pour e=30% ou -20,8°C pour e=90%.
Comme on le voit sur la figure 3, connaissant la section moyenne 5 du brouillard de gouttelettes et la composante Vu 21 normale à 5, de la vitesse réelle V 22 du déplacement de l'air ambiant, le débit d'air mélangé aux gouttelettes est égal au produit de cette section par la vitesse Vu.
Ce dernier peut être défini soit par évaluation approximative et considéré comme constant, soit par la détermination de la vitesse Vu 21 déduite de la vitesse V 22 par les mesures des détecteurs 4 et 6. Dans ce deuxième cas, la variation du débit d'air entraîne une variation de la valeur de consigne du débit d'eau qui se traduit par une translation parallèle à l'axe des débits des courbes de correspondance et de leur point de concours 23, comme on le voit sur la figure 2. La mesure de Vu 21, grandeur perturbatrice, commande par le régulateur-compensateur 3, le déplacement des courbes parallèlement à elles-mêmes.
Il est prévu d'utiliser un détecteur anémométrique permettant de mesurer directement la vitesse Vu 21.
Dans cet exemple, on a supposé que l'air se déplaçait parallèlement à la surface du sol. On peut également considérer un déplacement vertical de l'air ambiant; en effet, ce dernier est déjà provoqué naturellement par la différence de température qui est de 0°C dans la zone ou s'effectue la congélation et qui est de -t dans la zone près du sol. Il est possible d'augmenter la vitesse ascensionnelle de l'air en disposant des ventilateurs 24 en périphérie, comme on le voit sur la figure 3. Leur enclenchement ou déclenchement tout-ou-rien est commandé par le régulateur-compensateur 3 lors de la mise en route de l'installation. Le détecteur anémométrique mesure la vitesse ascensionnelle de l'air.
Lorsque la vitesse de déplacement de l'air ambiant est telle que le brouillard de cristaux est entraîné hors de la zone à enneiger, le détecteur anémométrique 4 commandera l'arrêt de l'installation ou interdira sa mise en fonctionnement.
Dans cet exemple de réalisation, la prise en compte du froid naturel total résultant de l'absorption de chaleur par l'air ambiant et par l'évaporation a conduit à mesurer la température sèche de l'air et son humidité relative. Une variante de l'invention prévoit de mesurer la température "humide" c'est-à-dire celle indiquée par un thermomètre dont le bulbe serait recouvert de gaze saturée d'eau et placé dans un flux d'air amenant en permanence de l'air ambiant sur la mèche de gaze pour entretenir le phénomène d'évaporation. Dans ces conditions le détecteur de température "humide" traduit le froid total dû aux échanges thermiques avec l'air et à l'evaporation. Ainsi à chaque valeur de la température "humide" correspond une quantité donnée d'eau congelable dans 1000 m³ d'air. Dans ce cas, une seule loi de correspondance représentée par une seule courbe est introduite dans le régulateur-compensateur 3. Le détecteur de température humide remplacera les deux détecteurs 11 et 13.
Pour améliorer la précision de ce système de régulation, on peut ajouter un détecteur de débit 12a qui envoie un signal au régulateur 3 pour qu'il contrôle la valeur du débit corrigé.
Un appareillage 36 décrit plus loin, assure l'enclenchement ou déclenchement des appareillages accessoires et notamment les moyens pour augmenter les performances de congélation. Il reçoit un signal de commande du débit-mètre 12a.
Comme on le voit sur la figure 16 le système de régulation peut être perfectionné en combinant le système de régulation décrit plus haut avec un détecteur de densité 12b de la neige. Le régulateur-compensateur 3 agit sur l'organe de réglage du débit d'eau (vanne ou variateur 14 de moto-pompe) de deux façons. La première consiste pour le régulateur-compensateur 3 à agir sur l'organe de réglage du débit, pour faire varier le débit d'eau en fonction du froid total ambiant et le volume d'air ambiant renouvete selon les lois de correspondance de la figure 2 en exploitant les signaux des détecteurs 4, 6, 11 et 13 conformément à la description qui a été faite plus haut. La deuxième consiste pour le régulateur-compensateur 3 à agir sur l'organe de réglage pour assurer la régulation du débit d'eau en fonction en outre d'une caractéristique de la neige, par exemple sa densité; le détecteur