CC BY
311
Необходимые системы лесозаготовительной техники должны обосновываться в соответствии с природно-производственными условиями лесозаготовительного предприятия и экологическими стандартами, основываясь на результатах, полученных при подготовке технологического процесса, включающего в себя решение задач, позволяющих определить состав машин и механизмов, обеспечивающий оптимальные режимы работы техники и позволяющий повысить производительность.
Библиографический список
1. Пошарников Ф.В., Черных А.С. Концепция развития лесообрабатывающих
производств. Наука и образование на службе лесного комплекса // материалы международной научно-практической конференции 26-28 октября 2005 г. Т. 2. / ВГЛТА. - Воронеж, 2005. С. 232-235
2. Пошарников Ф.В. Стратегические направления развития специальных лесных технологий // Успехи современного естествознания, 2003. № 2. С. 70-73.
3. Пошарников Ф.В., Черных А.С. Лесопромышленное производство в XXI веке // Вестник Центрально-черноземного регионального отделения наук о лесе Академии естественных наук ВГЛТА, Вып. 4. Ч. 1. 2002. С. 206-213.
4. Технология и оборудование лесопромышленных производств / Патякин В.И. [и др.] - СПб.: СПбГЛТА, 2009. 362 с.
УДК 631.53.023
СПОСОБЫ, ПРИСПОСОБЛЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ СБОРА ШИШЕК, ЛЕСНЫХ СЕМЯН И ПЛОДОВ (СОСТОЯНИЕ, ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ) Л. Т. Свиридов, Т. Л. Свиридов, Р. В. Маньков, Д. А. Новицкий, Н. А. Хорольский
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
уа. nda88 @yandex.ru
Важным условием создания высокопродуктивных устойчивых искусственных лесных насаждений в нашей стране является обеспечение лесокультурных работ семенами древесных и кустарниковых пород с улучшенными наследственными свойствами и хорошими посевными качествами. Стоимость семян и плодов с учетом сбора и предварительной их очистки составляет значительный удельный вес во всем комплексе лесовосстановительных
работ. Поэтому снижение затрат на производство семян является наиболее важной задачей. Обеспечить высокую производительность, снизить затраты на сбор семенного материала возможно лишь при широком внедрении средств механизации для заготовки, предварительной обработки, переработки и последующей сортировки семян.
Сбор и обработка лесных семян являются одним из важнейших фаз техноло-
гического процесса в лесном хозяйстве, а лесные семена одним из основных средств лесохозяйственного производства, которые дают возможность проводить искусственное восстановление лесов в нашей стране.
Научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими организациями разработаны приспособления и технические средства для сбора и обработки семян и плодов хвойных и лиственных пород. Наиболее трудоемкими являются технологические операции, связанные с заготовкой лесосеменного сырья. До настоящего времени большинство работ по заготовке шишек, плодов и семян с растущих деревьев в основном проводится вручную или с применением простейших приспособлений и технических средств. Разработка средств механизации намного отстает от уровня механизации других лесохо-зяйственных работ.
В предлагаемой статье рассматриваются способы, приспособления и технические средства для сбора шишек, лесных семян и плодов основных лесообразующих пород, которые используются как в нашей стране, так и за рубежом [1].
Заготовка лесосеменного сырья. В нашей стране ежегодно проводятся лесо-восстановительные работы на площади 250...300 тыс. га, а реконструкция и создание защитных насаждений - около 100 тыс. га. Для их выполнения требуется большое количество семян, общий объем заготовки которых составляет более 1000 тонн, в том числе 60 тонн семян мелкохвойных пород (сосна, ель, лиственница, пихта и др.) [3]. Хвойные породы являются наиболее ценными для лесного хозяйства,
доля которых при создании лесных культур равна 80-83 %. В перспективе планируется увеличение заготовки семян хвойных пород.
Лесосеменное сырье заготавливают:
а) с поверхности земли (плоды дуба, бука, ореха, каштана, яблони, груши, иногда крылатки клёнов, ясеней, ильмовых, орешки липы и др.);
б) с поверхности воды (ольха);
в) по насту (липа, ясень зеленый и
др.);
г) с поваленных деревьев (шишки сосны, ели, лиственницы и плоды некоторых лиственных пород - ясень, клен и др.);
д) с растущих деревьев (шишки и плоды большинства видов древесных и кустарниковых пород).
