Лесозаготовки и лесной транспорт

На конкретных примерах проиллюстрированы различные оптимизационные задачи в области лесной техники – лесопромышленной и лесохозяйственной. Рассмотрен весь цикл решения оптимизации от постановки (проблема, формулировка, моделирование, решение, анализ результатов) до практических выводов.

Осуществление задач, связанных с развитием транспортной сети и лесовозных автомобильных дорог как неотъемлемой ее части, требует исследования закономерностей образования пространственных кривых при сочетании элементов плана и продольного профиля, т. к. рациональное проложение трассы на многие годы определяет ее важнейшие транспортно-эксплуатационные характеристики (скорость, уровень безопасности движения, пропускную способность). Учет зрительного восприятия дороги водителем повысит качество проектных решений, что позволит избежать возникновения аварийных ситуаций в дальнейшем, после введения трассы в эксплуатацию. Снижение скорости перед кажущимися резкими поворотами дороги негативно сказывается на эффективности работы лесовозного автомобильного транспорта, поэтому вид дороги в перспективе должен ориентировать водителя, т. е. быть зрительно ясным, явно меняющимся, обеспечивающим постоянство или плавное снижение скорости транспортного потока. Необходимость удачного пространственного решения дороги при этом повышается. В проектах лесовозных автомобильных дорог в качестве элементов плана трассы встречаются прямые линии, переходные кривые, описываемые в последние годы чаще всего по клотоиде, и круговые кривые. Установлено, что вид дороги в перспективе является зрительно понятным для водителя при условии, что линии, описывающие бровки дорожного полотна и кромки проезжей части, в перспективном изображении изогнуты в том же направлении, что и в плане дороги. Цель работы – определение комплекса количественных показателей (кривизны, радиуса кривой в плане, максимальной кривизны, максимальной скорости изменения кривизны) для оптимизации зрительной плавности и ясности центральных проекций элементарных пространственных и плоских кривых. Приведенный алгоритм обеспечивает возможность составления компьютерной программы для определения названных показателей, что позволит оценить зрительную плавность и ясность центральных проекций элементарных пространственных и плоских кривых на лесовозных автомобильных дорогах. Для цитирования: Боровлев А.О., Скрыпников А.В., Козлов В.Г., Тюрикова Т.В., Тверитнев О.Н., Никитин В.В. Математическое моделирование трассы лесовозных автомобильных дорог // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 4. С. 150–161. DOI: 10.37482/0536- 1036-2021-4-150-161.
The implementation of tasks related to the development of the transportation network as a whole and logging roads as an integral part of it requires scientifically based theoretical studies of the patterns of formation of spatial curves when combining elements of the plan and the longitudinal profile, since the rational laying of the route for many years determines its most important transport and operational characteristics (speed, traffic safety, traffic capacity). Consideration of the visual perception of the road by the driver will improve the quality of design decisions, which will allow to avoid emergencies in the future after setting the route into service. On the other hand, a decrease in speed before seemingly sharp turns of the road affects the efficiency of logging road transport. Therefore, the view of the road ahead should strongly orient the driver, i.e. be visually clear and clearly changing, ensuring the constancy or smooth reduction of the traffic flow mode. At the same time, the need for a successful spatial solution of the road increases. In the designs of logging roads, straight lines, transition curves, described in recent years most often according to the clotoid, and circular curves are found as elements of the route plan. It is found that the road view in perspective correctly orients the driver of the car, i.e. it is visually clear, provided that the lines describing the edges of the roadway and the edges of the roadway in the perspective image are curved in the same direction as in the road plan. The purpose of the work is to determine a set of quantitative indicators (curvature, radius of the curve in the plan, maximum curvature, maximum rate of change of curvature) for optimization of the visual smoothness and clarity of the central projections of elementary spatial and plane curves. The performed studies allow us to fully characterize the visual smoothness and clarity of the central projections of elementary spatial and plane curves. The above algorithm makes it possible to compile a computer program to determine the mentioned indicators. The indicators determined by this algorithm allow us to evaluate both the visual smoothness and clarity of curves on logging roads. For citation: Borovlev A.O., Skrypnikov A.V., Kozlov V.G., Tyurikova T.V., Tveritnev O.N., Nikitin V.V. Mathematical Modeling of the Route of Logging Roads. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 4, pp. 150−161. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-4-150-161.

Разработана математическая модель шарнирно-сочлененного манипулятора валочно-пакетирующей машины типа ЛП-19, позволяющая выявлять законы движения стрелы и рукояти, а также стойки захватно-срезающего устройства в зависимости от объема рабочей жидкости в приводных гидроцилиндрах. На основании результатов математического моделирования разработан способ и средство управления траекторией рукояти, стрелы и захватно-срезающего устройства машины типа ЛП-19 одним комплексным устройством управления, которое обеспечивает движение захватно-срезающего устройства близкого к плоско-параллельному. Выявлены зависимости положения захватно-срезающего устройства в вертикальной плоскости от вылета стрелы и рукояти при использовании и без использования разработанного комплексного устройства управления траекторией рукояти, стрелы и захватно-срезающего устройства. Использование разработанного комплексного устройства управления траекторией рукояти, стрелы и захватно-срезающего устройства машины типа ЛП-19 обеспечивает отклонения от вертикали захватно-срезающего устройства при горизонтальном перемещении стрелы и рукояти в диапазоне от +5 до –11 см. Использование разработанного комплексного устройства управления обеспечивает относительное снижение отклонения от вертикали захватно-срезающего устройства при горизонтальном перемещении стрелы в диапазоне от 150 до 1600% по сравнению с базовой конструкцией машины типа ЛП-19. Экспериментально установлено, что использование разработанного комплексного устройства управления обеспечивает сокращение времени осуществления операции наводки захватно-срезающего устройства машины типа ЛП-19 (изменение вылета стрелы) с 13,2 с до 7,7 с. Экспериментально установлено, что при использовании разработанного комплексного устройства управления среднее время производства одного кубического метра древесины меньше чем у базовой машины, что позволило увеличить производительность на 17 %.

Характер процессов деревообработки в значительной мере подвержен влиянию различных случайных факторов. С математической точки зрения эти процессы следует рассматривать как один из случайных видов. Наиболее энергоемким является лесопиление. В нем лесопильная рама и околорамное оборудование составляют отдельный участок, который формирует характер потребления электроэнергии как поточной линией, так и цехом в целом. Поэтому вопросы повышения энергоэффективности деревообрабатывающего производства могут быть решены только путем совместного рассмотрения технологических и энергетических показателей процесса распиловки древесины. Цель исследования – теоретико-вероятностный анализ взаимосвязей показателей работы лесопильных рам, а также нахождение законов распределения и численных характеристик этих показателей как случайных величин при распиловке сортировочной партии бревен. В качестве математической модели работы механизма резания лесопильной рамы использована система массового обслуживания. Применение теории вероятностей позволило установить плотность распределения и числовые характеристики эффективного времени, среднечасовой производительности по распилу сырья, среднечасовой потребляемой мощности, потерь электроэнергии в сети, абсолютного и удельного расходов электроэнергии во взаимосвязи с геометрическими характеристиками сырья и параметрами режима работы лесопильных рам. Показатели потребления электроэнергии носят вероятностный характер и распределены по закону, отличному от нормального. Для упрощения процедуры анализа плотность распределения параметров была аппроксимирована плотностью закона Гаусса. При этом ошибка аппроксимации составила не более 1,71 %. Предложены формулы для расчета характеристик технологических и энергетических показателей работы лесопильных рам. Для цитирования: Агеев С.П., Минаев А.Н., Рощина С.И. Вероятностный анализ взаимосвязей показателей режима работы лесопильных рам // Лесн. журн. 2019. № 3. С. 121–131. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.121
Nature of woodworking processes is dramatically influenced by various random factors. Mathematically, these processes should be considered as one of accidental types. The most energy-intensive process is sawmilling. Here, saw frame and frame equipment comprise a separate section, which largely forms the electricity consumption nature of product line and the whole plant. Therefore, the issues of improving the energy efficiency of woodworking industry can be solved only by joint consideration of the technological and energy parameters of wood sawing. The research purpose is a probability-theoretical analysis of relation-ship between the saw frames operating parameters, as well as finding the distribution laws and numerical ratings of these parameters as random variables when sawing the sort log load. The queuing system is used as a mathematical model of the saw frame cutting mechanism. The application of the probability theory has allowed us to find the distribution density and numerical characteristics of the effective time; hourly average sawing raw material output; hourly average power consumption, energy losses in the network; absolute and specific power consumption in conjunction with the geometric parameters of raw materials and operation parameters of saw frame mode. Electricity consumption parameters have probabilistic nature and are distributed by law, different from normal. The density of parameters distribution was approximated by the density of the Gauss’ law in order to simplify the analysis procedure. Herewith, the error of approximation was not more than 1.71 %. Formulas for calculating the values of technological and energy parameters of saw frames opera-tion are proposed. For citation: Ageev S.P., Minaev A.N., Roshchina S.I. Probability Analysis of Relations between Operation Mode Parameters of Saw Frames. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 3, pp. 121–131. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.121