de densité de neige 12b fournit au régulateur-compensateur 3 le signal de la mesure effectuée qui sera comparé à une valeur de consigne de densité de neige déterminée, fixée à l'avance, et dont la différence sera traduite en signal de réglage en vue d'annuler cette différence. Le détecteur de débit 12a permet au régulateur-compensateur 3 de contrôler la valeur du débit réel. Ainsi il est possible d'introduire également une autre régulation du débit d'eau pour annuler tout écart entre la valeur réelle du débit mesuré par le débit-mètre 12a et la valeur indiquée par les courbes de correspondance 10 de la figure 2 comme cela a été décrit plus haut étant entendu que la régulation en fonction de la densité de la neige par exemple apportera la correction finale.
La présente invention comporte également un appareillage de fabrication de neige constitué d'une rampe de pulvérisation 1 représentée schématiquement sur les figures 3, 5 et 6. Cette rampe peut être constituée de plusieurs canalisations raccordées soit en dérivation et en antennes comme sur les figures 3, 5 et 6 soit d'un réseau maillé comme sur la figure 7. Elle peut être aussi constituée d'une seule canalisation disposée d'une façon rectiligne comme sur la figure 8 ou disposée en serpentin comme sur la figure 9 ou disposée selon toute autre configuration.
Cette rampe est disposée au-dessus du sol à une hauteur permettant aux gouttelettes de congeler durant leur chute au sol. La (ou les) canalisation est soutenue par un support en armature métallique ou par un câble porteur fixé à des pylônes ou à des escarpements rocheux comme on le voit sur la figure 10. Elle peut être implantée au-dessus d'une piste en étant portée par des câbles eux-mêmes amarrés à des pylônes comme on le voit sur la figure 11. Elle peut être implantée définitivement ou être amovible.
La neige ainsi fabriquée peut être stockée en un ou plusieurs amas pour être ensuite reprise par un dispositif de transport en vue d'être transférée sur les pistes. Elle peut être aussi fabriquée directement sur la piste comme on le voit sur la figure 11.
Comme on le voit sur la figure 12A la pulvérisation de l'eau est obtenue soit par des gicleurs 25 fixés sur la conduite d'eau soit comme sur la figure 12B, par des trous 26 de petit diamètre obtenus par perçage de la conduite. Pour éviter le gel dans les orifices et la canalisation, ceux-ci sont chauffés en permanence pendant la période de fonctionnement, par une résistance électrique 27 enroulée ou non autour de la canalisation. Son alimentation électrique est commandée à partir du régulateur-compensateur 3 par l'intermédiaire d'un dispositif de relayage-contacteur 28 représenté sur la figure 3. Après l'arrêt de l'installation un dispositif de temporisation permet de maintenir l'alimentation électrique de la résistance pendant un temps permettant à la canalisation de se vidanger totalement. La canalisation peut être enveloppée d'un revêtement de calorifugeage 29 comme représenté sur la figure 12B.
Comme on le voit sur la figure 3, pour éviter le gel de l'eau dans la rampe de pulvérisation on disposera la conduite d'eau de telle sorte que son profil ne comporte qu'un seul point bas à l'emplacement duquel sera disposée une vanne de vidange motorisée 30. Son organe de commande 31 l'ouvrira ou la fermera totalement en recevant un signal du régulateur-compensateur 3.
L'invention comprend aussi les perfectionnements permettant d'augmenter les performances de congélation. Il s'agit des ventilateurs 24 déjà décrits. Il peut être également installé une enceinte 32 représentée sur la figure 10, en filet à mailles fines ceinturant totalement ou partiellement la zone à enneiger afin de diriger verticalement le déplacement d'air et de protéger le brouillard de gouttelettes du vent qui pourrait l'entraîner hors de la zone à enneiger. Pour diminuer la durée d'état de surfusion des gouttelettes il est envisagé de diffuser des particules glaciogènes amenées en transport pneumatique par la canalisation 33. Le fonctionnement de ce dispositif est commandé par un appareillage 36.