Сбор лесосеменного сырья с поверхности земли и воды. Крупные плоды (желуди, плоды каштанов, орехов, яблони, груши, айвы, орешки бука, крылатки клена остролистного, плоды граба, ильмовых пород и др.) после их созревания собирают с поверхности земли. В урожайные годы, в насаждениях, предназначенных для заготовки семян, под кронами деревьев вырубают подлесок и расчищают площадь от захламленности, что облегчает сбор и увеличивает производительность труда, а также позволяет собрать валовый урожай в 2-2,5 раза больше. При заготовке необходимо иметь удобные сумки, емкости для ссыпания семян и транспортировки лесо-семенного сырья.
С водной поверхности собирают семена ольхи черной. Для этой цели из прутьев или соломы устраивают специаль-
ные преграды в местах, где скапливается большое количество семян. Лесосеменное сырье вылавливают специальными ковшами или сачками и помещают в емкости (корзины, деревянные ящики с мелкими отверстиями и др.), позволяющие стекать воде. Семена подсушивают, очищают и сортируют. Собранные семена подлежат немедленному высеву [1, 8].
Сбор шишек и плодов с поваленных деревьев. Сбор лесосеменного сырья с поваленных деревьев проводят в период рубки насаждений (в порядке главного, реже - промежуточного пользования). Этот способ применяется для древесных пород, у которых шишки или плоды после созревания долгое время висят на дереве и не раскрываются.
При заготовке лесосеменного сырья на лесосеках обязательно соблюдение простейших требований селекции: отбор высокопроизводительных насаждений, которые подлежат рубке в урожайные годы (временные лесосеменные участки -ВЛСУ). Рубку таких насаждений приурочивают к срокам заготовки семян; предварительная селекционная оценка насаждения с отметкой и последующим удалением минусовых и больных деревьев, с которых сбор шишек и плодов запрещается.
Сбор лесосеменного сырья с поваленных деревьев может выполняться:
а) вручную. За одним вальщиком следуют два сборщика шишек и плодов, строго соблюдая правила безопасной работы (сбор запрещается проводить ближе 50 м от срубаемого дерева). Для снятия шишек и плодов с поваленных деревьев используют очесыватели, снабженные сет-
ками, секаторы, гребни, щетки, крючки, перчатки Сонина и др. (рис. 1);
б) шишкосборщиком. При сборе шишек можно использовать шишкосбор-щик конструкции И.И. Соромотина (рис. 1, г). Он имеет довольно простую конструкцию: вращающийся барабан с эластичными лопастями длиной 200-300 мм. Барабан приводится во вращение с помощью электромотора, мощность которого должна быть не менее 500 Вт или бензинового двигателя. Под барабаном крепится желоб с приемником для шишек из проволочной или веревочной сетки. Приспособление весит 6-8 кг.
Рабочий подносит шишкосборщик к кроне и заглубляет его на 30-40 см. Лопасти вращающегося барабана, ударяя по ветвям, сбивают шишки, которые падают в лоток или скатываются в шишкоприемник. Сбор шишек и плодов с поваленных деревьев - самый дешевый и производительный [1, 6].
Сбор шишек и плодов с растущих деревьев и кустарников. Процесс сбора лесосеменного сырья с растущих деревьев является очень трудоемким и дорогостоящим. Его можно проводить без подъема и с подъемом в крону дерева.
Сбор шишек и плодов с растущих деревьев и кустарников без подъема в крону. Сбор шишек и плодов с кустарников выполняется, как правило, вручную, стоя на земле или с использованием простейших приспособлений - лестниц-стремянок. При этом применяют специальные сумки, перчатки Сонина, секаторы, сучкорезы, крючки и т.д.
Плоды, легко отделяющиеся от ветвей кустарников, ошмыгивают руками в брезентовых рукавицах или обивают и укладывают в корзины или на подостланные
пологи. Если плоды нельзя достать руками, их стряхивают или ошмыгивают крючками, сбивают при помощи палок, хлыстов, тростей.
в г
Рис. 1. Приспособления для очесывания и срезания шишек и плодов: а - гребень для очесывания шишек; б - грабли-щетки; в - приспособления, срезающие шишки и плоды; г - шишкосборщик И.И. Соромотина
Сбор шишек и плодов с высоких деревьев проводят различными способами: очесыванием, отрыванием, срезанием, откусыванием, откручиванием, спиливанием, стряхиванием, сбиванием.
При заготовке шишек и плодов очесыванием и обрыванием используют специальный гребень конструкции Ё.П. Вер-ховцева (рис. 1, а) [1].
