CC BY
75
К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»
Выводы. Представленная логистикоматематическая модель и принцип ее последовательной реализации позволяет найти оптимальные решения при планировании и управлении производственной транспортнотехнологической и коммерческой деятельностью лесопромышленного комплекса с
учетом локальных интересов отдельных производственных или коммерческих структур и общих корпоративных целей комплекса. Информационное обеспечение системы позволяет установить происхождение и наличие сертификации исходного сырья на каждом этапе логистической сети.
МОБИЛЬНАЯ КАНАТНО-РЕЛЬСОВАЯ ТРЕЛЕВОЧНАЯ УСТАНОВКА (МКРТУ)
Ф.В. СВОйКИН, студент лесоинженерного факультета СПбГЛТУ им. С.М. Кирова,
И.В. ГРИГОРьЕВ, проф. каф. лесопромышленных производств СПбГЛТУ им. С.М. Кирова, д-р техн. наук
По данным Федерального агентства по лесному хозяйству на 2010 г., на территории Северо-Западного федерального округа (СЗФО) запас спелых и перестойных лесонасаждений, возможных для эксплуатации, составляет 39,3649 млн м3. Значительная часть этого запаса находится на территориях, неудобных для проведения лесосечных работ по почвенно-грунтовым и рельефным условиям. К таким территориям относятся площади с переувлажненными и заболоченными поч-во-грунтами, а также площади, относимые к холмисто-грядовым рельефам. Традиционная система машин лесозаготовительных предприятий, базирующаяся на тяжелых, колесных или гусеничных, лесопромышленных тракторах и машин на их базе, не может обеспечить эффективного освоения таких труднодоступных лесосек, что, наряду со слаборазвитой дорожной сетью, приводит к тому, что использование расчетной лесосеки за 2010 г. по СЗФО составляет в среднем 40,56 %. Причем, наиболее низкие показатели приходятся на области, имеющие наибольший процент заболоченных и переувлажненных участков, а также участков с пересеченным рельефом. Это Республика Коми - 27,2 %, Мурманская область - 12,5 %; Псковская область - 31,7 %. Известно, что недоиспользование расчетной лесосеки приводит к накоплению перестойных древостоев, являющихся повышенным источником опасности лесных пожаров, а также возникновения очагов поражения вре-
svoykin_fv@mail.ru дителями и болезнями. Кроме этого, лесозаготовки и деревопереработка традиционно занимают значительный удельный вес в экономике субъектов СЗФО. Это позволяет утверждать, что невозможность проведения эффективных лесозаготовительных работ существенно снижает экономическую отдачу от фазы лесозаготовок и увеличивает себестоимость готовой продукции деревопереработки из-за необходимости закупки сырья далеко за пределами региона, что увеличивает транспортную составляющую себестоимости.
В последние годы указанная проблема встала весьма остро. Это связано, во-первых, со значительным повышением среднемесячных температур в зимнее время года, что привело к невозможности освоения лесосек на переувлажненных и заболоченных почвогрунтах, традиционно разрабатываемых в зимний период, во-вторых, с истощением запасов спелого леса в удобных для разработки лесных массивах, расположенных на равнинных сухих площадях.
Особо следует подчеркнуть экологический аспект проведения лесосечных работ в условиях заболоченных и переувлажненных почво-грунтов и холмисто-грядовых рельефов. Известно, что биогеоценозы на указанных площадях являются особо ранимыми и чувствительными к сильной экологической нагрузке, каковой, безусловно, являются лесосечные работы. Вместе с тем, первейшим требованием к лесопользованию является его
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 1/2013
137
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
неистощительность, а в перспективе и обязательное способствование расширенному воспроизводству лесных ресурсов - процессу непрерывного расширения производительной способности лесных биогеоценозов, задачей которого является получение через оборот рубки двух кубометров древесины там, где раньше был взят один.