В монографии приводится анализ конструкций и параметров роторных рабочих органов лесохозяйственных и полевых машин, на основании которого, с использованием системного подхода, разработана концепция конструирования. Приводятся результаты функционального анализа, дается классификация рабочих органов по технологическому способу взаимодействия с предметом труда. Получен алгоритм поиска конструктивных решений. Предложены основные принципы конструирования. Рекомендуется конструкторам лесных и сельскохозяйственных машин.

В монографии рассмотрена динамика элементов конструкции гусеничных лесопогрузчика с изменяющимся центром вращения технологического оборудования на базе лесопромышленных тракторов при выполнении следующих рабочих режимов: вращение стрелы с грузом относительно поворотного основания, совместное вращение корпуса базовой машины и стрелы с грузом, соударение лесопогрузчика с опорной поверхностью; математические модели, результаты математического моделирования и экспериментальных исследований этих режимов.

Приведены основные понятия моделирования, рассмотрена методика и методы оптимизации производственных процессов лесопромышленных предприятий, основные системы массового обслуживания и применение теории массового обслуживания при оптимизации процессов лесопромышленных производств.

Распад комплексов из лесозаготовительных предприятий и леспромхозов, снижение внимания органов управления к выпуску специализированных машин и оборудования, производственному процессу лесозаготовок привели к ухудшению оснащенности лесозаготовительных предприятий специализированной техникой и эффективной организации ее работы. Появились мелкие частные лесозаготовительные предприятия, техническая база которых находится на низком уровне. Можно сказать, что произошел возврат к технологии 60-х гг. прошлого века. При валке, обрезке сучьев и раскряжевке применяются бензопилы зарубежного производства. Для трелевки используются тракторы общего назначения типа МТЗ-80(82) с простейшим технологическим оборудованием – комплектом чокеров. На отдельных более крупных предприятиях есть зарубежные харвестеры и форвардеры. В таком же положении находятся и лесхозы Республики Башкортастан. С целью повышения оснащенности техникой и совершенствования организации ее работы на предприятиях Республики Башкортастан нами рассмотрен и предлагается к применению ряд комплектов машин. Приобрести соременные машины, оборудование и оснастить ими производство недостаточно. Необходима организация производственно- го процесса, обеспечивающая эффективную работу этих машин. Лесосечные работы как сложный многооперационный дискретный технологический процесс могут выполняться с применением различных технологий. Наибольшее распространение в настоящее время получила технология заготовки и вывозки сортиментов с использованием нескольких видов лесозаготовительных машин и оборудования. Для эффективной работы лесозаготовительные машины, выполняющие отдельные операции, объединяются в комплекты машин. Однако на практике невозможно подобрать машины и оборудование с одинаковой или незначительно отличающейся производительностью. Объем выработки таких комплектов, как правило, равен объему выработки на операции с наименьшей производительностью или даже оказывается ниже него. С целью повышения объема выработки комплекта машин до объема выработки ведущей машины (машины с наибольшей производительностью) необходимо рассчитать режимы работы машин для конкретных условий эксплуатации. Предложены 5 комплектов лесозаготовительных машин. Рассчитаны затраты, которых потребует использование каждого из них. На основе полученных числовых данных сделан вывод о том, что в условиях Республики Башкортостан наиболее экономически целесообразно применение следующего комплекта: бензопила для валки, чокерный трактор для трелевки, две бензопилы для обрезки сучьев и раскряжевки, лесовоз для вывозки.

В монографии представлены результаты исследований транспортно-технологических процессов лесозаготовок, в том числе и для радиоактивно зараженных территорий. Приведены теория, методы, графические, аналитические и имитационные модели интенсификации лесосечных работ на основе организации работы комплектов машин по рассчитанным режимам из условия их максимальной выработки, снижения денежных затрат, продолжительности разработки лесосеки и вредного воздействия лесосечных машин на лесные экосистемы. Даны рекомендации по использованию машинных программ в производственных условиях и учебных целях.

Автореферат диссертации рассматривает вопросы совершенствования теории, методов и моделей интенсификации лесосечных работ. Для исследования выбраны технологический процесс лесосечных работ в изменяющихся природно-производственных условиях, рассмотрены теория, методы и модели интенсификации работы лесосечных машин.

На основе анализа технологических процессов лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств рассмотрены актуальные проблемы, возникающие при разработке новых процессов и альтернативного оборудования.

В монографии рассмотрены вопросы обоснования кинематических и динамических параметров комбинированных манипуляторов с поворотными в продольно – вертикальной и горизонтальной плоскостях колоннами (с отклоняющимися колоннами) и телескопическими стрелами, предназначенных для оснащения лесосечных и лесотранспортных машин (валочно – трелевочных машин, машин для бесчокерной трелевки деревьев, сортиментовозов, лесопогрузчиков поворотного типа и других машин). Динамика элементов конструкции рассмотрена на примере лесопогрузчика поворотного типа в режимах синхронного движения колонны и стрелы, а так же одновременного подъема и выдвижения секций телескопической стрелы с грузом. Работа рекомендуется для студентов, магистрантов, аспирантов направлений 151000.62 «Технологические машины и оборудование», 190100.62 «Наземные транспортно-технологические комплексы» и преподавателей в качестве дополнения по курсам «Основы проектирования», «Основы научных исследований», «Динамика и прочность конструкций», «Динамика технических систем».

На конкретных примерах проиллюстрированы различные задачи применения методов статистической динамики в области лесной техники – лесопромышленной и лесохозяйственной. Рассмотрен весь цикл решения задач статистической динамики от постановки, через процесс решения, до практического приложения полученных результатов.

Сборник содержит материалы конференций, проводившихся в рамках Высшей инженерной школы САФУ и посвящённой 90-летию со дня основания Архангельского лесотехнического института (АЛТИ-АГТУ).

На конкретных примерах проиллюстрированы различные задачи применения методов статистической динамики в области лесной техники – лесопромышленной и лесохозяйственной. Рассмотрен весь цикл решения задач статистической динамики от постановки, через процесс решения, до практического приложения полученных результатов.

Формализованное описание процесса строительства, включающее перечень работ, порядок их выполнения, характеристику взаимосвязей между работами, особенности технологии ведения работ, реализуется в организационно-технологических моделях. Наиболее полное математическое описание имеют сетевые модели. Однако у сетевого моделирования строительного потока есть серьезные недостатки. С помощью сетевой модели можно достаточно точно отобразить только взаимосвязь специализированных дорожных потоков при расчленении объекта на участки, равные по величине сменным захваткам. Такие графики эффективны при планировании дорожных работ и оперативном управлении ими в небольшом плановом периоде (декаде, месяце). При укрупнении сетевой модели для перспективного планирования потока нарушается адекватность отображения реального строительного процесса. В разрабатываемых в настоящее время так называемых обобщенных сетевых моделях совмещение процессов и обеспечение их непрерывности достигаются введением связей между работами, которые характеризуются временными параметрами, принимающими любые, в том числе отрицательные значения. Сложность математического описания этих моделей затрудняет их использование при решении оптимизационных задач. Цель – разработка математической модели и алгоритма расчета оперативного регулирования задела при строительстве лесовозных автомобильных дорог. Предложена модель комплексного объектного потока, в которой дискретный характер имеет время работы потока. Это условие реализуется в модели путем деления планового периода работы комплексного потока на равные промежутки времени – интервалы планирования. На основе классификационной схемы задач календарного планирования, а также анализа существующих экономико-математических моделей и методов можно дать следующую характеристику модели комплексного дорожно-строительного потока: модель календарного планирования, разрабатываемая с целью определения оптимальных заделов по элементам дорожной конструкции, является детерминированной (на 1-й стадии), дискретной во времени технологической моделью, в терминах «объемов» – с переменными скоростями ведения работ.