Гребень выполнен из стали толщиной 2-3 мм с 4-мя зубьями, изогнутыми под углом 70°, шириной у основания 15 мм и такими же просветами. Гребень крепится
на шест или штангу длиной 5-7 м. С.Д. Канковский предложил грабли-щетки (рис. 1, б), выполненные из двух деревянных пластин (230x45x30 мм), с установленными в них 12-ю металлическими зубьями (диаметром 4 и длиной 155 мм), которые изогнуты в противоположные стороны. Такими граблями-щетками работают в двух направлениях при движении вверх и вниз.
Использование срезающих приспособлений основано на том, что их рабочие органы имеют острые края (лезвия), кото-
б
а
рыми подрезаются ножки шишек или плодоножки плодов (рис. 1, в).
Сюда относятся секаторы, резаки с серповидными и фигурными ножами, секатор-крючок, который подгибает ветки крючком, а шишки и плоды срезают суживающимся разрезом движением от себя и на себя. Эти приспособления крепятся на шестах, а шишки и плоды после обрезания собираются с земли вручную. Для заготовки шишек сосны на лесосеменных плантациях, когда высота дерева небольшая, Н.И. Мамонов предложил съемник, который имеет следующее устройство и принцип работы. Открытая сверху и снизу коробка, у которой одна грань металлическая и имеет У-образный вырез с заостренными краями, остальные три грани из любого легкого металла. Такая коробка крепится на штанге длиной около 6 м. К нижней ее части прикрепляется сборник для шишек. Движением съемного приспособления вверх шишки отделяют от ветвей, и они попадают в шишкоприемник. Если шишки не попадают в У-образный вырез, то пользуются находящимся в плоскости выреза отсекателем в виде железной пластинки, один конец которой постоянно оттягивается пружиной вниз. При движении вниз прикрепленной к отсекателю капроновой нити отсекатель защемляет шишку. Весит приспособление 0,4 кг без штанги.
При заготовке шишек часто используется приспособление откручивающего типа, которое имеет шишкозахват в виде двух губок. После захвата шишки через валик в штанге от электродвигателя шиш-козахват приходит во вращение, в результате чего ножка шишки скручивается и от-
деляется от ветки. Масса такого приспособления 8,5 кг, захват шишки и откручивание производится с земли с помощью тяг.
Шишко-плодосъемник отряхивающего типа представляет собой штангу, внутри которой закреплен вал с эксцентрическим грузом в верхней части. Над грузом приспособлена вилка, прижимаемая перед стряхиванием шишек и плодов к плодоносящей ветке, за счет вибрации происходит отряхивание шишек и плодов
[1, 4].
Все приспособления, применяемые для сбора шишек, лесных семян и плодов без подъёма в крону, традиционные и практически заменить чем-либо новым не представляется возможным ввиду их простоты. И для повышения эффективности сбора семенного материала предполагается использование секаторов различных конструкций с удлиненными штангами, а также применением современных средств механизации (электро- и мотопривод) в конструкциях плодоотделителей.
Сбор шишек и плодов с подъемом в крону. Заготовка шишек и плодов с растущих деревьев - трудоемкий и дорогостоящий вид работы. В настоящее время учеными и практиками разрабатываются, испытываются и внедряются различные приспособления, машины и механизмы для сбора лесосеменного сырья в кроне дерева. Все существующие варианты подъема в крону можно объединить в две основные группы: подъем в крону по стволу дерева, подъем в крону с помощью различных подъемников.
Подъем сборщиков в крону по стволу дерева. Подъем сборщиков в крону по стволу дерева на значительную (20-25 м) высоту требует большого физического усилия, максимальной осторожности, больших затрат времени. Особенно это относится к заготовке шишек хвойных пород, деревья которых характеризуются хорошей очищаемостью от сучьев, а семена созревают в октябре-ноябре.
