Лесозаготовки и лесной транспорт

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 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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

Степень адаптации лесозаготовительной техники к природнопроизводственным условиям (ППУ) характеризует ее эффективность и уровень негативного воздействия на окружающую среду. Для выбора техники необходимо выделение групп территорий с близкими ППУ. Цель исследования – формирование методологического инструментария для лесопромышленной типизации лесных территорий по ППУ. Решение задачи предложено осуществлять на основе кластерного анализа. Для этого разработана методология, включающая: постановку цели типизации территорий по ППУ; сбор данных о ППУ; проведение кластерного анализа; принятие решения по типизации территорий. Задача кластерного анализа заключается в разбиении (на основании некоторой совокупности данных) множества лесных территорий на группы со схожими ППУ. В качестве меры, указывающей на принадлежность к одной из групп, предложено использовать евклидово расстояние, а совокупность данных определять индикаторами, характеризующими ППУ. Предлагаемая методика апробирована на примере Европейского Севера России. Результаты исследования показали, что на этой территории могут быть выделены следующие зоны: А (Мурманская область); B (Республика Карелия, Республика Коми и Архангельская область); С (Вологодская область). Дополнительно в зоне B выделяются две подзоны: ЗападноКарельская возвышенность и территории, относящиеся к Северному, Приполярному и Полярному Уралу. Предложенная методика позволяет повысить степень формализации и удобство процесса типизации лесных территорий по ППУ, учитывать широкий спектр различных аспектов ППУ, их вероятностный характер, а также гибко осуществлять типизацию территорий под конкретные цели. Результаты исследований могут быть применены при решении задач поиска эффективных технологий и рациональных параметров систем лесосечных машин. Для цитирования: Шегельман И.Р., Будник П.В. Типизация лесных территорий по природно-производственным условиям на основе кластерного анализа // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 1. С. 120–137. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-120-137 Финансирование: Работа выполнена в рамках реализации гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых по проекту «Разработка среды конструкторского проектирования оптимальных параметров технологического оборудования лесных многооперационных машин» (МК-5321.2018.8)
The effectiveness of harvesting machines, their reliability, and the level of negative environmental impact depends on the degree of adaptation of the equipment to natural-production conditions (NPC). To choose the equipment it is necessary to allocate groups of areas with close NPC. The purpose of the study is to form methodological tools for forest industry typification of forest areas by NPC. It is proposed to carry out the typification of forest areas based on cluster analysis. For this purpose, a methodology has been developed, including: setting the goal of typing areas by NPC; data collection on NPC; conducting cluster analysis; decision making on typification of areas by NPC. The task of cluster analysis is to divide, on the basis of a certain set of data, the set of forest areas into groups with similar NPCs. It is proposed to use Euclidean distances as a measure of belonging to one of the groups, and to determine the data set by indicators describing the NPC. The proposed methodology has been tested on the example of the European North of Russia (ENR). The study showed that three zones can be distinguished in ENR: zone A, including the Murmansk region; zone B, including the Republic of Karelia, the Republic of Komi and the Arkhangelsk region; zone C, including the Vologda region. Additionally, two subzones are distinguished in zone B: the West Karelian Upland and the territories belonging to the Northern, Subpolar and Polar Urals. The proposed methodology allows to increase the degree of formalization and convenience of the typification process of forest areas by NPC, to take into account a wide range of various aspects of natural-production conditions, their probabilistic nature, as well as to flexibly carry out the typification of areas for specific purposes. The research results may be applicable in solving problems of searching for effective technologies and rational parameters of logging machine systems. For citation: Shegelman I.R., Budnik P.V. Typification of Forest Areas by Natural-Production Conditions Based on Cluster Analysis. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 1, pp. 120–137. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-120-137 Funding: The work was carried out within the framework of the grant of the President of the Russian Federation for state support of young Russian scientists on the project “Development of the Environment for the Design of Optimal Parameters of Technological Equipment of Forest Multiple-Function Machines” (МК-5321.2018.8).