Научные основы проектирования лесовозных автомобильных дорог, заложенные в трудах ведущих ученых в области обеспечения их транспортно-эксплуатационных характеристик, базируются на теории автомобиля. На начальном этапе требования к элементам плана и профиля определялись из условия обеспечения движения одиночного автомобиля, по динамическим характеристикам и динамической устойчивости на отдельных участках дорог, т. е. из условия взаимодействия системы «автомобиль–дорога». С увеличением количества автомобилей на дорогах появилась необходимость обеспечить пропуск транспортных потоков различной интенсивности, для чего потребовалось изучить взаимодействие системы «дорожные условия–транспортные дороги». Исследованиям этих проблем посвящены работы А.К. Бирули, В.Ф. Бабкова, Е.В. Кондрашова, В.В. Сильянова и др., которые создали основы теории движения транспортных потоков в различных дорожных условиях. Применение теорий вероятности и массового обслуживания к изучению процессов движения в работах Я.А. Калужского, В.В. Сильянова, И.В. Бегма, В.М. Кислякова и Д. Дрю существенно углубило понимание закономерностей движения транспортных потоков и управления ими. В связи с увеличением динамичности автомобилей и совершенствованием дорог возросли и скорости движения, что повысило роль водителя в выборе оптимальных режимов и обеспечении безопасности. Следовательно, один из перспективных путей повышения эффективности работы лесовозного автомобильного транспорта – изучение взаимодействия системы «водитель–условия движения». Выполненные исследования показывают, что поскольку главным звеном в процессе взаимодействия комплекса «водитель–автомобиль–дорога–среда» является водитель, требования к параметрам дорог должны исходить из создания наиболее благоприятных условий для его работы. С учетом этих требований должны разрабатываться и методы ландшафтного и пространственного проектирования лесовозных автомобильных дорог. В настоящий момент отсутствуют требования к допускаемым изменениям транспортно-эксплуатационных качеств дорог в зависимости от природно-климатических и погодных условий и методы оценки их влияния на режим и безопасность движения. Это не позволяет оценивать как качество проектов, так и эффективность деятельности дорожно-эксплуатационной службы по обеспечению удобства и безопасности движения на дороге.

Одной из приоритетных задач лесной промышленности в настоящее время является повышение прибыли, получаемой с 1 га осваиваемого лесного участка. Этот показатель характеризует эффективность лесопользования и влияет на доступность древесных ресурсов. Одно из направлений решения данной задачи – разработка эффективных технологических цепочек производства товарной продукции из порубочных остатков древесины. В настоящее время существуют широкие возможности получения различной продукции из заготавливаемой древесины, в том числе и из отходов от ее заготовки и переработки. Ассортимент выпуска значительно дифференцирован по себестоимости и цене реализации. В российских реалиях одним из важных аспектов выступает спрос на отдельные виды продукции из древесных ресурсов, существенно уступающий в своем объеме зарубежным рынкам. Наиболее весомыми в структуре себестоимости продукции являются затраты, относящиеся к производственному процессу. При этом в зависимости от выбранной технологии, логистики, специфики производственных условий расходы могут существенно варьироваться по источникам образования и удельному весу в общей структуре. Множество факторов, влияющих на выбор вида производимой продукции и в конечном итоге на рациональный портфель товарной продукции, сложно учесть в оптимизационных задачах. Целью настоящего исследования стало формирование технологической цепочки процесса переработки порубочных остатков на стадии лесозаготовительного производства с получением эффективного портфеля товарной продукции в динамических природно-производственных условиях. Предлагается применить графоаналитическую модель, в которой вершинами графа являются лесосека, производственные операции и потребитель. Дуги данной модели характеризуются пропускной способностью, ограниченной производительностью или объемом сырья, доступного для выполнения операции, а также трудозатратами и затратами (переменными и постоянными). Следует отметить, что постоянные затраты возникают прежде всего при хранении древесины. Отличительная особенность предлагаемой модели – учет безвозвратных потерь, получаемых на определенных операциях производства и при длительном хранении лесоматериалов, используемых для изготовления товарной продукции, а также затрат на утилизацию остатков. Предложенные графоаналитическая модель и алгоритм решения поставленной задачи позволят определить оптимальные технологические цепочки переработки порубочных остатков древесины с получением портфеля товарной продукции.

Применение существующих в настоящее время методов и критериев оценки технико-эксплуатационных характеристик и состояния лесовозных автомобильных дорог требует больших затрат времени, хотя и позволяет с достаточной точностью описать состояние отдельных элементов дороги, наметить пути устранения выявленных неисправностей и определить объемы работ по их устранению. Отличительной особенностью лесозаготовительного производства является одновременная эксплуатация разветвленной сети лесовозных автомобильных дорог различных категорий с эксплуатационными характеристиками, меняющимися в зависимости от погодных условий, передислокации мест рубок, интенсивности движения и других факторов. Поэтому существующие способы обоснования зависимостей составляющих сопротивление движения от прочности дорожной конструкции оказываются малопригодными для оперативной оценки технико-эксплуатационного состояния дорог при планировании ремонтных работ. Цель исследования – совершенствование методологических основ тягово-эксплуатационных расчетов для лесотранспорта в зависимости от состояния конструкции покрытия лесовозных автомобильных дорог. Установлено, что при расчете сопротивления качению необходимо учитывать его составляющую, обусловленную деформацией конструкции. На величину этой составляющей влияет модуль упругости дорожной конструкции. Зависимость, полученная для составляющей сопротивления качению за счет деформации дорожной конструкции покрытия лесовозных дорог, позволяет повысить точность тягово-эксплуатационных расчетов на стадии проектирования лесовозной автомобильной дороги и может быть использована в целевой функции при сравнении вариантов (при вариантном проектировании). Знание математической зависимости составляющей сопротивления движению от прочности дорожной конструкции дает возможность использовать сопротивление движению в качестве косвенной характеристики прочности дорожной конструкции, а также в качестве комплексного качественного показателя состояния проезжей части дороги.

Рассматриваются вопросы теории: проектирования плана и продольного профиля лесовозных дорог, обоснования основных проектных параметров и норм проектирования лесных дорог, размещения лесных дорог в комплексных лесных предприятиях, расчетов на прочность покрытий из малосвязных материалов, надежности лесных дорог, транспортного процесса в комплексных лесных предприятиях, технико-экономического обоснования проектов лесных дорог, вводно-теплового режима земляного полотна лесовозно-хозяйственных дорог, движения поездов.