Это отодвигает сроки заготовки ле-сосеменного сырья на зимние месяцы, когда сборщики сталкиваются с большими трудностями при подъеме в крону. Для подъема в крону по стволу дерева используют индивидуальные приспособления (рис. 2). Обычно они крепятся к обуви сборщика с помощью ремней с обязательным использованием поясов безопасности. Я. Гайлис (ЛатНИИЛХ) предлагает конструкцию древолазного чокера (рис. 2, а) для подъема в крону дерева с хорошо очищенным от сучьев стволом. Такое приспособление состоит из когтей, которые крепятся к ноге сборщика, и подъемных лаз, закрепляющих сборщика при подъеме вверх. Древолазное устройство находит применение в спелых насаждениях на лесосемен-ных участках. Приспособление состоит из двух подножек, двух чокеров (крепежных тросов) и пояса безопасности. Нижний конец чокера соединяется с подножкой замком карабином, верхний (длиной примерно 3 м) петлей обхватывает ствол дерева. Подножки изготовлены из металла и имеют вид туфель. Впереди к ним прикреплены упоры, которые прочно упираются в ствол, создавая устойчивое положение ног рабочего при подъеме и спуске съемщи-
ков. За одно движение съемщик перемещается на 30-40 см и одновременно перемещает свободную петлю крепежного троса, второй трос постоянно натянут. Масса приспособления Я. Гайлиса равна 7,7 кг.
ЛатНИИЛХом разработано древо-лазное устройство "Белка". Оно состоит из металлических подножек, которые крепятся к ногам с помощью ремней (рис. 2, б). Передвижной захват представляет собой изогнутый стержень шестигранного сечения, на задней части которого нарезана зубчатая рейка. Передняя часть захвата облицована резиной. Подъем на дерево осуществляется перестановкой одной подножки над другой. Устойчивое положение съемщика обеспечивается за счет опоры, прикрепленной в передней части подножки. Сучья на стволе не мешают подъему, а в кроне подъем лучше продолжать без приспособления. Рабочий должен быть снабжен поясом безопасности, петля от которого передвигается поочередно по стволу дерева. Масса комплекта составляет 8,6 кг. Несколько измененные конструкции приспособлений (древолазы карельские - ДК-1) предлагает Карельский филиал АН СССР и ЛитНИИЛХ [4].
Немецкий лесничий для подъема в крону по стволу предложил приспособление, которое получило название рама Цемпфунда (рис. 2, в). Оно состоит из деревянной рамы с тремя перекладинами: верхней, средней и нижней. Верхняя и средняя перекладины имеют с внутренней стороны округленные вырезы, обитые резиной и кожей. Верхняя передвижная перекладина может закрепляться на любом расстоянии от средней в зависимости от
диаметра дерева и положения съемщика по отношению к стволу дерева. На нижней перекладине закреплены ременные стремена. Первоначально снимается верхняя перекладина, рама вставляется как мерная вилка, затем закрепляется верхняя перекладина с зазором около 3 см свободного
передвижения рамы по столу. Сборщик вставляет ноги в стремена, закрепляет пояс безопасности, обхватывает ствол руками и подтягивается вверх по стволу с рамой на ногах. При выпрямлении тела рама перекрещивается и нижняя перекладина упирается в ствол дерева.
ж з и
Рис. 2. Древолазные устройства: а - древолазный чокер, б - древолазное устройство «Белка», в - рама Цемпфунда для подъема на дерево, г - велоподъемник, д - подъемный стул, е - веревочная лестница, ж - древолазы ДК-1, з - шарнирная телескопическая лестница-стремянка TeleVario, и - ножные крюки для подъема на дерево
г
Сборщик повторяет подобные движения, поднимаясь вверх по стволу. При перенесении тяжести тела на нижнюю перекладину приемщик может устойчиво находиться в кроне. Такое приспособление целесообразно применять для подъема на деревья с высоко поднятой кроной и стволами, хорошо очищенными от сучьев.
Широкое применение этого приспособления ограничивается выбором дерева по диаметру из-за размеров рамы, а также требуемым большим физическим напряжением сборщиков. На принципе работы рамы Цемпфунда немецкий проф. Муштер разработал оригинальное приспособление - подъемный стул (рис. 2, д). Конструкция состоит из двух рам, изготовленных из легкого материала. Прижатые планки рам облицованы резиновыми накладками. К верхней раме шарнирно прикреплена большая лесенка; нижняя рама имеет широкую опорную площадку и крепится к поясу съемщика. Во время подъема съемщик переходит с лесенки на опорную площадку и обратно, перемещая при этом попеременно свободную раму. Возможность применения этого приспособления ограничена размерами рамы, однако подъем по стволу осуществляется с меньшей нагрузкой. Шведская фирма "Патент" разработала подъемное устройство велоподъ-емник (рис. 2, г). Он представляет две подножки из легкого металла, которые закрепляются на ногах съемщиков. Подножки имеют стойки, которые в верхней части закрепляются на стволе с помощью стальной ленты, ниже которой расположен стволовой упор, облицованный резиной. При подъеме на дерево съемщик попере-
менно перемещает подножки, шаг перемещения равен примерно 25-30 см. Возможность применения этого приспособления ограничивается наличием неотмерших сучьев.
