Том 20, № 4 (2023)
Статьи
Технологические схемы использования мини-тракторов на рубках ухода за лесом
Аннотация
Цель исследования — опробовать в реальных условиях и предложить производству ряд технологических схем использования мини-тракторов в качестве трелёвочных механизмов на рубках ухода за лесом. Одним из достоинств этого вида техники на выборочных рубках является возможность трелёвки древесины без разрубки технологических коридоров. Другое достоинство — это сохранение живого напочвенного покрова и верхних горизонтов почвы в процессе трелёвки заготовленной древесины на прицепном устройстве. В качестве трелёвочного механизма был использован опытный образец мини-трактора МТР-1, созданный при участии студентов и преподавателей Уральского государственного лесотехнического университета. В работе представлены результаты трёхлетних испытаний опытного образца трелёвочного мини-трактора МТР-1 на проходных рубках в насаждениях искусственного и естественного происхождения. Опробован ряд схем беспасечной технологии лесосечных работ. Сделан вывод, что при выборе схемы разработки лесосеки этим способом необходимо учитывать конфигурацию отведённого в рубку участка, его рельеф, наличие прогалин, лесных и грунтовых дорог. Установлено, что при проведении всего комплекса лесозаготовительных работ одним человеком реальная производительность мини-трактора на трелёвке леса составляет 3,0—3,5 м3/смену. В случае трелёвки крупных сортиментов и с целью снижения площади соприкосновения их с поверхностью рекомендовано осуществлять этот процесс по подкладочным деревьям. Дистанционное управление лебёдкой позволило эффективно использовать мини-трактор в качестве самоходной лебёдки на начальном этапе разработки лесосеки, сократить время погрузки сортиментов на погрузочное устройство и увеличить объём заготовленной древесины до 4 м3/смену. Кроме того, это устройство по времени позволило синхронизировать работу двух человек на операциях, с одной стороны связанных с рубкой деревьев и заготовкой сортиментов, с другой — с их трелёвкой и штабелёвкой. При таком варианте бригадой из двух человек объём заготовленной древесины составляет 7,5 м3/смену и сокращается время освоения лесосеки.
1-27
Экспериментальное определение коэффициента полнодревесности усовершенствованной плоской сплоточной единицы
Аннотация
Эффективное использование пропускной способности сплавного хода зависит от ряда факторов, но основным моментом является организация сплава круглых лесоматериалов в сплоточных единицах, имеющих высокие транспортно-эксплуатационные показатели. Разработана плоская сплоточная единица, которая характеризуется малой осадкой, высокой жёсткостью и высоким коэффициентом полнодревесности. Для оценки степени использования разработанной плоской сплоточной единицей пропускной способности сплавного хода необходимо определить её коэффициент полнодревесности. Определение коэффициента полнодревесности плоской сплоточной единицы в зависимости от диаметра в верхнем отрезе круглых лесоматериалов, из которых собираются ряды сплоточной единицы, реализовано экспериментальным путём. Для рационального выполнения экспериментальных работ была построена функциональная схема проведения эксперимента, на основании которой сформировали матрицу планирования опытов, учитывающую все факторы, влияющие на эксперимент. Опыты проводились на моделях усовершенствованной плоской сплоточной единицы, а в последующем полученные экспериментальные и расчётные данные для моделей переводились пропорционально на плоские сплоточные единицы натуральных размеров. На основании полученных расчётных данных в отношении усовершенствованной плоской сплоточной единицы натуральных размеров был построен график зависимости её коэффициента полнодревесности от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе. Построенный график показывает, что при увеличении диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе, из которых собираются ряды усовершенствованной плоской сплоточной единицы, коэффициент полнодревесности уменьшается. В свою очередь, наибольшая интенсивность изменения коэффициента полнодревесности присутствует при изменении диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе от 10 до 30 см. Так как плоские сплоточные единицы изготавливаются из круглых лесоматериалов с диаметром в верхнем отрезе 10—40 см, а при данном диаметре лесоматериалов усовершенствованная плоская сплоточная единица имеет наибольший коэффициент полнодревесности, то выполнение сплава лесоматериалов в данной сплоточной единице будет, безусловно, обеспечивать высокую степень использования пропускной способности сплавного хода и способствовать увеличению объёмов поставки древесины потребителям водным транспортом.