Актуальность задачи эффективного освоения лесосек на склонах гор, сопок и холмисторядовых рельефов обусловлена, прежде всего, истощением доступных спелых равнинных эксплуатационных лесов в Сибири и на Дальнем Востоке – в регионах, которые некогда не совсем корректно назывались лесоизбыточными. Удобные для освоения эксплуатационные лесные массивы в Сибири и на Дальнем Востоке во многом исчерпаны. Для освоения новых необходимо масштабное дорожное строительство, что требует значительных финансовых затрат и уменьшает без того низкую рентабельность лесозаготовительного производства. Она снижается и из-за постоянно растущего плеча вывозки заготовленной древесины (даже если не брать во внимание затраты на строительство и содержание новой сети лесовозных дорог). Лесные экосистемы, расположенные на склонах, относятся к наиболее уязвимым. При работе в подобных условиях традиционных систем машин лесозаготовительного производства приходится нарезать серпантин волоков, которые в дальнейшем становятся концентраторами водной и ветровой эрозии. В настоящее время ведущими компаниями-производителями машин и оборудования для лесной отрасли – Ponsse, John Deer, Komatsu и др. – разработаны технические решения, существенно облегчающие работу комплексов лесных машин. К таким решениям относятся интегрированные в трансмиссии машин лебедки, использование отдельных самоходных лебедок на дистанционном управ- лении, осуществляемом оператором лесной машины, например T-winch. В этом случае машина не получает дополнительной массы от интегрированной в нее лебедки, однако негативное воздействие лесных машин на почвогрунты при этом никуда не уходит, но имеет свою существенную специфику. Показано, что при проведении лесосечных работ на склонах, в первую очередь крутых, с превышающими 20–25о углами наклона, необходимо вносить коррективы в оценки характера разрушения массива почвогрунта и закономерностей формирования глубины колеи при воздействии трелевочной системы. Для цитирования: Рудов С.Е., Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Куницкая О.А., Григорьева О.И. Моделирование взаимодействия лесных машин с почвогрунтом при работе на склонах // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 6. С. 121–134. DOI: 10.37482/0536-1036- 2021-6-121-134
The urgency of the task of effective development of cutting areas on the slopes of mountains, hills, and hilly-ridge reliefs is primarily due to the depletion of available, special, lowland operational forests in Siberia and the Far East, which were once, not quite correctly, called forest-surplus regions of the Russian Federation. The operational woodlands that are convenient for development in Siberia and the Far East are largely depleted. To develop new ones, large-scale road construction is necessary, which requires significant financial expenses and reduces the already low profitability of logging production. It is also declining due to the ever-increasing volume of export of harvested timber, even if the cost of construction and maintenance of a new network of logging roads is not considered. Forest ecosystems located on slopes are among the most vulnerable. When working on the slopes with traditional systems of logging machines, it becomes necessary to cut a serpentine of skid trails, which later become concentrators of water and wind erosion. Currently, leading manufacturers of machinery and equipment for the forest industry, such as Ponsse, John Deer, Komatsu, and others, have developed technical solutions that significantly facilitate the operation of forest machine systems. Such solutions, first of all, include winches integrated into the transmissions of machines. Another solution is to use separate self-propelled winches remotely controlled by the operator of a forest machine, for example, T-winch. In this case, the machine does not receive additional weight from the winch integrated into it; however, the negative impact of forest machines on soils does not disappear, but has its own significant specifics. The article shows that when performing logging operations on slopes, primarily steep ones with slope angles exceeding 20–25°, it is necessary to make adjustments to the assessment of the destruction nature of the soil array and the patterns of the track depth formation under the influence of the skidding system. For citation: Rudov S.E., Shapiro V.Ya., Grigorev I.V., Kunitskaya O.A., Grigoreva O.I. Modeling the Interaction of Forest Machines with Soil when Working on Slopes. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 6, pp. 121–134. DOI: 10.37482/0536-1036- 2021-6-121-134

Проанализирована ситуация, сложившаяся на большинстве лесозаготовительных предприятий дальневосточного региона: истощение легкодоступных лесных территорий, которые возможно осваивать традиционными способами заготовки с использованием наземных комплексных систем. В последние годы область лесозаготовок смещается в лесные массивы, которые имеют признаки труднодоступности и экологической зависимости и, как правило, окружены горными склонами с резким перепадом высот. такие характеристики лесного фонда отрицательно влияют на себестоимость лесозаготовительных работ. В этой связи возникает необходимость поиска новых способов заготовки и транспортировки древесины, позволяющих повысить не только рентабельность выполняемых работ, но и их экологическую и технологическую составляющие. проанализированы исследования отечественных и зарубежных авторов в области изучения возможностей использования различных транспортных средств для доставки древесины от мест ее заготовки на труднодоступных лесных территориях до пунктов реализации. сделан вывод, что единственной альтернативой автомобильному транспорту, используемому в настоящее время, могут быть только воздушные транспортные средства на основе аэростатической подъемной силы (дирижабли гибридного типа). показаны результаты теоретических исследований по разработке методики поиска наиболее эффективной модели дирижабля среди всех существующих конструкций, функционирующих в конкретных природно-климатических условиях, и сравнения ее с другими видами транспортных средств для труднодоступной местности. предлагается метод многокритериального структурно-параметрического синтеза на основе принципов оптимального управления с разработкой комплексной целевой функции. Чтобы оценить эффективность и возможность применения конкретных моделей аэростатических летательных аппаратов в труднодоступных лесных массивах предлагается оригинальная методика, базирующаяся на возможностях математических систем и способов управления базами данных. проведенные исследования актуальны для организаций, имеющих потребность доставки лесной продукции, заготовленной на труднодоступных лесных территориях, воздушным транспортом. Для цитирования: Абузов А.В., Рябухин П.Б. Aэростатические аппараты для лесозаготовок в труднодоступных районах // Изв. вузов. лесн. журн. 2022. № 1. с. 110–127. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-110-127

Колесные лесные машины в настоящее время доминируют в лесозаготовительном производстве в России и в мире. Ежегодно в нашей стране увеличивается доля машинной заготовки древесины по скандинавской технологии, предусматривающей выполнение валки деревьев, их очистки от сучьев и раскряжевки прямо на пасеке. Так работают не только классические двухмашинные комплексы, состоящие из харвестера и форвардера, но и трехмашинные (в ряде регионов Сибири), включающие валочно-пакетирующий агрегат, работающий на пасеке процессор и форвардер для трелевки получаемых сотиментов. Проблема повышения эффективности работы форвардеров актуальна для лесопромышленного комплекса. Ее решение возможно на основе оценки проектных решений с использованием современных средств моделирования и оптимизации процессов на стадии разработки. Такой подход требует глубоких теоретических и экспериментальных исследований, представляет большой научный и практический интерес. При определении максимального объема трелюемой древесины учитывают следующие ограничения машины: по грузоподъемности; по касательной силе тяги; по сцеплению движителя с грунтом (касательная сила тяги не должна превышать силу сцепления движителя с поверхностью движения – почвогрунтом лесосеки). Кроме того, известны рекомендации по ограничению веса трелевочной машины с грузом исходя из допустимой глубины колеи после первого прохода машины, считается, что этот показатель не должен превышать 20 см. Данное утверждение подкрепляется результатами исследований развития колеи при циклическом воздействии со стороны колесного движителя (т. е. при многократном прохождении машиной одного и того же участка волока). В этой связи возникает вопрос о производительности форвардеров при выполнении операции трелевки с учетом ограничения по глубине колеи. Для цитирования: Бурмистрова О.Н., Просужих А.А., Хитров Е.Г., Куницкая О.А., Лунева Е.Н. Теоретические исследования производительности форвардеров при ограничениях воздействия на почвогрунты // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 3. С. 101–116. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-101-116
Wheeled forest machines currently dominate the logging industry in Russia and in the world. Every year in Russia, the share of machine-made wood harvesting using Scandinavian technology increases, which involves felling trees, delimbing, and bucking them at a swath. Moreover, this technology is used not only for conventional two-machine systems with harvester and forwarder. In some regions of Siberia three-machine systems are gaining popularity. They consist of a feller-buncher, a swath processor, and a forwarder for timber industry. Its solving is possible on the basis of a comprehensive assessment of design solutions with the use of modern modeling and process optimization tools at the stage of development design. This approach requires deep theoretical and experimental research and is of great scientific and practical interest. When determining the maximum volume of skidded wood, the following machine limitations are considered: by bearing capacity; by tangential traction force; by the traction of the mover with the soil (tangential traction force should not exceed the traction force of the mover with the driving surface – the soil of the logging site). Besides this, there are recommendations to limit the weight of the skidder with the load, based on the permissible track depth after the first pass of the machine; it is believed that this figure should not exceed 20 cm. This statement is supported by the results of studies of the track development under the cyclic influence of the wheel mover (that is when the forwarder repeatedly passes the same section of the portage). This raises the question of forwarder productivity in the skidding operation with the regard to the track depth limitation. For citation: Burmistrova O.N., Prosuzhih A.A., Khitrov E.G., Kunitskaya O.A., Luneva E.N. Theoretical Studies of Forwarder Productivity with Limited Impact on Soils. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 3, pp. 101–116. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-101- 116.