Для подъема в крону в зависимости от высоты дерева широко используются переносные многозвеньевые приставные лестницы, изготавливаемые из легких сплавов. У таких лестниц отдельные секции соединяются между собой шарнирно, легко транспортируются и монтируются поочередно при подъеме в крону. Работают двое рабочих: один передвигается по стволу вверх, другой находится на земле и помогает монтировать лестницу. Масса 1 м такой лестницы составляет 1,9-2,0 кг. На монтаж лестницы и передвижение по стволу и в кроне затрачивается 15-20 мин. Подобные лестницы целесообразно использовать на заготовке семян и черенков с плюсовых деревьев. Например, шарнирная телескопическая лестница TeleVario (рис. 2, з) с 4-мя удлинителями стоек оснащается штырями оснований стоек для работы на грунте, дополнительными опорами в верхней части стоек и навесной площадкой для ног. Длина опор регулируется, что позволяет использовать лестницу на неровных поверхностях. Позволяет осуществлять работы на высоте 6,35 м. Длина в сложенном состоянии - 1,6 м. Вес - 18 кг. Соответствует высоким требованиям безопасности. Может перемещаться одним рабочим-сборщиком шишек на ле-сосеменной плантации [9].
Инженер Драхла (Польша) сконструировал деревянную лестницу длиной 4-6 м, которая при помощи различных
приспособлений перемещается и закрепляется в кроне. Примерно на этом же принципе основана лестница конструкции лесничего Ново-Петровского лесхоза Московского управления лесного хозяйства М.М. Невзорова.
В последние годы в Чехословакии (ЧССР) инженером Касалицким разработано подъемное устройство "Штангенциркуль-ный подъемник", принципиально сходное с древолазным устройством "Белка". Даль-НИИЛХом разработан дерриконовый подъемник, при помощи которого осуществляется подъем сборщика к кроне дерева. Подъемник состоит из телескопической стрелы, лебедки с канатом, хомута и беседки. Обслуживается двумя рабочими и легко переносится в разобранном виде. Масса подъемника 34,5 кг, высота подъема - 12 м [1].
Древолазы ДК-1 (рис. 2, ж) служат для подъема на деревья диаметром 15..70 см. Комплект состоит из двух крепежных тросов с подножками (для правой и левой ноги) и предохранительного поясного ремня. На одном конце крепежного троса длиной 3 м и диаметром 5 мм закреплен металлический крюк, на другом предохранительный конус. При подъеме рабочий заводит трос за ствол дерева, опирается одной ногой на подножку, затем поднимает вторую ногу с подножкой на 0,3.0,4 м вверх. Скорость подъема на дерево 3 м/мин, масса комплекта 10 кг [3]. Фирма "Лесснаб", Республика Карелия, изготавливает ножные крюки для подъема на дерево (рис. 2, з) [10].
Анализ древолазных устройств показывает, что применение большинства из них ограничено деревьями с хорошей
очищаемостью ствола от отмерших сучьев. Это затрудняет их применение на лиственных и некоторых хвойных (ель, пихта, лиственница) деревьях. Из них можно выделить наиболее эффективные древолазы ДК-1 и велоподъёмник. И для деревьев низко расположенной кроной и плохой очищаемостью от отмерших сучьев пригодно древолазное устройство «Белка».
Подъем в крону дерева с помощью различных подъемных механизмов. Инженер П. Матоушков (ЧССР) предложил способ подъема в крону с помощью гибких подвесных лестниц, изготовленных из различных материалов (веревки, капрона и др.) с деревянными подножками (рис 2, е)
[4].
Веревка (шнур) с помощью пистолета или специального ружья перебрасывается через выбранный сук, подтягивают лестницу и закрепляют нижний конец веревки (шнура) к стволу дерева. Подъем сборщика в крону по такой лестнице требует больших физических усилий, т.к. она прогибается, поворачивается вокруг оси и рабочему приходится переносить значительную часть веса своего тела. В настоящее время наша промышленность выпускает различные конструкции подъемных механизмов. Как правило, монтируются они ни автомобилях и тракторных шасси, оборудованных гидравлическими или тросовыми приводами. Наибольший интерес представляют подъемники АПГ-12 (рис. 3, а), МШТС-2М (рис. 3, б) [1].
