CC BY
82
УДК 630*377.44
СНИЖЕНИЕ ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛЕСНЫХ ТРАКТОРОВ И ЛЕСОСЕЧНЫХ
МАШИН НА ПОЧВУ И НАСАЖДЕНИЯ И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
michael1@yandex.ru
Главными критериями оценки проходимости и маневренности лесных машинно-тракторных агрегатов являются минимальное воздействие на почву и напочвенный покров, подрост ценных древесных пород, корни и стволовую часть оставшихся расти насаждений. Вредное воздействие движителей колесных и гусеничных машин, работающих в лесу, характеризуются процессами и последействиями, которые представлены на схеме (рис. 1).
Известный тезис Г.Ф. Морозова «рубка - синоним возобновления» означает, что нельзя рубить лес такими способами, при которых не обеспечивается его успешное лесовосстановление. Затраты на лесовосстановление и успешность лесных культур находятся в прямой зависимости от того, что оставляют после себя лесозаготовители.
Отечественные лесозаготовители, в основном, вооружены громоздкой и тяжелой техникой. При машинной заготовке древесины применяются валочная машина ВМ-4, валочно-пакетирующая машины ЛП-19А, ЛП-19Б, валочно-трелевочная машина ВТМ-4, сучкорезные машины ЛП-30Б (ЛП-30Г), ЛП-49, ЛП-33 и ЛО-72, трелевочные тракторы гусеничные ТДТ-55,
ТТ-4М, ТЛТ-100 и колесные ЛТ-157.
На технологическое обслуживание одной валочно-пакетирующей машины требуется две сучкорезные и три-четыре трелевщика. Следовательно, в составе только одной бригады находится 6-7 единиц техники суммарной мощностью не менее 500 кВт и общей массой 100-120 тонн. Сосредоточение всей этой техники на лесосеке повергает природу в «стрессовое» состояние.
Вырубка после ухода лесозаготовителей представляет собой настоящее «побоище» человека с природой. Вся территория истерзана глубокой колеей и трелевочными волоками, на 90-93 % которой уничтожен подрост ценной породы (сосна, ель и др.). Уплотняется и минерализуется почва примерно на 65-70 % территории вырубки [8].
В современных условиях в роли лесозаготовителя выступают многочисленные арендаторы, которые не имеют ни специалистов лесного дела, ни специальной лесной техники. Они используют всякую подручную технику под девизом «минимум затрат - максимум прибыли» и этим самым наносят еще больший вред природе.
Рис. 1. Схема процессов и последствий воздействия применяемых технологий и машин на
лесосечных работах и расчистке вырубок
Лесовосстановителям оставляются вырубки, территории которых претерпевают существенные негативные изменения (см. рис. 1): снижение плодородия почвы; практически полное уничтожение поросли ценных древесных пород. Кроме этого территория вырубки насыщена пнями, корнями и погруженными в почву древесными остатками разного размера. Перед лесокультурниками стоит задача, путем системы определенных мер, снизить вредное воздействие лесозаготовительной техники на почву, снивелировать пятнистость в величинах параметров, характеризующих ее физико-механические и технологические свойства; произвести корчевание пней, удаление корней и порубочных остатков.
Корчевание пней еще больше усиливает негативные последствия сплошной концентрированной рубки. Вместе с выкорчеванными пнями удаляется плодородный слой почвы, движители корчевателей, в связи с превышением сопротивления пней их удалению касательной силы, развиваемой гусеницами трактора, буксуют и образуют глубокую колею, уплотняют и разрушают структуру почвы. После корчевки образуются подпневые ямы, которые затем при обработке почвы частично засыпаются, но все-таки остаются микропонижения, являющиеся зоной локального заболачивания, последующего вымокания и причиной гибели культур [1, 2, 5].
Теорией и практикой выработаны различные способы снижения вредного
воздействия тракторов и агрегатируемых с ними машин на почву, подрост ценных пород, остающийся на корню древостой и лесные культуры, которые можно представить в виде схемы (рис. 2).
Снижение уплотняющего воздействия движителей тракторов и агрегатных лесосечных машин достигается за счет уменьшения удельного давления, имеющего место в зоне контакта колес и части траков гусеничной ленты под опорными катками с почвой [3, 5].
К способам, снижающим вредное воздействие колесных движителей на почву, относятся применение широкопрофильных шин (600-700 мм) сверхнизкого давления (15-20 кПа), установка колес одинакового размера попарно по схеме «тандем» с приводом на каждое из них, быстросъемных эластичных гусеничных лент. Активный привод всех колес по схемам 4 к 4, 6 к 6 и 8 к 8 увеличивает силу тяги трактора до 40 %, то есть можно конструировать тракторы меньшей массы [2].
При применении быстросъемных гусеничных лент на колесных тракторах и агрегатных машинах снижается удельное давление в кратное число раз. Например, удельное давление колесного харвестера «Локомо-999» и форвардера «Вальмет-866К» (Финляндия) составляет соответственно 149 и 118 кПа. После установки гусеничных лент на каждую пару колес тан-демной тележки давление снижается до 36 и 31 кПа, то есть в 4,1 и 3,8 раза, и оно меньше допустимого значения (50 кПа).