В ходе лесозаготовительного процесса технологическую схему возможно выстроить, используя разные варианты. При транспортировке древесины с лесосеки на разных этапах применяется водный или сухопутный транспорт в разное время года. Наличие лесных складов и обработка на них древесины также увеличивают многовариантность технологического процесса. Выполнение операций в различных природно- производственных условиях отличается производительностью и материальными затратами. Эффективность производства зависит от эффективного обоснования техно- логии реализации лесозаготовительных операций с учетом динамических природно- производственных условий функционирования предприятия. Цель исследования – совершенствование технологической схемы транспортных, погрузочно-разгрузочных и обрабатывающих операций лесозаготовительного процесса в динамических природно-производственных условиях. Решение поставленной задачи предложено вы- полнить с использованием графоаналитического моделирования. Переменные и постоянные материальные затраты на выполнение отдельных операций технологического процесса являются определяющими факторами при выборе технологической цепочки в динамических природно-производственных условиях. Разработаны подробные графические модели транспортировки древесины от лесосеки до потребителя, погрузочно-разгрузочных и обрабатывающих операций, проходящих на промежуточном и нижнем лесных складах. Показаны возможные варианты технологической цепочки лесозаготовительного процесса. В качестве одного из видов ограничений, накладываемых на поток, протекающий по дугам графа, используются возможные объемы заготовки древесины на лесосеках и реализации продукции потребителям. Предложены математические зависимости, позволяющие осуществить поиск максимального потока минимальной стоимости в динамической структуре технологического процесса выполнения работ на предприятии. Они определяют условия решения поставленной задачи. Предложенная графоаналитическая модель даст возможность осуществить аналитический подход к обоснованию: последовательности транспортировки древесины с лесосек; использования в лесозаготовительном процессе лесных складов, рейдов; применения погрузочно-разгрузочных работ, обрабатывающих операций, вида транспорта; выбора потребителя и вида конечной товарной продукции в динамических природно-производственных условиях работы предприятия. Отличительной характеристикой модели является ее функционирование на основе учета про- изводительности и трудозатрат, предложенных в качестве пропускных способностей дуг графа. Для цитирования: Рукомойников К.П., Мохирев А.П. Обоснование технологической схемы лесозаготовительных работ путем создания динамической модели функционирования предприятия // Лесн. журн. 2019. № 4. С. 94–107. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-036.2019.4.94 Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ, правительства Красноярского края, Красноярского краевого фонда науки в рамках научного проекта «Исследование и моделирование процессов развития экономики лесной промышленности региона в контексте природно-климатических условий и ресурсного потенциала», № 18-410-240003.
It is possible to build a technological scheme using various options in the process of logging. Water or land transport is used in different seasons during wood transportation from the cutting area at different stages. The presence of wood depots and wood processing at them also increase the multivariance of the technological process. The operation flow in various natural and industrial conditions differs in productivity and material expenses. Production efficiency depends on the effective validation of the technology of logging operations’ implementation with regard to the dynamic natural and industrial conditions of the enterprise functioning. The research purpose is improving of the technological scheme of transport, handling and processing operations of logging in dynamic natural production conditions. The solution of the issue is proposed to perform using semi-graphical modeling. Variable and constant material expenses for the individual operations flow of the technological process define the technological scheme in the dynamic natural and industrial conditions. As a result detailed graphic models of wood transportation from the cutting area to the consumer, handling and processing operations taking place in the intermediate and lower wood depots have been developed. The possible variants of the logging technological scheme are shown. Possible volumes of timber harvesting in cutting areas and consumer sales of products are used as one of the restrictions imposed on the flow running through the graph arcs. Mathematical functions allowing searching for the maximum flow of the minimum cost in the dynamic structure of the technological process of work flow at the enterprise are proposed. They define the conditions for problem solving. The proposed semigraphical model will enable the analytical approach to validation the sequence of wood transportation from the cutting area and usage of wood depots and raids in logging, using of handling and processing operations, choosing the transport type, consumer and type of final commodity products in the dynamic natural production conditions of the enterprise working. A distinctive feature of the proposed model is its functioning based on the performance and labor costs proposed as the throughput of the graph arcs. For citation: Rukomojnikov K.P., Mokhirev A.P. Validation of the Logging Operations Scheme through the Creation of Dynamical Model of the Enterprise Functioning. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 4, pp. 94–107. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.94 Funding: The research was carried out with the financial support of the RFBR, Government of Krasnoyarsk Krai and Krasnoyarsk Regional Fund of support scientific and technical activities, KSAU within the framework of the scientific project “Research and Modeling of the Economic Development Processes of the Region’s Timber Industry in the Context of Natural and Climatic Conditions and Resource Potential”, no. 18-410-240003.

Комплексное совершенствование пользования лесом с позиций производственно-экономической и лесоводственно-экологической эффективности является важной задачей совершенствования транспортно-технологического процесса освоения территорий лесных массивов с истощенной сырьевой базой. В условиях несплошных рубок основной операцией, оказывающей вредные экологические воздействия в виде повреждения оставляемых для выращивания деревьев на транспортных путях лесосеки, является трелевка. Для снижения повреждений компонентов древостоя при трелевке целесообразно осуществлять движение трелевочных тракторов по криволинейному маршруту в целях максимального сохранения куртин подроста и оставленных молодых деревьев, целевых деревьев при рубках ухода. Чтобы снизить вредное воздействие на почвенный покров и корневую систему деревьев, можно применять технические и технологические методы. Технические методы связаны с большими затратами, технологические решения для сохранения от повреждения стволов деревьев требуют меньших капиталовложений (например, использования различных ограждающих устройств). В основном предлагаются технические методы, направленные главным образом на снижение удельного давления на почву. Одним из технических методов, направленных на сохранение почвенного покрова и корневой системы от разрушения, может быть укрепление волока порубочными остатками. Такой способ позволяет значительно снизить повреждаемость корневой системы, особенно в летний период. Однако при трелевке вблизи деревьев происходит повреждение не только почвенного покрова и корневой системы, но и коры стволов. Особенно страдают деревья, расположенные вблизи поворота волока. Поэтому в данной работе для снижения повреждаемости стволов деревьев, расположенных вдоль трелевочных волоков, предложено запатентованное в Российской Федерации универсальное, съемное, разборно-сборное защитное устройство, позволяющее уберечь от повреждения – обдира коры и стволовой части древесины – оставляемые для выращивания деревья при трелевке хлыстов или сортиментов и движении техники рядом. Защитное приспособление для ствола дерева представляет собой конструкцию, состоящую из ограждающих элементов – отрезков от 1,5 до 2,0 м длинной стволовой части тонкомерной, некондиционной древесины с ввернутыми в них шурупами с кольцами, через которые продета гибкая отожженная проволока, и ее концы соединены в кольцо при помощи зажима. Для цитирования: Заикин А.Н., Сиваков В.В., Шевелева Е.В. Методы снижения повреждаемости стволов деревьев при выборочных и санитарных рубках леса // Лесн. журн. 2019. № 4. С. 200–211. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.200 *Статья опубликована в рамках реализации программы развития научных журналов в 2019 г.
Comprehensive improvement of forest usage from the standpoint of production, economic and forestry-ecological efficiency is an important task of improving the transport and technological process of developing the depleted forest areas. Skidding is the main operation, which causes harmful environmental impact on the reserved trees at the transport routes of the selective cutting area. In order to reduce damage to the components of the forest stand during skidding, it is advisable to move the skidders along a curvilinear route, that maximizes preservation of the undergrowth, young trees and target trees during thinning. Technical and technological methods are usable to reduce the harmful effects on the soil cover and the root system of trees. The usable technical methods are expensive. Technological solutions to save tree stems from damage require less investment. For example, various protective fences are applied. In general, technical methods, aimed mainly at reducing the specific pressure on the soil are proposed. One of the technical methods aimed at preserving the soil cover and the root system from destruction can be the strengthening of the skidding trail with the logging residues. This method enables reduction of the damage to the root system significantly, especially in summer. When skidding near trees there occurs damage not only to the soil cover and root system, but also to the bark of the stems. The trees located closely to the turn of the skidding trail are particularly affected. Therefore, in order to reduce the damage of tree stems located along the skidding trails, a multi-operated, removable, dismountable protective device patented in the Russian Federation is proposed in this paper. It will assist to protect against damage – peeling of the bark and trunk of the reserved trees during skidding and traffic of machinery nearby. A protective device for a tree stem is a structure consisting of protective elements – short non-standard logs from 1.5 to 2 meters long having screw nails with rings for a flexible annealed wire to be reeved into. The ends of the wire form a loop by the mean of a clip. For citation: Regulation of Cardboard Wet Strength by Biomodified Gluten Treatment. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 4, pp. 200–211. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.200 *The article was published in the framework of implementation the development program of scientific journals in 2019.

