Лесное хозяйство. Деревообрабатывающая промышленность

Бурное развитие цифровых технологий в целом и методов обработки больших данных в частности открывает широкие возможности для получения новых алгоритмов информационной поддержки управленческих решений, в том числе в области охраны лесов от пожаров. На этом фоне существенно возрастают требования к точности данных о пожарной опасности в лесах и лесных пожарах. Технологии дистанционного зондирования Земли из космоса хоть и являются перспективным методом получения независимой от человеческого фактора информации, имеют пока ряд технических ограничений, не позволяющих полностью автоматизировать сбор информации, поэтому важно обеспечить всесторонний контроль сведений, поступающих от лесопожарных формирований. Кроме того, для долгосрочных прогнозов пожарной опасности необходимо учитывать ретроспективные данные и цикличность некоторых явлений. Это требует разработки методик оценки достоверности исходных данных. Анализ сведений о количестве лесных пожаров, возникших в Российской Федерации с 1969 по 2020 г., позволил выявить, что распределение значений в больших выборках близко к логнормальному. Это, по мнению авторов, является фундаментальным принципом. Небольшие отклонения в правой части распределения косвенно подтверждают гипотезу о возможном дроблении крупных лесных пожаров лицами, предоставляющими информацию. Это также согласуется с тем, что такое дробление обычно имеет смысл только при сложной лесопожарной ситуации (большом количестве лесных пожаров). Анализ данных о количестве лесных пожаров, ликвидированных в первые сутки, выявил характерное отклонение, которое косвенно доказывает гипотезу о вероятности искажения данных с целью улучшения отчетности. При этом характер отклонения согласуется с тем, что такое искажение обычно допускают при небольшой горимости, в условиях тяжелой лесопожарной обстановки при большом количестве пожаров подобная фальсификация данных теряет смысл. С использованием численной оценки степени отклонения статистических данных от предсказываемого в рамках закона логнормального распределения авторами сформирован рейтинг регионов с точки зрения достоверности архивных данных о лесных пожарах. Предложенный метод может стать одним из элементов риск-ориентированного подхода для планирования контрольно-надзорных мероприятий в области лесных отношений.

Пиломатериалы хвойных пород находят широкое применение в строительстве. Однако в последнее время размерно-качественный состав круглых лесоматериалов для изготовления пиломатериалов значительно ухудшился. Количество пиловочных бревен диаметром 14–20 см составляет только до 50 % от общего количества сырья, поступающего на лесопильные предприятия. Кроме того, круглые лесоматериалы больших диаметров все чаще поражаются различными видами гнилей, как правило, ядровыми гнилями. Таким образом, необходимо бережно использовать пиловочное сырье. Встает задача интенсификации процесса раскроя круглых лесоматериалов. Это особенно важно при раскрое круглых лесоматериалов с присутствием ядровой гнили. Решение задачи возможно при применении современных технологических процессов раскроя и специализированного оборудования. Для выбора технологической схемы раскроя и конструктивных решений установок для продольного раскроя круглых лесоматериалов применен метод морфологических исследований. Полнота морфологической таблицы определяется суммой объектов понятий всех признаков и оценивается результативностью получения эффективных технологических и конструктивных решений. С использованием морфологического метода разработана методика систематизации поиска. В результате патентного поиска выявлены основные охранные и опубликованные заявочные документы, касающиеся программ продольного раскроя круглых лесоматериалов. С учетом установленных закономерностей рассмотрены технологические схемы продольного раскроя круглых лесоматериалов и конструктивные схемы оборудования для раскроя. В целях повышения производительности оборудования для продольного раскроя круглых лесоматериалов предложена новая программа раскроя. Программа защищена патентом Российской Федерации. Оценка возможностей осуществления технологического процесса продольного раскроя круглых лесоматериалов выполнена путем анализа целевых функций затрат на организацию производства, производительности в смену и качественного выхода продукции раскроя. Предложенная методика выбора направлений интенсификации продольного раскроя круглых лесоматериалов позволяет определять эффективные технологические и технические решения на предпроектной стадии.

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.

В пособии изложена методика разработки новых подходов к планированию уроков технологии при изучении столярного дела и внедрении новых коррекционно-развивающих методов в процесс обучения учеников 7-11 классов общеобразовательных организаций, реализующих ФГОС образования обучающихся с интеллектуальными нарушениями. Дифференцированный подход к организации занятий по столярному делу на уроках технологии обеспечивается введением элементов технического моделирования различной степени сложности с целью формирования у учеников политехнических знаний и умений, коррекции недостатков у них познавательной деятельности, позволит ученикам проявить или развить свои творческие способности, сделает обучение увлекательным.