Comme on le voit sur la figure 3 il est possible de faire varier la dimension des gouttelettes en injectant dans la rampe de pulvérisation 1 de l'air comprimé produit par le compresseur 34 dont l'enclenchement est assuré par le régulateur-compensateur 3. Ainsi au passage des orifices l'eau sera pulvérisée en gouttelettes plus ou moins fines selon la teneur en air du mélange eau-air. La production d'air comprimé s'effectue à débit constant ou variant en fonction du froid total. Ainsi, aux températures proches de 0°C pour obtenir des gouttelettes aussi petites que possible on injectera le débit maximum d'air comprimé. Par contre au-dessous d'une certain température il ne sera pas utile d'injecter de l'air comprimé. La variation du débit d'air comprimé sera commandée en fonction du froid total par le régulateur-compensateur 3 qui agira par action continue sur une vanne motorisée de réglage 35 ou par action discontinue sur une ou plusieurs vannes ou par enclenchement successif de plusieurs compresseurs.
Comme on le voit sur la figure 13, l'invention prévoit une variante pour assurer la commande des appareillages accessoires en utilisant comme information l'alimentation en eau des moyens de pulvérisation. Un détecteur de circulation d'eau, par exemple le débit-mètre 12a ou un autre débit-mètre ou un manomètre placé près des moyens de pulvérisation, est relié à un appareillage 36. Ce dernier sous l'action du signal du détecteur de circulation d'eau 12a commande l'enclenchement ou le déclenchement des dispositifs 24 et 33, de la vanne de vidange 30 de l'alimentation électrique de la résistance anti-gel 27 et du compresseur 34. Le réglage du débit d'air comprimé restera commandé par la régulateur-compensateur 3.
Selon les principes de fonctionnement ainsi décrits la présente invention prévoit le réglage du débit d'eau et de leurs moyens accessoires, des différentes canons à neige existants.
Comme on le voit sur la figure 14 le fonctionnement du ou des canons à neige à air comprimé 43 est rendu entièrement automatique grâce à l'ensemble de régulation-compensation 3. En bordure de la zone à enneiger sont implantées une canalisation d'eau 37 et une canalisation d'air comprimé 38 équipées de raccords 39 et 40 placés à intervalles réguliers sur lesquels sont raccordées des conduites souples 41 et 42 alimentant le canon à neige 43. A côté des canalisations, 37 et 38 est implanté un conducteur multipaire 44 le long duquel sont prévues à côté des raccords 39 et 40 des prises 45 sur lesquelles sont branchés des détecteurs de mesure 4, 6, 11 et 13. Ces derniers transmettent leurs signaux électriques de mesure à l'ensemble de régulation-compensation 3 qui agira su l'organe de réglage 7 du débit d'eau et sur celui du débit d'air comprimé 46 et qui assurera l'enclenchement ou déclenchement de la moto-pompe 2 et du compresseur d'air 47. Le réglage du débit d'air comprimé pourra également s'effectuer par l'action du régulateur-compensateur 3 qui enclenchera cumulativement, en fonction des températures et humidité de l'air ambiant, plusieurs compresseurs.
Comme on le voit sur la figure 15, un canon à neige à ventilateur 48 fonctionne également d'une façon entièrement automatique grâce à l'ensemble de régulation-compensation. Le ventilateur 49 crée le flux d'air d'entraînement des gouttelettes; il est actionné par un moteur électrique 50 ou par un moteur thermique. Le canon est alimenté en eau d'une façon identique à l'exemple de la figure 14. A côté de la conduite 37 est implanté également le câble multipaire 44 raccordant les détecteurs de mesure 4, 6, 11, 13 au régulateur-compensateur 3. Un câble électrique 51 assure l'alimentation du moteur 50 et d'eventuels accessoires du canon à neige 48. Sur les indications transmises par les détecteurs, le régulateur-compensateur 3 fait varier le débit d'eau. Il provoquera aussi l'enclenchement ou déclenchement du relais-con- tactour 52 permettant d'alimenter électriquement le câble 51.
Les différentes variantes de régulation-compensation et les différentes variantes d'alimentation en eau peuvent s'appliquer au fonctionnement des canons à neige existants qui peuvent être utilisés sur les pistes pour les enneiger directement mais qui peuvent aussi être utilisés pour la constitution d'une ou plusieurs tas de neige en un endroit choisi.
Il va de soi que sans sortir du cadre de l'invention on peut apporter des modifications aux formes d'exécution qui viennent d'être décrites.