В монографии приводится анализ конструкций и параметров роторных рабочих органов лесохозяйственных и полевых машин, на основании которого, с использованием системного подхода, разработана концепция конструирования. Приводятся результаты функционального анализа, дается классификация рабочих органов по технологическому способу взаимодействия с предметом труда. Получен алгоритм поиска конструктивных решений. Предложены основные принципы конструирования. Рекомендуется конструкторам лесных и сельскохозяйственных машин.

Повышение эффективности лесопромышленного комплекса не может быть обеспечено без совершенствования методик проектирования лесных машин. Анализ исследований, посвященных данной проблематике, показывает, что этому вопросу уделяется недостаточное внимание. Перед нами стояла задача проанализировать влияние вероятностного характера параметров деревьев на нагрузку от перемещаемой пачки деревьев, действующую на бесчокерную трелевочную систему, а также определить на основе результатов анализа диапазон значений необходимой грузоподъемности самоходного шасси бесчокерной трелевочной системы. Исследования основывались на машинном эксперименте, заключающемся в генерации совокупности деревьев, необходимой для полного заполнения захвата трелевочной системы. Параметры генерируемых деревьев определялись таксационными условиями древостоев Республики Карелия. На основе обработки результатов машинного эксперимента было получено 45 вариационных рядов, характеризующих распределение массы трелюемой пачки деревьев. С увеличением размера захвата вариационная кривая смещалась в правую сторону по оси массы пачки, а ее форма изменялась. Кривая незначительно растягивалась и становилась более пологой, максимальное значение относительной частоты массы пачки снижалось. Масса пачки деревьев при одном и том же размере захвата колебалась в значительных пределах. Разница между максимальными и минимальны-ми значениями массы пачки находилась в диапазоне 3,7...5,6 т. Увеличение размера захвата приводило к росту разницы между максимальным и минимальным значениями массы пачки. Установлена аналитическая зависимость массы пачки, необходимой для определения грузоподъемности самоходного шасси трелевочной системы, от раз-мера захвата. Рекомендованные значения грузоподъемности самоходного шасси в рассмотренном интервале размеров захвата 1,0...2,2 м2 находятся в диапазоне 5,5...12,4 т. Полученные результаты могут быть использованы на антецедентной стадии проектирования лесных машин, а также при технико-экономической оценке бесчокерных трелевочных систем, эксплуатируемых в условиях Республики Карелия. Для цитирования: Шегельман И.Р., Будник П.В. Особенности оценки расчетной рейсовой нагрузки на антецедентной стадии проектирования бесчокерной трелевочной системы на основе машинного эксперимента // Лесн. журн. 2019. № 3. С. 82–96. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.82 Финансирование: Исследования проведены в рамках реализации гранта Президента Российской Федерации № МК-5321.2018.8.
Efficiency improving of the forest sector cannot be achieved without development of the forest machines design methods. Analysis of the studies devoted to this issue shows that insufficient attention was paid to it. The research objectives were to analyze the influence of the probabilistic nature of tree parameters on the load from moving tree bundle acting on a chokerless skidding system, and to determine the range of values of the necessary load-carrying capacity of the system’s chassis based on the analysis results. The research was based on computer experiment consist of tree bundle generating necessary for the full filling of the skidding system chain grapple. The parameters of generated trees were determined by the taxation conditions of the Karelian Republic forest stands. Forty five variation series characterizing the mass distribution of a skidding tree bundle were obtained based on the computer experiment results processing. The variation curve shifted to the right side along the mass axis of a tree bundle, and its shape changed with the increase of chain grapple size. The curve was stretched slightly and became more flat; the maximum value of the relative frequency of tree bundle mass decreased. Tree bundle mass fluctuated significantly at the same size of chain grapple. The difference between the maximum and minimum mass values of tree bundles was in the range of 3.7–5.6 tons. It increased with the increase of chain grapple size. The analytical dependence of tree bundle mass necessary for determina-tion the load-carrying capacity of the chokerless skidding system chassis on the chain grap-ple size was found. The recommended values of the chassis load-carrying capacity in the considered range of chain grapple sizes (1–2.2 m2) are in the range of 5.5–12.4 tons. The obtained results can be used at antecedent design stage of forest machines, as well as at technical and economic assessment of chokerless skidding systems operating in the Republic of Karelia. For citation: Shegelman I.R., Budnik P.V. Features of Calculated Truck Load Estimation at Antecedent Design Stage of Chokerless Skidding System Based on Computer Experiment. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 3, pp. 82–96. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.82 Funding: the research was carried out within the framework of the grant of the President of the Russian Federation no. MK-5321.2018.8.

Рассмотрен метод перемещения мини-трактора при трелевке древесины, заготавливаемой в процессе проходной рубки. При этом анализировали не только горизонтальную структуру древостоя, сформировавшуюся в результате внутривидовой конкуренции, но и партнерские отношения образующих микрогруппы деревьев, расстояние между которыми меньше среднего расстояния между деревьями в древостое. Учтена структура и параметры наиболее характерных микрогрупп, формирующих древостои. Это позволяет выбрать маршрут для мини-трактора и успешно осуществлять его перемещение между микрогруппами, где расстояние между деревьями больше среднего расстояния в древостое. На основе анализа взаимного расположения мини-трактора и деревьев смежных микрогрупп, в которых проезд мини-трактора с прицепным устройством вызывает значительные риски повреждения деревьев, построен алгоритм маневрирования для этой транспортной системы и сформулированы ограничения ее входа в створ. Показано, что вход мини-трактора в створ между деревьями под прямым углом обеспечивает наилучшие условия пересечения створа. Минимальный радиус поворота транспортной системы, включающей мини-трактор с прицепным устройством, при перемещении под пологом древостоя должен быть меньше радиуса большей части микрогрупп, формирующих древостой. Выполнен расчет ширины коридора, необходимого для прохода мини-трактора с прицепным устройством при трелевке сортиментов длиной от 2 до 6 м в случае проведения проходной рубки в древостоях Iа, I, II и III классов бонитета при изреживании до относительной полноты 0,7. Показана возможность обоснования длины сортиментов при проведении проходной рубки в зависимости от бонитета и возраста древостоя. Установлено соответствие параметров мини-трактора и длины сортиментов густоте формируемого древостоя, обеспечивающее беспрепятственное маневрирование мини-трактора с прицепным устройством при перемещении под пологом древостоя. Приведены рекомендации по коррекции маршрута при ширине требуемого коридора большей, чем среднее расстояние между деревьями в древостое.

Изложен опыт сортировки хлыстов или деревьев в процессе выполнения различных операций лесосечных работ. В табличной форме представлены варианты совмещения сортировки хлыстов или деревьев с выполнением различных операций технологического процесса при использовании возможных систем машин. Рассмотрены оценочные показатели работы валочно-пакетирующих и сучкорезных машин при заготовке хлыстов или деревьев с сортировкой. Приведены результаты теоретической и экспериментальной оценки различных вариантов сортировки хлыстов или деревьев.

Рассмотрены основные положения системы для лесного хозяйства, принципы зональности использования технических средств механизации, технологические процессы с законченным циклом производства и технологические комплексы машин. Приведены вопросы теории анализа и проектирования систем машин, машинотракторных агрегатов, расчета потребности энергетических, технологических и транспортных средств и ресурсов. Даются критерии и методы оптимизации использования систем машин, организационные способы повышения их эффективности.