Рис. 2. Схема способов снижения вредного воздействия техники на окружающую среду 64 Лесотехнический журнал 1/2012
Что касается гусеничных движителей, то снижение и выравнивание удельных давлений под опорными катками и в межкатковых ветвях гусеничной ленты возможно, применив ряд конструктивных решений. К этим решениям относятся обеспечение оптимального отношения расстояния между осями вращения соседних катков к шагу гусеницы, /¿/¿<1,7 [6], установка опорных катков в большем количестве и в два ряда в шахматном порядке, применение пневмометаллических гусениц.
Также имеют важное значение повышение сцепных качеств движителей с почвой, рациональная развесовка массы трактора (60 % на передний мост и 40 % на задний); модульный принцип построения агрегатных машин, состоящих из энергетического и технологического модулей, соединенных между собой шарнирно и установленных на индивидуальных активных движителях колесных или гусеничных; энергонасыщение тракторов с тем, чтобы выполнять технологические операции за счет мощности двигателя, передаваемой через движители и валы отбора мощности. Последнее снижает буксование движителей.
Большой ресурс в решении вопроса снижения вредного воздействия на окружающую природу заложен в разработке и широком применении комбинированных агрегатов, машин и рабочих органов. Они сокращают в кратное число раз количество проходов по площади и по одному следу.
Так харвестер заменяет валочную, сучкорезную машины, рабочего - раскряжевщика и подтрелевщик сортиментов, а в
паре с форвардером 5-7 агрегатных лесосечных машин, каждая из которых специализирована на выполнении только одной отдельной операции.
Харвестеры и форвардеры находят широкое применение не только на сплошных рубках, но и на многоприемных постепенных и рубках ухода (прореживание, проходные и санитарные рубки). Они, осуществляя сортиментную заготовку древесины, обеспечивают выполнение требований, как сохранность подроста не ниже 70-80 %, минерализация почвы не более 20 %, повреждения остающихся деревьев на корню не выше 3 % [7].
Культиваторы комбинированные КУН-4, ПРВМ-3 с приспособлением ПРВМ-11000, КСГ-5, КЛП-2,5 и ряд других, выполняющих одновременно уход в междурядьях и рядах лесных культур, то есть количество проходов сокращается в два раза. А это очень важно, поскольку движители трактора перемещаются на малом расстоянии от рядков культур, производя каждый раз уплотнение почвы и ухудшая условия роста растений.
Еще большее значение приобретает отказ от корчевания пней и переход на удаление надземной части их на уровне поверхности почвы или ниже на глубине до 20-40 см. В этом случаи пни удаляются различными способами - скусывание, срезание, высверливание, фрезерование в радиальном направлении или дробление вдоль волокон. В каждом из этих способов пни удаляются за счет энергии двигателя трактора, передаваемой через вал отбора мощности [5].
В результате исключаются разруше-
ние структуры и уплотнение почвы, удаление верхнего слоя и затрат, связанных с очисткой выкорчеванных пней от почвы, погрузкой и вывозом их за пределы территории, а также работы по планировке поверхности. Территория превращается в поле, позволяющее применять тракторы не только лесные, но и общего сельскохозяйственного назначения разного класса тяги, производить сплошную обработку почвы дисковыми и фрезерными орудиями, создавать лесные культуры параллельными рядами с заданной шириной междурядий.
Таким образом, существует достаточно много способов снижения и даже исключения вредного воздействия на окружающую среду при выполнении лесозаготовительных работ. Все способы сводятся к совершенствованию применяемых и созданию новых прогрессивных технологий и перспективных средств механизации, а также к повышению профессионального уровня работающих в лесном комплексе.
Библиографический список
1. Бартенев И.М. Испытания лесо-культурных машин в горных лесах // Лесо-хоз. инф. 1967. № 17. С. 7-9.
2. Бартенев И.М., Винокуров В.Н. Экологизация технологий и лесной техники // Лесное хоз-во. 1992. № 4-5. С. 5-7.
3. Бартенев И.М., Прядкин В.И. К вопросу удельного давления гусеничного трактора на почву // Лесное хоз-во. 1996. № 4. С. 47-49.
4. Бартенев И.М. О совершенствовании конструкции гусеничного движителя лесных тракторов // Новые технологии и устойчивое управление в лесах Северной Европы: международ. науч. конф. Петрозаводск, 2001. С. 21-23.
5. Конструкция и параметры машин для расчистки лесных площадей: монография / И.М. Бартенев, М.В. Драпалюк, П.И. Попиков [и др.]. - М.: Флинта: Наука. 2007. 208 с.
6. Ляско М.И., Рубенчик Е.В. Влияние ¡к/1 и схемы подвески опорных катков на распределение удельных давлений по длине гусеницы // Реф. сб., серия «Тракторы, самоходные шасси и двигатели, агрегаты и узлы». М.: 1979. Вып. 7. С. 78-85
7. Набатов Н.М. Методические рекомендации по применению постепенных рубок в Центральном экономическом районе Европейской части СССР. - М.: 1982. 32 с.
8. Санников Ю.Г., Баринцев А.С. Сравнительная оценка влияния на почву агрегатов на гусеничной и колесной базе // Лесохимия и подсочка. 1981. № 5. С. 1516.