Claims

1. Procédé de fabrication de neige par pulvérisation d'eau en gouttelettes, comprenant l'étape d'asservir au moins le débit d'eau à pulvériser et congeler au froid total ambiant mesuré, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de mesurer la vitesse et la direction de déplacement de l'air ambiant pour déterminer une valeur mesurée de volume d'air ambiant renouvelé, de détecter la valeur du débit d'eau et de régler automatiquement, par un appareillage de contrôle et de régulation, le débit d'eau par des moyens d'asservissement qui font correspondre à chaque valeur du froid total ambiant mesuré, selon des lois de correspondance, et à chaque valeur du volume horaire d'air ambiant renouvelé mesuré, une valeur dudit débit d'eau, et de régler également le débit d'eau en fonction de l'écart entre la valeur réelle du débit d'eau mesurée et la valeur du débit d'eau déduite desdites lois de correspondance faisant correspondre le débit d'eau au froid total ambiant et au volume horaire d'air ambiant renouvelé, en vue d'annuler ledit écart.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de mesurer une grandeur caractéristique de la neige fabriquée et de régler en outre par un appareillage de régulation le débit d'eau en fonction de l'écart entre la valeur réelle, mesurée de la grandeur caractéristique de la neige fabriquée et une valeur de ladite grandeur fixée à l'avance, en vue d'annuler ledit écart.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'appareillage de contrôle et de régulation commande en outre des moyens réglables additionnels sélectivement actionnables de fabrication de neige.

4. Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant un dispositif de fabrication de neige par pulvérisation d'eau, un dispositif commandable d'alimentation en eau (2) de ce dispositif de fabrication de neige, un dispositif détecteur de mesure de froid total ambiant (11, 13), et des moyens commandables de réglage (7, 17) du dispositif d'alimentation en eau (2) connectés au dispositif détecteur de froid total ambiant pour régler le débit d'eau pulvérisée, caractérisé en ce qu'il comprend un détecteur (12a) de mesure du débit d'eau pulvérisée, un dispositif (4, 6) détecteur de vitesse et de direction de déplacement de l'air ambiant pour déterminer une valeur de mesure du volume horaire d'air ambiant renouvelé, et au moins un appareillage de régulation (3) tenant compte de lois de correspondance entre le froid total ambiant mesuré et le volume horaire d'air ambiant renouvelé qui agit par action continue ou discontinue sur les organes de commande (9; 14; 18) des moyens de réglage (7; 17) du dispositif d'alimentation en eau (2) et sur l'enclenchement et le déclenchement du dispositif d'alimentation en eau (2).

5. Appareillage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le dispositif détecteur de mesure du froid total ambiant (11, 13) appartient à un groupe qui comprend les détecteures de mesure de la température de l'air ambiant associés à des détecteures de mesure de son humidité relative, et les détecteures de température humide dudit air ambiant.

6. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que l'appareillage de régulation (3) est d'un type dont le comportement appartient à un groupe qui comprend le comportement proportionnel, le comportement intégral, le comportement proportionnel-intégral et le comportement proportionnel-intégral-dérivé.

7. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une horloge de programmation, l'appareillage de régulation (3) recevant les signaux de l'horloge.

8. Appareillage selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un détecteur (12b) d'une grandeur caractéristique de la neige fabriquée.

9. Appareillage selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que l'appareillage de fabrication de la neige est du type à rampe de pulvérisation (1), comprenant une canalisation d'eau sur laquelle sont disposés des trous (26) ou des gicleurs (25) de pulvérisation et dont la disposition au-dessus du sol selon un motif déterminé appartient à un groupe qui comprend la pose au moins partielle sur un système de portiques, la pose sur pylônes et la suspension aérienne par pylônes et système de câbles, ladite canalisation comportant des moyens anti-gel constitués d'un revêtement de calorifugeage (29) sauf aux emplacements desdits trous ou desdits gicleurs, d'un câble chauffant (27) et d'au moins un point bas sur sa trajectoire d'où la vidange peut s'effectuer par au moins une vanne motorisée actionnée automatiquement (30).

10. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens (34) de calibrage des gouttelettes par injection d'air comprimé à pression convenable dans le dispositif de fabrication de neige pour être mélangé à l'eau à pulvériser.

11. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé par le fait que le dispositif de fabrication de neige (1) comprend des moyens d'accroissement du volume horaire d'air ambiant renouvelé constitués par au moins un ventilateur (24) ou par au moins un jet d'air comprimé et des moyens pour diminuer la durée de surfusion des gouttelettes constitués par des moyens de production et de diffusion (33) de particules glaciogènes dans le brouillard de gouttelettes.