Как было отмечено раньше, на экосистему лесосеки существенное влияние оказывает не только способ и интенсивность рубки, но и принятая система машин, режимы их работы. Многочисленные исследования отечественных и зарубежных ученых показывают, что движители лесозаготовительных машин, включая трелевочные тракторы, разрушают структуру почво-грунта лесосек, повреждают корневую систему оставляемых на корню деревьев, что в перспективе приводит к водной и ветровой эрозии лесных почво-грунтов, развитию заболачивания, усыханию оставляемых на корню деревьев главных пород, смене пород на малоценные - мягколиственные, и другим негативным и, зачастую, необратимым процессам.
Вышесказанное показывает, что для повышения эксплуатационной и экологической эффективности лесозаготовительного производства в условиях труднодоступных лесосек необходимо использовать новые системы машин и обосновать режимы их работы для получения возможности достижения экологического и экономического оптимумов показателей эффективности лесосечных работ.
Стратегией развития лесного комплекса Российской Федерации на период до 2020 года предусмотрено развитие глубокой переработки древесины, для чего потребуется освоение новых лесных массивов с ритмичной в течение года поставкой древесного сырья потребителям. Вновь осваиваемые лесные массивы расположены в удаленных районах со слабо развитой транспортной инфраструктурой и характеризуются большой долей сла-бонесущих грунтов, заболоченной и труднодоступной местностью. Одним из вариантов освоения таких лесных массивов с ритмичной заготовкой древесины в течение года является применение мобильных канатных устано-
вок на лесозаготовке. Канатные трелевочные установки используют, как правило, в горных условиях. В то же время за рубежом идет интенсивное развитие конструкций канатных трелевочных установок для равнинных условий. В качестве примера, свидетельствующего об интересе к канатным трелевочным установкам для рассматриваемой цели, является сообщение о готовящемся проекте «Экологические технологии для лесозаготовок на болотных местностях Республики Беларусь, Республики Польша на основе канатных установок». Основная задача данного проекта - внедрение новых технологий на основе канатных установок чешской фирмы «Larix» для трелевки древесины из труднодоступных по проходимости мест. Отечественной промышленностью мобильные канатные установки не выпускаются, но ранее были разработаны и испытаны в горных условиях опытные образцы установок на автомобильных шасси, опыт создания которых предусматривается использовать при разработке технологии и конструкции мобильных канатных установок для равнинной и пересеченной местности со слабонесущими и заболоченными грунтами.
Использование канатных трелевочных установок является одним из наиболее перспективных способов повышения экологической безопасности лесосечных работ для наиболее ранимых равнинных лесных экосистем - переувлажненных и заболоченных лесных участков [1].
Однако известно, что применение канатных установок на трелевке резко снижает общую производительность на лесосечных работах. Это особенно касается заболоченных и переувлажненных лесосек, которые обычно имеют малые запасы леса на гектаре и небольшие площади [1].
Имеющиеся технические решения по снижению трудоемкости канатной трелевки, например [2], принципиально не решают проблемы значительных трудозатрат на обслуживание мачт и канатной оснастки, а также их оперативного перемещения с пасеки на пасеку.
Для подвозки древесины от подножья горных лесосек к лесовозным дорогам в се-
138
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»
Рис. 1. Общий вид мобильной канатно-рельсовой трелевочной установки: 1 - рельсы. 2 - каретка (транспортное положение). 3 - 2 лебедки для перемещения каретки, установки и сбора рельс (в «голове» бункера стационарная, в «хвосте» - передвижная)
Рис. 3. Выдвижение рельс
редине прошлого века успешно применялись канатно-рельсовые дороги (КРД) [3].
Современные тяжелые колесные и гусеничные трактора не позволяют осуществлять заготовку древесины на слабонесущих переувлажненных грунтах IV и V категорий
[4].
В статье предлагается техническое решение, позволяющее использовать все достоинства КРД для трелевки древесины в условиях заболоченных и переувлажненных лесосек.