Работа посвящена анализу лесных сырьевых ресурсов Дальневосточного федерального округа, получены выводы, послужившие поводом для рассмотрения перспективной технологии и систем машин для лесозаготовок. Показана важность развития лесозаготовительного производства для рационального освоения лесных ресурсов и экономического развития Дальневосточного федерального округа. Выполнен анализ различных технологических процессов заготовки древесины. Предложена математическая модель для оценки деятельности лесопромышленных предприятий по параметру их экономической эффективности с учетом задач, поставленных Стратегией развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 г. Проведенное исследование лесных ресурсов региона показывает, что на сегодняшний день в хвойных насаждениях можно заготавливать до 60 % деловой древесины из всего объема, отпущенного в рубку. При этом пиловочник 1–2 сортов составляет только 30–35 % от этого объема. В рамках выполненного исследования на разработанных лесосеках установлены территориально-технологические участки, на которых образуются и концентрируются лесосечные остатки, определены виды и объемы оставляемой на лесосеках древесины. Показано, что в год на территории лесосек и погрузочных пунктов оставляется до 40–50 % от объема отпущенной в рубку древесины в виде стволовой низкотоварной древесины и лесосечных остатков. Предложены системы машин и технологии осуществления процесса заготовки древесины в смешанных насаждениях с низким классом товарности, позволяющие повысить степень использования древесины, снизить риски от захламления и обеспечить в перспективе сырьем различные деревоперерабатывающие предприятия лесного кластера региона. Рассмотренная математическая модель по определению экономической эффективности и рентабельности реализации выбранного лесопромышленным предприятием технологического процесса лесозаготовок дает возможность принимать обоснованные решения по выполнению сортиментного плана предприятия.

В последние годы на предприятиях лесного хозяйства и энергетики Республики Беларусь и других стран широко внедряются перспективные фрезерные орудия, предназначенные для измельчения древесины, пней и корней без погружения фрезы в почву (мульчеры) и с погружением (ротоваторы), что позволяет подготовить землю под посадку лесных культур. Они могут агрегатироваться на универсально-пропашных тракторах, погрузчиках, экскаваторах. При этом отсутствуют методики, позволяющие осуществлять обоснованный выбор технологического оборудования под конкретную базовую машину, так как на возникающие силовые и мощностные параметры оказывает влияние значительное количество производственно-технологических и технических факторов. Предложенная методика дает возможность учитывать значительное количество изменяемых величин (приемы работы, скорости выполнения различных операций, параметры рабочего органа, его привода и базового шасси, почвогрунтовые условия и др.) и моделировать процесс взаимодействия фрезерных орудий при различных условиях эксплуатации. Установлено, что наибольшие нагрузки на ротор мульчера приходятся в процессе валки древесно-кустарниковой растительности, что связано с увеличением площади взаимодействия резцов с древесиной до 2 раз в сравнении с измельчением аналогичного лежащего древостоя. Данное значение, в зависимости от диаметра обрабатываемых стволов, может быть снижено на 15–30 %. При этом в случае значительного количества (скопления) древостоя диаметром более 10 см предпочтительны осуществление работ на скорости около 0,2 м/с или предварительная валка данных деревьев. Для снижения динамических нагрузок и лучшей приспособляемости рабочего оборудования к природно-производственным условиям (возможность осуществления работ на скорости от 0 до 5 км/ч) перспективным является применение гидроуменьшителей хода или гидрообъемной трансмиссии. Необходимо учитывать, что установленную для привода фрезерного оборудования мощность двигателя следует увеличить на 10–15 % в связи с потребностями привода различного оборудования, расположенного на базовом шасси. Также в случае комплексного использования древесно-кустарниковой растительности возможно применение мульчеров, осуществляющих сбор биомассы, однако это потребует дополнительных затрат энергии. В связи с этим методика может быть применена при выборе параметров технологического оборудования под имеющееся базовое шасси, решении обратной задачи, а также осуществлении выбора режима эксплуатации фрезерного оборудования в зависимости от природно-производственных условий с возможностью последующего прогнозирования эффективности выполняемых работ. Для цитирования: Арико С.Е., Войнаш С.А., Кононович Д.А., Соколова В.А. Мощностные характеристики узлов мульчера при удалении древесно-кустарниковой растительности // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 2. С. 130–142. DOI: 10.37482/0536-1036- 2021-2-130-142
In recent years, the enterprises of forestry and the Ministry of Energy of the Republic of Belarus and other countries widely implemented advanced milling tools designed to chop wood, stumps and roots without immersing the cutter in the soil (mulchers) and with immersion (rotovators), which allows you to prepare the ground for planting forest crops. They can be mounted on multi-purpose tractors, loaders and excavators. At the same time, there are no methods that allow carrying out a reasonable choice of technological equipment for a particular basic machine, since a significant number of production, technological and technical factors have an impact on the emerging power and capacity parameters. The proposed method allows taking into account a significant number of variable values (working methods, speeds of various operations, parameters of the working body, its drive and base chassis, soil conditions, etc.) and simulate the interaction of milling tools under various operating conditions. It was found that the greatest loads on the mulcher rotor occur during the felling of tree and shrub vegetation, which is associated with an increase in the area of interaction between the cutters and the wood up to 2 times compared with the chopping of similar lying stands. This value can be reduced by 15–30 % depending on the diameter of the trunks being processed. In the case of a significant amount (cluster) of forest stands with a diameter of more than 10 cm, it is preferable to carry out work at a speed of about 0.2 m/s or advanced felling of these trees. The use of hydraulic travel (speed) reducers or hydrostatic transmission is promising in order to reduce dynamic loads and get better adaptability of the working equipment to natural-production conditions (the ability to work at a speed from 0 to 5 km/h). It should be noted that the installed required engine power for the milling equipment drive should be increased by 10–15 % due to the needs of the drive of various equipment located on the base chassis. Also, in the case of the integrated use of tree and shrub vegetation, it is possible to use mulchers that collect biomass; however, this will require additional energy costs. In this regard, the method can be applied when choosing the parameters of technological equipment for the existing base chassis, to solve the inverse problem, and also to select the operating mode of the milling equipment depending on the natural and production conditions with the possibility of subsequent prediction of the effectiveness of the work performed. For citation: Ariko S.Ye., Voinash S.A., Kononovich D.A., Sokolova V.A. Power Characteristics of Mulcher Joints When Removing Tree and Shrub Vegetation. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 2, pp. 130–142. DOI: 10.37482/0536-1036- 2021-2-130-142

Основным назначением лесовозных автомобильных дорог как технологических путей лесопромышленного предприятия является сбор и вывозка заготовленного леса. Рассредоточенность лесных запасов по площади предполагает наличие совокупности дорог, различных по своей капитальности и срокам действия, технологически увязанных в единую транспортную сеть предприятия. На структуру транспортной сети и размещение отдельных составляющих ее дорог в лесном массиве оказывает влияние целый ряд факторов. Противоречивые требования, предъявляемые к параметрам транспортных средств на вывозке лесоматериалов по дорогам низких категорий и капитальным магистралям, при больших расстояниях вывозки привели к разработке технологии двухступенчатой вывозки со специализацией транспортных средств, созданием перегрузочных пунктов древесины и соответствующим изменением структуры лесотранспортных путей. Руководствуясь разработанными ранее рекомендациями при камеральном трассировании конкретной лесовозной дороги, проектировщик вынужден укладывать трассу методом проб и ошибок, во многом полагаясь на свой опыт и интуицию. Принципиальную трудность при этом представляют неоднородность местности трассирования (рельефные, грунтовые и гидрологические особенности), необходимость учитывать концентрацию и размещение запасов древесины, а также соблюдать нормы проектирования. Разрешение противоречия между повышающимися требованиями к качеству проектируемых лесовозных дорог, с одной стороны, и примитивными способами их трассирования, с другой, следует искать в разработке принципиально новых методов поиска оптимальных решений на этапе камерального трассирования лесотранспортных путей при широком использовании математических методов и информационных технологий, а также отечественного и зарубежного опыта в этой области. Для цитирования: Чернышова Е.В., Скрыпников А.В., Самцов В.В., Абасов М.А. Лесовозные автомобильные дороги в транспортной сети лесопромышленного предприятия // Лесн. журн. 2019. № 2.
Primary use of logging roads as technological routes of a forest industrial enterprise consists of timber gathering and hauling. Distribution of forest reserves by area implies the existence of a set of roads different in their importance and useful time technologically linked into the united transportation network of the enterprise. Structure of the transportation network and location of certain components of its roads in the forest area is affected by the wide range of factors. Conflicting requirements for the vehicle parameters of timber hauling down the secondary roads and highways for long haul distances led to the development of a two-step haulage technology with vehicle’s specialization, creation of wood transfer points and corresponding change in the structure of timber transportation routes. Guided by the existing recommendations for the cameral laying out of a certain logging road, a designer is forced to lay out the route through trial and error, broadly relying on his experience and intuition. Fundamental difficulties in this case are heterogeneity of the laying out terrain (relief, ground and hydrological features), necessity to consider concentration and placement of wood stocks, as well as observation the design regulations. Resolution of contradiction between the increasing quality requirements for the designing logging roads, on the one hand, and the primitive methods of their laying out, on the other, should be sought in the development of fundamentally new methods of optimizing at the stage of cameral laying out of hauling routes based on the wide use of mathematical methods and information technolo-gies, as well as local and foreign experience in this field. For citation: Chernyshova E.V., Skrypnikov A.V., Samtsov V.V., Abasov M.A. Logging Roads in a Transportation Network of a Forest Industrial Enterprise. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 2, pp. 95–101. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.2.95

Рассмотрены вопросы практического решения задач проектирования плана и продольного профиля лесовозных дорог, обоснования основных проектных параметров и норм проектирования лесных дорог, размещения лесных дорог в комплексных лесных предприятиях, расчетов на прочность покрытий из малосвязных материалов, надежности лесных дорог, транспортного процесса в комплексных лесных предприятиях, технико-экономического обоснования проектов лесных дорог, водно-теплового режима земляного полотна лесовозно-хозяйственных дорог и движения поездов.