Особенностью конструкции этих подъемников является складывающаяся мачта (стрела), которая состоит из двух шарнирно соединенных элементов. В кро-
ну поднимаются две люльки с 1 рабочим в каждой. С целью повышения производительности и экономической эффективности подъемников инженер Е.Н.Шахов предлагает при сборе семян в насаждениях с высотой деревьев не более 10-12 м и широкими междурядьями (лесосеменные плантации) на мачте увеличить до 8 число люлек для сборщиков. Также возможно
использовать подъёмник для сбора шишек ПСШ на базе трактора ДТ-75 М (рис. 3, в). На стреле смонтированы две корзины для рабочих на специальных механизмах раз-движения. Они позволяют регулировать расстояние между ними в пределах 6.. .10 м. Это позволяет охватывать большую площадь без передвижения базового трактора. Высота подъёма составляет до 8,5 м.
в г
Рис. 3. Подъемные механизмы для подъема в крону: а - гидроподъмник АПГ-12, б - монтажная машина МШТС-2М, в - подъёмник для сбора шишек ПСШ, г - двухъярусная платформа для сбора шишек
В лесных насаждениях с большой высотой деревьев рекомендуются подъемники, предназначенные только для вертикального подъема, типа ТВ-15 и ТВ-26,
которые состоят из пяти выдвигающихся стальных секций. Эти подъемники пока не находят широкого применения при сборе лесосеменного сырья из-за низкой манев-
б
а
ренности и большой трудоемкости в процессе приведения их в рабочее положение. Их можно использовать для заготовки ле-сосеменного сырья в редких древостоях с ровным рельефом местности. Украинский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации для заготовки шишек сосны на лесосеменных плантациях рекомендует двухъярусные платформы на базе трактора T-16M, которые одновременно затаривают собранные шишки (рис. 3, г). Шишки отделяются от дерева с помощью специального захватного устройства, которое позволяет отрывать их от побегов. Через улавливающее и направляющее устройство с помощью пневматического привода от компрессора, установленного на шасси трактора, шишки транспортируются в специальную тару. Такая технология обеспечивает сбор шишек на плантациях с применением средств механизации, удобства работы, полный сбор урожая с деревьев без их повреждений и одновременное затаривание шишек [1, 2].
В США для сбора шишек лжетсуги или пихты дугласовой, достигающей 100 м высоты, где неприемлемы разработанные наземные способы сбора, в опытных целях применялся спуск в крону дерева с зависшего вертолета по веревочной лестнице в специальной кабине.
В Швеции делались попытки заготавливать лесосеменное сырье при спуске в крону сборщиков в брезентовых корзинах на тросах с использованием воздушного шара.
Лесоустроители Сибири предложили для заготовки шишек кедра использовать
воздушную струю, образуемую винтами вертолета. Высокая стоимость летного часа летательных аппаратов и трудность управления ими в условиях лесных массивов сильно удорожают стоимость семян [1].
Большинство используемых подъёмных механизмов дают возможность сбора семенного материала с деревьев высотой до 15 м. Применение этих устройств для работы на больших высотах ограничивается рельефом местности, низкой маневренностью и большой трудоёмкостью приведения в рабочее состояние. Перспективными техническими решениями для совершенствования подъёмных механизмов является использование механизмов раз-движения люлек для сборщиков и увеличение их количества, а также использование пневматических устройств сбора семенного материала. При больших уклонах использование подъёмных механизмов опасно и приходится обходиться древолаз-ными устройствами.
Вибрационный и пневматический методы заготовки лесосеменного сырья. Издавна для отряхивания использовали примитивные орудия (деревянный колот с резиновой или войлочной прокладкой и др.). Описанные выше способы заготовки лесосеменного сырья являются в основном ручными, при которых используются различные приспособления и вспомогательные механизмы, позволяющие сборщику подниматься на дерево или проникать в крону деревьев.
При механизированном способе (вибрационном и пневматическом) применяются специально созданные установки
или машины. Вибрационный метод заготовки лесосеменного сырья широко используется при заготовке шишек кедра сибирского, корейского и лиственницы сибирской, а также при заготовке плодов яблони, груши, шелковицы и косточковых пород. Заготовку семян этим методом следует проводить в ясную сухую безветренную погоду во второй половине дня, когда шишки подсыхают и семена выпадают на подостланный полог.