28-44
Теплопроводность снежного покрова и физические процессы, происходящие в нём под влиянием температурного градиента
Аннотация
Снег как дорожно-строительный материал представляет собой совокупность фаз вещества одной природы, но разных агрегатных состояний. Снег как полотно пути есть сложная пространственная система, которая в топологическом плане определяется как полирельефная, полизональная, полислоистая, полидисперсная среда. В природных условиях снеговой покров находится под воздействием различных температурных условий по высоте. Верхние слои находятся под влиянием непрерывно меняющейся температуры наружного воздуха, нижние слои соприкасаются с почвой, имеющей в зимнее время температуру, значительно более высокую и устойчивую, чем температура воздуха. Наличие разности между температурами верхнего и нижнего слоёв обуславливает протекание в снеговом покрове процессов, связанных с различной упругостью водяных паров, насыщающих пространство над снежными зёрнами. Из нижних слоёв, имеющих обычно более высокую температуру и, следовательно, более высокую максимальную насыщенную упругость водяных паров, происходит перемещение паров в верхние слои, где температура, а также упругость паров меньше. Для уточнения зависимости коэффициента теплопроводности от плотности в зоне больших значений плотностей авторами поставлены исследования по изучению тепловых свойств снега различной плотности, которые проводились в МГТУ им. Н. Э. Баумана и стали продолжением начатых ранее разработок [1]. При постановке исследования авторами были намечены две основные задачи: обнаружение процесса возгонки и сублимации в снежном массиве, находящемся в неоднородном температурном поле, с последующим выявлением количественной стороны этого процесса и интенсивности его протекания в зависимости от плотности снега. Также определялся коэффициент теплопроводности снега различной плотности.
45-73
Исследование надёжности модульной системы пожаротушения на базе форвардера Амкодор-2661
Аннотация
Лесные пожары были и продолжают оставаться серьёзной мировой глобальной проблемой. В связи с этим проектирование современных машин для борьбы с огнём в лесу является актуальной задачей. Статья посвящена исследованию надёжности модульной системы пожаротушения на базе форвардера на стадии проектирования с использованием методов механики разрушения и теории возможностей. Во введении приведено обоснование и представлен ряд преимуществ использования колёсных форвардеров в качестве базовых машин для установки систем борьбы с лесными пожарами. В первой части статьи представлены основные уравнения силового подхода механики разрушения, связывающие коэффициент интенсивности напряжений с длиной трещиноподобного дефекта. Вязкость разрушения и длина дефекта рассмотрены как гауссовские случайные величины, наибольшее действующее напряжение представлено как нечёткая переменная с неизвестным законом распределения. Аналитические зависимости для оценки надёжности получены как оценка верхних и нижних границ значений вероятности безотказной работы. Реальное значение вероятности данного показателя находится внутри этого интервала. Во второй части статьи представлена оценка вероятности безотказной работы на примере конструкции несущей рамы модульной системы пожаротушения на базе форвардера Амкодор-2661. Интенсивность напряжений в конструкции определена с применением метода конечных элементов, проведён расчёт для варианта наличия в материале конструкции дефекта в виде краевой трещины. Вычислен интервал значений вероятности безотказной работы, на практике важно знать наибольшее значение вероятности отказа и, соответственно, наименьшую — наиболее обеспеченную — вероятность безотказной работы конструкции. Предложенный метод может быть использован для оценки показателей надёжности элементов конструкций лесных машин при ограниченной статистической информации о нагруженности.