Рассматриваются все виды отечественных дорожно-строительных машин. Анализируется развитие и виды дорожно-строительных машин. Описываются тягово-эксплуатационные расчеты, отдельные узлы и механизмы дорожно-строительных машин, навесное оборудование.

Рассмотрены вопросы по организации эксплуатации лесовозной автомобильной дороги лесозаготовительного предприятия при выполнении третьего раздела курсового проекта по дисциплине «Транспорт леса. Сухопутный транс порт леса. Эксплуатация лесовозных дорог».

заготовка древесины в лесах криолитозоны становится все более актуальной для Российской Федерации, что связано с истощением доступных запасов спелых эксплуатационных лесов в южной и центральной сибири, Бурятии, хабаровском крае при одновременном развитии деревообрабатывающих предприятий в Дальневосточном федеральном округе. При эксплуатации современных лесных машин, в частности колесных форвардеров, особую актуальность приобретают вопросы их эффективности, в первую очередь проходимости и технологической производительности, в конкретных производственных и геотехнических условиях. Эти обстоятельства в сочетании с необходимостью минимизации техногенной нагрузки на окружающую среду выдвигают проблему оптимизации числа проходов трелевочной системы по одному волоку в разряд наиболее актуальных. особые условия эксплуатации трелевочных систем имеют место при производстве лесосечных работ на мерзлых и оттаивающих почвогрунтах. в первом случае в массиве почвогрунта в достаточно большом объеме присутствует лед, оказывающий существенное влияние на повышение его несущей способности под действием начальной вертикальной нагрузки трелевочной системы. во втором случае при оттаивании мерзлого почвогрунта происходит перенасыщение его водой, в связи с чем ослабевают природные связи между твердыми частицами, а его физико-механические свойства утрачивают исходные значения. Форвардер образует колею в непосредственной зоне контакта колеса с почвогрунтом. Чем больше размер этой зоны, тем большие усилия передаются на почвогрунт для реализации необходимой тяги. Разработанная нами математическая модель расчета параметров процесса разрушения массива оттаивающего почвогрунта на границе с зоной мерзлоты позволяет на стадии проектных решений производить оценку предполагаемых значений глубины образованной колеи с учетом технических возможностей форвардеров и их маневрирования в конкретных производственных условиях. Для цитирования: Рудов С.Е., Шапиро В.Я., Григорьев И.в., Куницкая О.А., Григорьева о.И. Исследование процесса разрушения мерзлых и оттаивающих почвогрунтов при воздействии трелевочной системы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 2. с. 101–117. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-101-117
Wood logging in the forests of the cryolithozone is growing more urgent for the Russian Federation due to the depletion of available reserves of mature commercial forests in southern and Central Siberia, the Republic of Buryatia, and Khabarovsk Krai, while the development of woodworking enterprises in the Far Eastern Federal District. During the operation of modern forest machines, for instance wheeled forwarders, the issues of their efficiency, first of all, mobility and technological productivity in the specific production and geotechnical conditions are now becoming ever more relevant. These circumstances together with the necessity to minimize the anthropogenic load on the environment put forward the problem of optimizing the number of passes of the skidding system by one run into the most pressing ones. Special conditions for the operation of skidding systems take place in logging operations on frozen and thawing soils. In the first case, there is a sufficiently large volume of ice in the soil massif. The ice has a great impact on increasing the bearing capacity of the soil under the influence of the initial vertical load of the skidding system. In the second case, frozen soil is oversaturated with water when thawing; therefore, the natural bonds between the solid particles grow week, and the physical and mechanical properties of the soil lose their original values. The forwarder forms a rut in the immediate area of contact of the wheel with the soil. The larger the size of the area, the higher the force transferred to the soil for implementation of the necessary traction. We have developed the mathematical model of calculation of parameters of the destruction process of the thawing soil massif on the border with the permafrost zone. The model allows to make an assessment of hypothetical values of depth of the formed rut including engineering capabilities of forwarders and their maneuvering in the work environment at the design stage. For citation: Rudov S.E., Shapiro V.Ya., Grigorev I.V., Kunitskaya O.A., Grigoreva O.I. The Study of the Destruction Process of Frozen and Thawing Soils Exposed to the Skidding System. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 2, pp. 101–117. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-101-117

Одним из определяющих вопросов при лесовосстановлении становится обеспечение в необходимых объемах посадочным материалом должного качества и установленных требований. Цель исследования – обоснование технологических возможностей и коммерческой привлекательности создания тепличного комплекса, ориентированного на арендаторов лесных участков малого и среднего бизнеса. Принята гипотеза о том, что расположение лесовосстановительной инфраструктуры вблизи мест происхождения семян и высадки посадочного материала обеспечивает лесохозяйственный и экономический эффекты в виде повышенной приживаемости лесных культур и большего прироста молодых насаждений. Основанием для такого подхода стали результаты исследований селекционного семеноводства хвойных пород (сосна, ель), семенной продуктивности и семенного происхождения за 1967–2017 гг. на территориях Республики Коми, Республики Карелии, Мурманской, Архангельской и Вологодской областей. В статье определена роль и формы партнерских отношений государства и лесного бизнеса при создании инфраструктурных объектов лесовосстановления. Методологическую основу исследования составили системный анализ и экономико-математические методы. Изучены состояние рынка посадочного материала в рассматриваемом регионе, специфика государственно-частного партнерства при возведении и дальнейшем содержании объектов лесной инфраструктуры. Рассчитана эффективность инвестиционного проекта и обоснована стоимость посадочного материала. Результатами научно-исследовательской работы являются структура затрат на выращивание сеянцев сосны в одну ротацию, расчет трансфертной (внутрифирменной) цены на конечный продукт. Приведены примеры участия государства в финансировании лесной отрасли в рамках государственно-частного партнерства. Эффективность создания и функционирования тепличного комплекса рассчитана по чистому денежному потоку, рентабельности инвестиций и сроку их окупаемости (по вариантам софинансирования государством и бизнесом). Полученные результаты адресованы арендаторам лесных участков, государственным структурам, отвечающим за организацию и управление отраслью. Приведенные расчеты могут быть использованы в лесном планировании и при разработке стратегических документов развития лесного комплекса.

Представлены учебные и справочные материалы для самостоятельной подготовки к выполнению курсовой работы по дисциплине «Техника и технология лесопромышленных предприятий при поставке древесного сырья водным транспортом». Рассмотрены технологии лесосплавных работ по организации проплава круглых лесоматериалов и буксировке плотов.

Издание предназначено для выполнения курсовой работы по дисциплине «Эксплуатационные материалы и экономия топливно-энергетических ресурсов». Приведены эксплуатационные материалы транспортных машин. Представлена методика выполнения расчетов летних и зимних эксплуатационных норм расхода (нормативный расход) горюче-смазочных материалов и специальных жидкостей при движении автомобиля с прицепом по определенному маршруту с заданной эксплуатационной загрузкой.

Излагаются основные теоретические и методические положения эффективного развития предприятий. Разработан механизм эффективного развития предприятий лесопромышленного комплекса.

Практика лесозаготовок и лесосплава