Компоновка: на грузовой платформе МАЗ-7313 (рис. 1) устанавливается порталь-
ный подъемник (с телескопическими вставками, увеличивающими длину вылета стрелы) (1) и съемная платформа-бункер (2).
Наличие съемной платформы-бункера позволяет располагать оборудование для трелевки (находящееся в бункере) на поверхности земли, что упрощает приведение в рабочее состояние системы.
В бункере находится (рис. 2) технологическое оборудование для трелевки: рельсы.
Принцип работы установки. Автомобиль подъезжает к месту, далее которого тракторная трелевка невозможна (граница
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 1/2013
139
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
Рис. 4.Образование рельсовой дороги
Рис. 5. Подтаскивание хлыста к автомобилю
заболоченного участка местности). Далее происходит спуск бункера на землю (спуск бункера осуществляется по принципу спуска бункера мусоровозом). После спуска бункера на землю из него выдвигаются рельсы (рис. 3). Выдвижение рельс происходит посредством переносной автоматической лебедки (расположенной в бункере). Изначально пачка рельс скреплена канатом (выполненном в виде ремня с отверстиями под крюки). Канат окольцовывает пачку рельс вдоль, сужаясь по мере уменьшения пачки. Лебедка извлекается из бункера (предварительно опущенного на поверхность земли), устанавливается на
укрепленную подставку, расположенную непосредственно на поверхности земли, затем крепится к стволу дерева при помощи троса. Далее происходит растаскивание рельс посредством лебедки (рабочий цепляет трос за второй снизу модуль рельс, лебедка сматывает трос - происходит выдвижение модуля рельс и так далее, пока КРД не будет развернута). Рельсы укладываются и утрамбовываются под действием вышележащих рельс. Модули рельс соединяются между собой по типу соединения ж/д шпал.
Затем происходит растаскивание рельс посредством лебедки (рабочий цепляет трос
140
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
Рис. 8. Технология разработки труднодоступных лесосек МКРТУ
за второй снизу модуль рельс, лебедка сматывает трос - происходит выдвижение модуля рельс и так далее, пока КРД не будет развернута) Рельсы укладываются и утрамбовываются под действием вышележащих рельс. Модули рельс соединяются между собой по типу соединения ж/д шпал.
Далее рельсы разъезжаются, образуя рельсовую дорогу (рис. 4) длиной до 100 м.
Затем по рельсам движется канатная каретка, которая с помощью тросов подтаскивает хлысты (деревья), сваленные предварительно при помощи бензопил к автомобилю-базе, где происходит их дальнейшая обработка (очистка от сучьев, раскряжевка) (рис. 5), а затем погрузка на лесовоз с гидроманипулятором. К каретке сбоку приварено «ушко» (от 1 до 3), к которому прикрепляется трос. Трелюемый хлыст прикрепляется к другому концу троса.
Принцип работы КРД представлен на рис. 6. Каретка движется от бункера к лесосеке, откуда происходит забор и подтаскивание хлыстов к бункеру (холостой ход), затем ка-
ретка движется от лесосеки к бункеру (рабочий ход).
После завершения трелевки каретка «снимается» с каната, этим же канатом с помощью лебедки «собираются рельсы» (рис. 7). Завершение работы и сбор технологического оборудования в бункер происходит обратно процессу разборки: подтаскивание каретки к лебедке в бункере и установка в транспортное положение (вертикальное, рис. 2), сбор пачки рельс (сначала в бункер при помощи лебедки помещаются наиболее удаленные участки дороги, затем - ближние) (рис. 7). В завершение в бункер помещается мобильная лебедка.
Предложенная система имеет существенные преимущества по сравнению с известными видами трелевки: большую мобильность (по сравнению с канатной трелевкой), рельсы оказывают меньшее давление на грунт (возможность работы установки на грунтах со слабой несущей способностью (в болотистой местности), что способствует меньшей деформации лесного настила) (по сравнению с трелевкой тракторами).
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
141
