обоснование выбора машин, применяемых для разработки проблемных лесосек
Кузнецов А.В. (ПетрГУ, г.Петрозаводск, РФ)
The possibility of enhancing the effectiveness of logging companies, through the use of the lumber in difficult natural conditions of production machinery such as skidding-processor machine (TPM).
Эффективность работы лесозаготовительного предприятия во многом определяется производительностью лесных машин на транспортно- переместительных операциях (трелевке) в различных природно-производственных условиях. На практике производительность лесотранспортных машин напрямую зависит от их проходимости и как следствие от категорий почво-грунтов, их увлажнения и рельефа местности. Здесь проходимость можно рассматривать, как способность машин совершать движение с определенной силой тяги и энергоемкостью процесса без нарушения (или при допустимом нарушении) плодородия лесной почвы и возможностью преодоления различных препятствий (пней, валунов, валежника) [1, 2, 3,5].
Трелевка в основном осуществляется тракторами с колесным или гусеничным движителем, кроме этого на транспортировке древесины могут применяться канатные установки различных конструкций и воздушно-трелевочные средства (аэростаты и вертолеты) [4]. Тракторы мобильны, трелевка с их помощью, как правило, дешевле и эффективнее. Тракторами трелюют деревья и хлысты за комли или вершины в полупогруженном (полуподвешенном) положении или сортименты в полностью погруженном положении. Колесные тракторы используют на трелевке в лесосеках с хорошей несущей способностью грунтов при среднем расстояний трелевки около 1000 м, что позволяет, в свою очередь, уменьшить протяженность лесовозных усов. Гусеничные трактора применяются на лесосеках с недостаточной несущей способностью грунтов и небольших расстояниях трелевки (до 500 м). На уклонах более 26о тракторы не используются из-за возможного нарушения смазки двигателя, эрозии почвы и увеличения опасности опрокидывания. Трелевка канатными установками производится на лесосеках, где применение тракторов невозможно или затруднено. В основном канатные установки используются в заболоченной, горной местности и на слабых грунтах. Трелевка канатными установками осуществляется наземным, полуподвесным или подвесным способами. Установки могут быть с несущим и без несущего каната. Применение безаэродромных летательных аппаратов на трелевке леса является дорогим видом первичного транспорта леса и оправданным лишь при значительной стоимости заготавливаемой древесины (в частности древесины кедра).
Как уже отмечалось выше, основную проблему для лесозаготовителей представляют лесосеки, где существенно ограничена проходимость колесных и гусеничных трактов. Это лесосеки с преобладающими грунтами 3 и 4 – ой категорий, в том числе участки с наличием болот и местность с горным рельефом (уклоны более 26о). Применение тракторов, особенно с колесным движителем на такой местности затруднено или невозможно. Ситуация усугубляется тем, что в связи с развитием сортиментной технологий лесозаготовок все больше лесозаготовительных предприятий используют многооперационные машины в составе комплексов харвестер+форвардер, оснащенных как правило колесным движителем [5, 6]. В то же время выпуск гусеничных тракторов типа ТДТ-55, оснащенных тросочокерным оборудованием, прекращен или ограничен. Применение этих тракторов, способных благодаря наличию у них лебедки с тросочокерным оборудованием подтрелевывать пачки древесины с труднодоступных участков, позволяло решить проблему резкого падения проходимости на определенных участках лесосеки, в том числе и при сортиментной заготовке, когда в состав систем машин: харвестера и форвардера включался трактор типа ТДТ-55.
Для решения этой проблемы ряд производителей предлагают современные машины и механизмы для работы в трудных природно-производственных условиях. Интересные решения предлагают фирмы «KOLLER», «Konrad» и некоторые другие. В частности компания «Konrad» [7] выпускает трелевочно-процессорную лесопромышленную машину (ТПМ) типа Mounty 4000 на базе автомобиля повышенной проходимости, предназначенную для трелевки деревьев (хлыстов) в подвешенном состоянии и обрезки сучьев, раскряжевке на сортименты. Эта комбинированная лесопромышленная машина оборудована подъемной мачтой с канатной системой для трелевки древесины и телескопическим манипулятором с процессорной гибридной головкой для обрезки сучьев и раскряжевки.
Технология работы ТПМ типа Mounty 4000 [7] следующая (рис. 1): На подготовленную лесопогрузочную площадку, расположенную обычно в центре лесосеки ТПМ доставляется своим ходом. Затем оператор с помощью выносного пульта управления производит развертывание технологического оборудования в рабочее положение (опускаются аутригеры, раскладывается мачта и гидроманипулятор с процессорной головкой, в очищенном от деревьев рабочем секторе прокладывается тягово-несущий канат). После окончания монтажных работ вальщики, оснащенные бензиномоторными пилами, валят деревья на лесосеке. После этого чокеровщик с радиоуправляемым пультом чокерует деревья и развернутая в рабочее положение машина Mounty 4000 лебедкой трелюет древесину в зону действия процессорной головки, с помощью которой обрезает сучья и раскряжевывает хлысты на сортименты. Уборка сортиментов из рабочей зоны ТПМ и штабелевка может осуществляться специализированным погрузчиком или манипулятором, установленным на автопоезд. Стоит отметить, что после операции по обрезке сучьев и раскряжевки на погрузочной площадке образуется вал сучьев, веток и других видов лесосечных отходов. В контексте тезиса о рациональном использовании древесной биомассы и развития топливной энергетики это сырье может быть использовано для производства щепы энергетического назначения с помощью мобильных рубительных машин.