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.

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

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

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

Запрет молевого сплава, использовавшегося на первоначальном сплаве лесоматериалов, привел к удорожанию поставок лесоматериалов потребителям. В настоящее время развитие технологии сплавных работ на малых и средних реках идет в двух направлениях. первое заключается в использовании на первоначальном сплаве пакетов (микропучков), которые после проплава по рекам с лимитирующими габаритами сплавного хода соединяются, например, в двухъярусный пакет сплоточных единиц. Второе направление – применение на первоначальном сплаве плоских сплоточных единиц. Для внедрения современных плоских сплоточных единиц на этапе первоначального сплава лесоматериалов необходимо глубокое обоснование экономического преимущества этих сплоточных единиц по отношению к микропучкам. оценку предложено выполнять с использованием представленного в статье неравенства, выражающего, с одной стороны, затраты на сплотку плоских сплоточных единиц с последующим объединением их в более крупные лесотранспортные единицы, сплав вольницей плоских сплоточных единиц, формирование из них плотов, буксировку этих плотов, приобретение машин и оборудования для организации сплава, а также затраты на вывозку сухопутным транспортом лесоматериалов, которые остаются от заготовленной за год древесины из-за закрытия навигации и ограничения объема сплава недостаточной пропускной способностью водного пути, а с другой стороны, аналогичные показатели для сплава на базе микропучков. получены аналитические зависимости, устанавливающие названные показатели. учтенные в методике затраты, возникающие при вывозке лесоматериалов сухопутным транспортом, указывают на то, что по причине неэффективности использования пропускной способности сплавного хода уменьшается объем сплава лесоматериалов на заданном участке сплавного пути. следовательно, появляется необходимость поставки на рейды оставшихся лесоматериалов сухопутным транспортом. Внедрение плоских сплоточных единиц при первоначальном сплаве лесоматериалов должно обеспечить более высокую пропускную способность сплавного пути по сравнению с микропучками за счет уменьшения осадки, а следовательно, объема лесоматериалов, доставляемых на рейды дорогостоящим сухопутным транспортом. Для цитирования: Васильев В.В., Афоничев Д.Н. использование плоских сплоточных единиц на первоначальном сплаве лесоматериалов // иИзв. вузов. лесн. журн. 2022. № 1. с. 128–142. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-128-142

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.

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.

В практикуме представлены теоретический материал и задания для решения основных задач расчета тяговых характеристик лесотранспортной машины. Практикум предназначен для выполнения восьми практических работ.

Изложены результаты многолетних полевых исследований по экологии и физиологии ели в условиях разных водного, светового режимов и азотного питания в северотаежных фитоценозах Европейского Севера. Значительное внимание уделено изучению состояния жизнедеятельности корневых систем ели, особенностям СО2-газообмена, сезонной динамике накопления пигментов, скорости постфотосинтетического оттока, передвижения и распределения углерода-14 в органах, ростовым процессам в зависимости от состояния указанных экологических факторов. Подробно с физиолого-биохимических позиций рассмотрены вопросы обоснования эффективности разных видов рубок и доз вносимого азота в северотаежных ельниках и березняках черничных, даны рекомендации для достижения более высокого физиологического и лесоводственного эффектов для ели при действии этих факторов. Показана возможность оценки уровня адаптивной способности ели к меняющимся условиям фитосреды на основе изучения эколого-физиологических показателей.

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.

Освещены вопросы лесозаготовки. По мнению автора, книга может быть использована как строительный материал для создания более полного труда по данной теме. Материал книги предлагается широкому кругу лесозаготовителей.

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.

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.