74-88
Анализ технических и технологических решений очистки лесосек от порубочных остатков
Аннотация
Очистка лесосек от порубочных остатков является важной и необходимой завершающей операцией лесосечных работ. При этом у лесозаготовителей она считается излишне затратной, и достаточно часто её выполняют «из-под палки», особенно если исполнители данной операции в дальнейшем не занимаются работами по лесовосстановлению. Не менее часто представители лесничеств, на землях которых производятся лесосечные работы, уделяют качеству выполнения данной операции чрезмерное внимание. В результате в ряде регионов штрафы, выписываемые лесозаготовителям за некачественную очистку лесосек, являются обычным явлением. Это связано не только с плохой организацией или качеством работ на данной операции, но и с различным трактованием лесничими и руководством лесозаготовителей требований нормативной документации. В данной обзорной статье выполнено обоснование возможности использования концепции «бережливого производства» к операции очистки лесосек с точки зрения всех этапов лесозаготовительного производства (лесосечных работ, транспорта леса, лесоскладских работ, лесовосстановительных работ). Отмечены перспективы дальнейшего эффективного использования порубочных остатков, в т. ч. в качестве биотоплива. Рассмотрены способы сбора порубочных остатков, при проведении лесосечных работ в зависимости от их технологии и системы используемых машин.
89-138
Исследование влияния и распределения порошкообразного гидролизного лигнина в древесном наполнителе на эксплуатационные и эстетические характеристики пластика без применения связующего
Аннотация
В данной работе изучены композиции, изготовленные в различных соотношениях из порошкообразного гидролизного лигнина и древесных наполнителей (опилки сосны и берёзы). Исследуемые композиции предлагаются к использованию с целью получения пластика без связующих веществ. Обнаружено влияние содержания гидролизного лигнина на эксплуатационные и эстетические свойства получаемого пластика при его распределении в древесном наполнителе с последующей пьезотермической обработкой. Были установлены рациональные композиции исходного пресс-сырья, обеспечивающие необходимое соотношение эксплуатационных показателей, таких как прочность при изгибе и водопоглощение за 24 ч. Оценка эстетических показателей изготовленных материалов была выполнена с использованием сканографий и с помощью анализа получаемых цветовых моделей. Результаты анализа цветовых и бинарных изображений образцов из различных композиций, как лицевой поверхности, так и внутреннего продольного среза, показали, что не получается достигнуть полной дифференциации порошкообразного гидролизного лигнина в древесном наполнителе. Механическое распределение колерующего агента в полученной композиции не позволяет получать однотонные цветные изделия. Установлено, что неравномерность распределения оказывает влияние на эксплуатационные свойства получаемого пластика.
139-159
Экспериментальная оценка состояния дорог Карелии, подверженных активному воздействию лесовозного транспорта
Аннотация
Практически во всех лесных регионах транспортная сеть автомобильных дорог общего пользования является неотъемлемой частью логистических цепочек лесозаготовок, и её состояние в значительной степени влияет на эффективность лесной отрасли целом. Подавляющая часть древесины в Республике Карелия перевозится автомобильным транспортом — лесовозами. При этом порядка 85 % по протяжённости транспортировки осуществляется по дорогам общего пользования. Лесовоз, относящийся к тяжеловозным транспортным средствам, оказывает существенное влияние на состояние дороги. Особенно сильно это воздействие проявляется в весенний и осенний период, когда грунты земляного полотна переувлажнены и потеряли часть своей несущей способности. В данный период дорожное покрытие подвержено наибольшему повреждению, характер которого требует изучения с целью планирования и организации своевременного ремонта. В статье рассмотрены результаты диагностики состояния сети автомобильных дорог Республики Карелия с наиболее интенсивным движением лесовозного транспорта на наличие дефектов и их размеров. Проведён анализ количественной оценки различных разрушений. Разобраны причины появления основных деформаций. Определена протяжённость дорог, находящихся в нормативном и ненормативном состоянии.
160-173