Для этой цели используют вибрационные машины ВСО-1 (рис. 4, в) на базе
самоходных шасси Т-16 М; ВСО-1, ВО, навешиваемых на навесную систему тракторов ДТ-75, Т-40А; «Кедровка ЕК» - на базе экскаватора ЭО-2621; «Кедровка-КТ» - на базе валочно-пакетирующей машины «Дятел-2» на тракторе ТДТ-55 и др. Вибрационная установка ВСО-1 имеет раму, присоединяемую к навесной системе трактора, стрелу со штангой, на конце которой подвешен вибратор с захватами. Привод вибратора осуществляется от гидромотора НШ-46УЛ [5].
в г
Рис. 4. Вибрационные и механические устройства заготовки лесосеменного сырья: а - сбор лесосеменного сырья с помощью воздушного шара, б - машина для отряхивания шишек "Кедровка-Е", в - виброустановка ВСО-1, г - машина ССМ-1
Стрела представляет собой сварную конструкцию и служит для установки вибратора и подъема его на определенную высоту. Внутри стрелы проложены маслопроводы гидравлического оборудования привода вибратора. Вибратор подвешен к стреле стальным канатом, охватывающим шарниры, что дает возможность вибратору во время работы установки отклоняться в любой плоскости в зависимости от кривизны ствола дерева в месте захвата.
При работе оператор сначала устанавливает стрелу с вибратором на необходимую высоту. Затем подъезжает к дереву до упора подушки захвата в ствол и закрепляет челюсти захвата с помощью гидроцилиндров. При включении гидравлического двигателя вращение его вала через клиноременную передачу передается подпружиненным дебалансам, которые придают дереву колебания. Работа вибратора не должна продолжаться более 60 с. При колебании плоды или семена падают вниз. Частота колебаний составляет 5-20 циклов в секунду. Максимальная высота обрабатываемых деревьев должна быть не менее 25 м при диаметре ствола не более 40 см [2].
В настоящее время для механизированного вибрационного метода заготовки лесосеменного сырья применяют несколько модификаций установки "Кедровка-Е", которые монтируются на базе колесных тракторов типа ЮМЗ-6 и МГЗ. Установки обеспечивают отряхивание 80-90 % шишек с деревьев [8].
"Кедровка-Е" состоит из поворотной колонны, стрелы, гидроцилиндров для управления, направляющей штанги, кор-
пуса, вибратора и захвата лап. Работа установки заключается в следующем. Стрелой корпус, вибратора подводят к дереву и с помощью гидроцилиндра прочно захватывают ствол дерева лапами. Включают в работу гидромотор вибратора и за счет вращения дебалансов создают колебания ствола с амплитудой 5...12 мм и частотой до 15 Гц. Колебания передаются в крону дерева, в результате чего шишки отрываются от веток дерева и падают на землю. Для сбора падающих шишек под деревом перед началом работы расстилают капроновую сетку или устанавливают наклонные тенты из прочной ткани. Установку обслуживает один человек. С помощью ее за смену можно произвести сбор шишек с 200 деревьев при диаметре от 180 до 600 мм.
Для сбора в садах плодов сливы, вишни, черешни, абрикоса выпускается стряхиватель плодов ВС0-25 "Стрела". Он может собирать плоды семечковых и оре-хоплодовых пород, идущих на переработку. Производительность при сборе плодов с применением вибрационной машины ВСО-25 "Стрела" повышается по сравнению с ручным сбором в 3-4 раза, а прямые затраты снижаются на 45-55 % [1].
Для пневматического сбора лесосе-менного сырья используют машины ССМ-1 и ее модификации (рис. 4, г). Основное назначение машины - это сбор семян саксаула и черкеза с растущих деревьев и кустарников. Однако ее можно успешно использовать для сбора семян ильмовых [7].
Принцип работы машины основан на использовании воздушного потока всасывающего действия. Отрыв семян от ветвей
и их сбор осуществляется сильной струей воздуха путем сбивания или отсасывания. Машина агрегатируется с трактором Т-40, Т-40А и МТЗ всех модификаций. Привод рабочих органов осуществляется от вала отбора мощности трактора посредством клиноременной передачи.
Основными узлами машины являются: рама, система привод (редуктор, ремни и шкивы), вентилятор, всасывающий воздуховод, циклон, гибкие шланги и семенные наконечники. Машина ССМ-1 работает следующим образом. При подъезде к дереву рама машины переводится из транспортного положения в рабочее. Гибкие шланги с наконечниками подводятся к дереву и оператор-тракторист включает вал отбора мощности. Наконечники гибких шлангов вводятся в крону дерева до соприкосновения с шишками и плодами. Отрываемые воздушным потоком от ветвей, они всасываются через наконечники и гибкие шланги, а затем транспортируются в циклон (сборник семян), где происходит процесс разделения семян и их оседание в бункере. Поток воздуха с мелкими частицами через воздуховод поступает в вентилятор и выбрасывается наружу. При наполнении бункера вентилятор останавливают, открывают крышку, ссыпают семена в мешки и отправляет на специальные пункты для их дальнейшей очистки от примесей. Производительность машины ССМ-1 при обслуживании тремя рабочими 40-50 кг в смену.