Применяемые в настоящее время полосное лесовосстановление на вы- рубках и удаление пней путем корчевания имеют ряд существенных недостатков тех- нологического, экологического и экономического характера: вынос гумусированного слоя почвы за пределы расчищаемых полос, уплотнение и снижение ее пористости; образование подпневых ям и их локальное заболачивание; захламление нерасчищае- мых кулис между полосами порубочными остатками и выкорчеванными пнями; низкая производительность корчевальных машин и высокая энергоемкость процесса корчева- ния пней; прекращение агротехнических уходов через 2-3 года после посадки и не- возможность проведения осветления культур из-за их непроходимости для тракторных агрегатов; низкий уровень использования силы тяги специальных лесных тракторов и их недостаточная мощность для корчевания пней. Предметом исследования стано- вятся технология, машины и орудия лесовосстановления на вырубках. Цель – обеспе- чение комплексной механизации технологического процесса лесовосстановления для повышения производительности работ, снижения энерго- и материалоемкости техно- логии и создание условий для эффективного использования машин и орудий в агрегате с энергонасыщенными тракторами тягово-энергетической концепции, исключающих вредное воздействие на экологию почвы и растений. Результатами достижения по- ставленных цели и задач являются обоснование лесоводственно-экологической, тех- нической и экономической целесообразности применения технологии, основанной на сплошной расчистке вырубок от порубочных остатков, валежника и поросли кустарни- ковой растительности путем их измельчения мобильными мульчерами; удаление пней на вырубках посредством их дробления на глубине до 0,15…0,20 м модернизированной машиной МУП-4А с разбрасыванием щепы по лесокультурной площади и последую- щей сплошной обработкой почвы бороной дисковой клавишной БДК-2.5. При повыше- нии производительности практически исключаются вредные воздействия на экологию почвы и растений, а измельченная древесная биомасса, перемешанная с почвой, пре- вращается в органическое удобрение. Устранение механических препятствий, какими являются порубочные остатки, валежник и пни, позволяет эффективно использовать энергонасыщенные тракторы за счет совмещения технологических операций и выпол- нения их за один проход агрегата, увеличения ширины захвата и рабочих скоростей. Создаются условия для эффективной работы лесохозяйственных машин и орудий на тракторно-моторной тяге для защиты леса от вредителей, болезней и пожаров, а также для механизации различных видов рубок ухода. Для цитирования: Бартенев И.М., Драпалюк М.В. Совершенствование технологии лесовосстановления на вырубках с применением энергонасыщенных тракторов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 5. С.117–133. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-5-117-133.
Currently applied partial reforestation in cuttings and removal of stumps by uprooting have a number of significant technological, environmental and economic disadvantages. These are removal of the humus layer of soil outside the cleared strips, compaction and reduction of soil porosity; formation of understump holes and their local waterlogging; littering of noncleared belts of trees between strips with felling debris and uprooted stumps; low productivity of uprooting machines and high energy consumption of stump uprooting; termination of agrotechnical tending after 2–3 years after planting and impossibility of cleaning stands due to their obstruction for tractor units; low level of traction force of special forest tractors and their insufficient power for uprooting stumps. Technology, machines and tools for reforestation in cuttings become the subjects of the research. The aim of the research is to provide a comprehensive mechanization of the reforestation process in order to improve work productivity, reduce energy and material consumption of the technology and create conditions for the effective use of machines and tools in combination with energy-efficient tractors of the traction-energy concept, ensuring the elimination of harmful effects on soil and plants ecology. The results of achieving the set aim and objectives are substantiation of forestry and ecological, technical, and economic feasibility of using the technology based on the complete clearing of cuttings from felling residues, dead wood and coppice of shrub vegetation by their crushing using mobile mulchers; removal of stumps in cuttings through crushing them at a depth of 0.15–0.20 m by an upgraded MUP-4A machine with scattering chips over the planting area and subsequent continuous tillage with a disk harrow BDK-2.5. Harmful effects on the ecology of soil and plants are practically eliminated with an increase in productivity, and the grinded woody biomass mixed with the soil turns into an organic fertilizer. The elimination of mechanical obstacles such as felling residues, fallen trees and stumps makes it possible to effectively use energy-efficient tractors by combining technological operations and performing them in one pass of the unit, as well as increasing the working width and operating speeds. Conditions for efficient operation of forestry machines and tools on tractormotor traction to protect the forest from pests, diseases, and fires, and for mechanization of various types of thinning are being created. For citation: Bartenev I.M., Drapalyuk M.V. Improving the Technology of Reforestation in Cuttings with the Use of Energy-Efficient Tractors. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 5, pp. 117–133. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-5-117-133.