Рисунок 1 – Схема разработки лесосеки ТПМ Mounty 4000
1-лесосека, 2- чокеровщик с радиоуправляемым пультом, 3- вальщик, 4- ТПМ типа Mounty 4000, 5- канатоблочная система, 6- автопоезд-сортиментовоз, 7- штабель сортиментов, 8- пень, 9- растущее дерево.
Сменная производительность трелевочной процессорной машины (ТПМ) Mounty 4000 на трелевке деревьев, обрезке сучьев и раскряжевке рассчитывается как комплексная, так как трелюются пачки деревьев, а обрезка сучьев и раскряжевка хлыстов на сортименты осуществляется поштучно.
, (1)
где 
– сменная производительность трелевочно-процессорной лесопромышленной машины Mounty
4000 на трелевке с помощью лебедки; м3/см; 
– сменная производительность машины Mounty 4000 на раскряжевке и обрезке сучьев; м3/см.
При среднем расстояний трелевки от 100 до 650 м комплексная сменная производительность ТПМ может составлять от 83 до 30 м3/смену. Небольшая
производительность обусловлена значительными затратами времени на монтаж и
демонтаж установки и на операции по чокеровке и подтрелевке.
На основе проведенного анализа, можно с уверенностью сказать, что применение машин данного класса на лесозаготовках перспективно в тех случаях, когда использовать трелевочные трактора затруднительно или невозможно, из-за преобладания на лесосеке участков с низкой несущей способностью грунтов, горного рельефа местности и развитой сети водных преград в виде рек и ручьев. К недостаткам ТПМ можно отнести: обязательную прямолинейность трелевочных волоков, а так же затраты времени на чокеровку пачки деревьев, смену направления трассы, на развертывание и демонтаж установки, что конечно негативно сказывается на ее производительности. В то же время в определенных условиях (болота, горы и т.д.) применение ТПМ является оправданным, особенно на несплошных рубках, когда требуется максимальная сохранность подроста, деревьев оставляемых на доращивание и почвенного покрова, и в этих условиях ТПМ способна заменить или дополнить на лесозаготовках традиционные трактора.
Выводы и рекомендации
1. Применение на лесозаготовках трелевочно-процессорной лесопромышленной машины (ТПМ) Mounty 4000 перспективно в тех случаях, когда использовать трелевочные трактора затруднительно или невозможно, из-за преобладания на лесосеке участков с низкой несущей способностью грунтов, горного рельефа местности и развитой сети водных преград.
2. Сменная производительность ТПМ при расстоянии трелевки 650 м может составлять 30 м3/смену.
3. К недостаткам ТПМ можно отнести: обязательную прямолинейность трелевочных волоков, а так же достаточно большие затраты времени на чокеровку пачки деревьев, смену направления трассы, на развертывание и демонтаж данной установки.
4. Использование ТПМ позволяет увеличить ширину пасеки до 50 м, что обеспечит сохранность подроста, оставляемого на доращивание древостоя, особенно при проведении несплошных рубок.
5. При работе ТПМ на погрузочной площадке концентрируется древесная биомасса (сучья, ветви и т.д.), которая может использоваться для производства щепы.
Литература
1. Анисимов Г. М. Основы минимизации уплотнения почвы трелевочными системами: Научное издание / Г. М. Анисимов, Б. М. Большаков. -СПб.: ЛТА, 1998. -108 с.
2. Бабков В. Ф., Бируля А. К., Сиденко В. М. Проходимость колесных машин по грунту. -М.: Автотрансиздат, 1959. -208 с.
3. Некоторые лесоэксплутационные характеристики почвенно-грунтовых условий и рельефа / Виногоров Г. К. // Вопросы технологии и механизации лесосечных работ. Труды ЦНИИМЭ. -Химки: ЦНИИМЭ, 1982. -С. 5-7.
4. Виногоров Г. К. Лесосечные работы. – М.: Лесная пр-ть, 1981. – 272 с.
5. Шегельман И. Р., Скрыпник В. И., Кузнецов А. В. Анализ показателей работы и оценка эффективности лесозаготовительных машин в различных природно- производственных условиях / ISSN 1998-1643. Ученые записки Петрозаводского государственного университета. № 4. -Петрозаводск: ПетрГУ, 2010. -C. 66-75.
6. Шегельман И.Р., Скрыпник В. И., Галактионов О. Н.. Техническое оснащение современных лесозаготовок. -СПб.: Профи-информ, 2005. -337 с.
7. Официальный сайт компании «Konrad» [Электронный ресурс]: Режим доступа к ст.: http://www.forsttechnik.at/mounty-4000/