При применении вибрационных установок "Кедровка-Е" и др. наблюдается обдирание коры в местах захвата дерева. Что в свою очередь может привести к его
ослаблению или гибели. В связи с этим необходимо устранить недостаток, так как вибрационные установки обеспечивают высокую производительность труда.
С учетом крепления плодов клена, ясеня, ильмовых, черкеза, саксаула и др. для их сбора наиболее эффективно применение установок пневматического действия. В перспективе представляется создание модульных приставок с высокой мощностью всасывания на тракторы с невысокой энергоёмкостью для сбора семенного материала деревьев и кустарников.
Заключение
Представленный в статье аналитический обзор способов, приспособлений и технических средств для сбора шишек, лесных семян и плодов свидетельствует о том, что лесосеменное сырье заготавливается различными способами: с поверхности земли, воды, по насту, а сбор шишек и плодов осуществляют с поваленных деревьев. С растущих деревьев и кустарников шишки и плоды можно собирать без подъёма и с подъёмом в крону. Использование приспособлений и технических средств зависит от способа сбора. Для заготовки лесосеменного сырья применяют традиционные инструменты: скребки, грабли, крюки, секаторы, сучкорезы. На участках, где сбор без подъёма в крону невозможен и применение подъёмных механизмов затруднено, используют древолаз-ные устройства. Их использование зависит от наличия отмерших сучьев дерева. Применение подъёмных машин обеспечивает большую производительность и сбор с бо-
лее высоких деревьев. Но возможность их использования зависит от рельефа местности и рентабельности их работы. Применение вибрационных устройств обеспечивает высокую производительность, но ограничивается повреждением коры некоторых видов деревьев. Использование пневматических устройств дает возможность быстрого сбора лесных семян с одновременным затариванием. Применение этих устройств в сочетании с традиционными инструментами как грабли, очесыватели уменьшают время сбора, возможно их использование для сбора с пологов семян и плодов. Перспективным направлением является использование пневматических устройств в сочетании с подъёмными механизмами.
В перспективе будет идти развитие постоянных плантаций лесосеменных культур с улучшенными наследственными и генетико-селекционными признаками, что позволит в некоторой степени более полно решить вопросы механизации сбора лесосеменного сырья как одного из трудоемких видов работ в лесном хозяйстве. Поэтому в настоящее время наиболее распространенным способом заготовки лесосе-менного сырья является сбор с поваленных деревьев во время главной рубки леса.
Библиографический список
1. Попов В.К., Смогунова Т.С., Свиридов Л.Т. Заготовка и переработка лесосеменного сырья. - Воронеж: ВГЛТА,
1997. 60 с.
2. Свиридов Л.Т. Вершинин В.П. Технологии, машины и оборудование в лесном хозяйстве. - Воронеж: ВГЛТА, 2002. 312 с.
3. Зенин В.Ф., Казаков В.И. Технология и механизация лесохозяйственный работ / Под. ред. В.Г. Шаталова. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. 320 с.
4. Баранов А.И. Машины и оборудование для лесного хозяйства. - Гослесиз-дат., 1962. 380 с.
5. Винокуров В.Н., Силаев Г.В. Лесо-хозяйственные машины и их применение.
- М.: МГУЛ, 1999. 234 С.
6. Машины и механизмы лесного хозяйства и садово-паркового строительства / Под ред. В.Н.Винокурова. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. 400 с.
7. Гуряков М.В., Поляков Н.Н. Малогабаритная сельскохозяйственная техника.
- Машиностроение, 1994. 96 с.
8. Метальников М.С. Практикум по лесохозяйственным машинам. - М.: Лесн. пром-сть, 1975. 191 с.
9. Шарнирная телескопическая лестница-стремянка [Электронный ресурс]. URL: http://www.lessnab.karelia.ru/lestctr.htm.
- Загл. с экрана.
10. Оборудование для лесосеменных плантаций [Электронный ресурс]. URL: http://www.lessnab.karelia.ru/podderev.htm.
- Загл. с экрана.