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.

Лесопромышленный комплекс России формирует привлекательный рынок лесозаготовительной техники, однако позиции российских производителей на нем крайне слабы. С учетом данных из открытых источников представлен краткий анализ текущего состояния этого рынка, отмечены его особенности в сравнении с секторами дорожностроительных и сельскохозяйственных машин. На российском рынке доминируют три компании: John Deere, Ponsse, Komatsu. Бóльшая часть закупаемой техники приходится на машины для сортиментной технологии. Объем рынка новых машин составляет: 330–420 форвардеров, 165–300 харвестеров, 30–40 валочно-пакетирующих машин и столько же скиддеров. В процессе укрепления положения иностранных компаний в России следует выделить две волны: первая – поставки техники и развитие зарубежных брендов на фоне еще достаточно заметных позиций российских производителей; вторая – поглощение предприятий, сформировавших сбытовую сеть и получивших известность, диверсифицированными транснациональными корпорациями. Основные стратегии компаний-лидеров – экспорт техники в Россию и развитие сервисной сети. Компании не переходят на другой уровень, связанный с открытием производственных площадок или совместных производств по выпуску лесозаготовительных машин. Российский рынок характеризуется отсутствием сильного отечественного производителя, готового активно участвовать в процессах импортозамещения. Место такого производителя в России начинает занимать белорусский холдинг «Амкодор». Приобретение новых импортных машин могут себе позволить крупные и очень крупные лесозаготовительные компании. Основные производственные площадки, производители и поставщики машин находятся в Финляндии, Швеции, США, Канаде. Для поддержки лесного машиностроения, кроме апробированных в других отраслях экономических мер стимулирования, предлагается: организовать в ряде лесных регионов нашей страны работу научных лесотехнических центров на основе частно-государственного партнерства с участием крупных вертикально-интегрированных лесопромышленных холдингов; стимулировать создание отечественных отраслевых информационных технологий для лесозаготовительного производства; инициировать партнерство с компаниями из Китайской Народной Республики для запуска производства лесозаготовительных машин нового поколения. Для цитирования: Пискунов М.А. Особенности российского рынка лесозаготовительной техники // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 6. С. 132–147. DOI: 10.37482/0536- 1036-2020-6-132-147
Russian forest sector forms an attractive market for harvesting and logging equipment, however the position of Russian manufacturers is extremely weak. A brief overview of the current state of the market is presented with reference to the open sources. Its features are mentioned as compared to the road construction and agricultural machinery sectors. Three transnational companies dominate the Russian market of harvesting and logging equipment: John Deere, Ponsse and Komatsu. Most of the purchased equipment falls on machines for cut-tolength technology, such as harvester and forwarder. The market volume of new machines is estimated at 330–420 forwarders, 165–300 harvesters, about 30–40 feller bunchers and the same number of skidders. There were two waves in the consolidation of the position of foreign companies in Russia. The first was connected with the delivery of equipment and the development of foreign brands in Russia against the background of still high-profile positions of Russian manufacturers in the market. The second is the takeover of enterprises having a service network and reputation by diversified transnational corporations. The main strategies of the leading companies in the current situation are the export of equipment to Russia and the development of a service network. Companies do not turn to another level associated with the opening of production sites or joint ventures for the production of harvesting and logging machines. The Russian market is characterized by the absence of a strong Russian manufacturer of harvesting and logging machines, which is ready to significantly influence or actively participate in the processes of import substitution. The position of such a manufacturer is gradually occupied by the Belarusian Amkodor Holding. The purchase of new harvesting and logging machines can afford major timber companies. The main production sites of harvesting and logging machines are located in Finland, Sweden, USA, and Canada. In order to support forestry machine engineering, in addition to economic measures of stimulation approved in other sectors, it is proposed: to organize the work of scientific forest engineering centers on the base of public-private partnership with the financial support from the major vertically-integrated timber corporate groups; to stimulate the development of Russian sector-specific information technologies for harvesting and logging; to initiate the partnership with companies from the People’s Republic of China to launch the design and production of new-generation harvesting and logging machines. For citation: Piskunov M.A. Features of the Harvesting and Logging Equipment Market in Russia. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 6, pp. 132–147. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-6-132-147.

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.

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».

Практика лесозаготовок и лесосплава

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.

Изложены общие сведения о судах лесосплавного флота, применяемых при доставке леса и лесных грузов водным транспортом. Приведена методика расчета плавучего основания судна при благоприятных и неблагоприятных погодно-климатических условиях с учетом сопротивления воды при его движении.

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».

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.

Рассмотрено назначение подъемно-транспортных устройств, дана их общая классификация. Изложены методы расчета отдельных механизмов, а также приведены конструкции грузоподъемных и транспортирующих машин, пневмотранспортных установок, применяемых для грузопереместительных операций на предприятиях лесного комплекса.

Рассмотрены перспективы развития перевозок лесоматериалов в судах, транспортно-технологические схемы доставки лесных грузов, перевозочные средства и сплоточно-транспортные машины, а также техника и технология погрузочно-разгрузочных работ лесоматериалов с обеспечением необходимой техники безопасности.

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.

Рассмотрены современные технологии лесозаготовительных и лесосплавных работ, а также их особенности. Приведена классификация береговых складов, описан уровень их механизации. Даны технические характеристики применяемых машин и оборудования. Проанализированы некоторые технологические схемы.

Изложены общие сведения о сухопутном транспорте леса. Рассмотрена методика определения норм выработки лесовозного транспорта с последующим расчетом дорожной и транспортной составляющих себестоимости вывозки древесины. Дан анализ влияния эксплуатационно-технических параметров на себестоимость вывозки древесины. Приведены справочные материалы для самостоятельной подготовки к выполнению расчетно-графической работы, а также практическим занятиям по дисциплине «Сухопутный транспорт леса».

Дан обзор конструкций лесосечного и верхнескладского оборудования различной модификации и разных стран-производителей, затрагиваются вопросы технологии и управления данной техникой, что даст возможность студентам найти пути усовершенствования и разработки новых конструкций лесопромышленного оборудования

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

Формирование сети трелевочных волоков при выполнении рубок ухода и выборочных рубок в спелых и перестойных древостоях снижает производительность древостоев в результате разрубки коридоров и механической деформации почвогрунтов в процессе перемещения трелевочной техники. Снижение плотности трелевочных волоков при селективном изреживании древостоев достигается подтрелевкой древесины к волокам мини-тракторами, работающими под пологом древостоя. Такая возможность обеспечивается габаритами и маневренностью мини-тракторов, соответствующими густоте формируемого древостоя. Возможность и целесообразность применения мини-тракторов должны определяться с учетом экологических, социальных и экономических критериев. В качестве наиболее информативного критерия для оценки эффективности трелевочного мини-трактора при выборе схемы его перемещения рассмотрена часовая производительность, максимум которой, при прочих равных условиях, достигается при формировании полной загрузки и минимальной величине холостого хода. В качестве вариантов перемещения мини-трактора при работе под пологом древостоя рассмотрены схемы с ходами между смежными пасечными волоками, с челночными ходами, параллельными пасечному волоку, и с ходами, перпендикулярными пасечному волоку. Ограничениями по использованию схем являются крутизна маневрирования при заданных габаритах мини-трактора, длина трелюемых лесоматериалов и густота древостоя. Рекомендации по использованию схем перемещения учитывают соотношение грузоподъемности мини-трактора, крупномерности вырубаемых деревьев и возможности формирования полногрузного пакета при минимальном расстоянии перемещения.