Взаимное влияние ветровой нагрузки и лесных насаждений достаточно хорошо изучено. К настоящему времени в данной области накоплен и отражен в публикациях большой объем ценной научной и практической информации. Известны данные о повреждении ветровой нагрузкой насаждений, ее воздействии на их прирост, а также о способности лесных насаждений снижать скорость и силу ветра. Тем не менее проблемы воздействия ветра как на отдельные деревья, так и на лесные массивы не теряют актуальности. Анализ литературы и интернет-ресурсов показал, за рамками исследований остался вопрос о влиянии ветровой нагрузки на качество выращиваемой древесины. Для каждой местности многолетние наблюдения и построенная на их основе роза ветров позволяют определить преобладающие силу и направление ветра. Зная особенности влияния ветровой нагрузки на качество лесоматериалов, получаемых после рубки насаждения, можно прогнозировать процент выхода деловой и низкокачественной древесины, а при плантационном выращивании леса целевым образом влиять на этот показатель, высаживая посадочный материал с учетом этих данных. Разработана методика для теоретической оценки вероятности появления критических деформаций коры в сжатой зоне, которая образуется при изгибе растущего дерева под действием ветровой нагрузки. В качестве теоретической основы методики использованы классические исследования критического состояния сжатых стержней на упругом основании. Роль стержня выполняет участок коры растущего дерева, а роль упругого основания – камбий и другие живые клетки, находящиеся между корой и древесиной ствола. Для получения количественных оценок предложено соотношение, достаточно простое для практического применения. Адекватность результатов моделирования подтверждена их согласованностью с опытными данными. Применение разработанной методики показано на примерах.

Цель исследования – анализ изменчивости и разработка математических моделей оценки биомассы и объема коры, объема ствола в коре, доли коры деревьев липы мелколистной (Tilia cordata Mill.), произрастающих в естественных порослевых и искусственных древостоях. Модели основаны на данных 107 и 95 деструктивно отобранных деревьев соответственно в естественных порослевых и искусственных древостоях – по 10 пробных площадей на каждый тип древостоев, представляющих различные стадии роста. Модельные деревья были распилены на 2-метровые секции, объемы которых в коре и без коры рассчитаны с использованием формулы Губера. Общий объем ствола дерева в коре и без коры получен суммированием объемов всех секций и конического объема вершины дерева. Разница двух этих параметров составила объем коры. Биомасса коры определена непосредственным взвешиванием с последующим переводом в абсолютно сухую массу. Оценены корреляционные связи дендрометрических параметров и выбранных характеристик дерева. В сравнительном аспекте изучена эффективность 3 моделей регрессии с использованием в качестве независимых переменных диаметра на высоте 1,3 м и высоты дерева. Биомасса и объем коры, объем ствола в коре сильно зависят от данных величин. Для объемной доли коры в естественных порослевых липняках эта корреляция очень слабая, в искусственных – незначимая. Объемная доля коры для каждого дерева рассчитана как отношение разности объема ствола в коре и без коры к объему ствола в коре. Для прогнозирования биомассы и объема коры, объема стволов в коре деревьев липы мелколистной выбрано уравнение, показавшее лучшие статистические характеристики с точки зрения соответствия. Модели оценены с использованием метода взвешенных наименьших квадратов, с учетом присущих ошибок, гетероскедастичности, путем придания каждой модели своей весовой функции отдельно для естественных порослевых и искусственных древостоев, существенно различающихся между собой по морфометрическим признакам.
Для цитирования: Габделхаков А.К., Коновалов В.Ф., Рахматуллин З.З., Блонская Л.Н., Фазлутдинов И.И. Модели для оценки биомассы и объема коры деревьев липы мелколистной (Tilia cordata Mill.) // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 5. С. 21–36. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-5-21-36

Приведены краткие сведения об основных видах малых искусственных сооружений, применяемых при строительстве лесовозных автомобильных дорог, методики их проектирования и расчета. Представлены методические указания и справочные материалы для самостоятельного выполнения расчетно-графических работ.

Приведены пояснения для выполнения расчетно-графической работы, домашних заданий и лабораторных работ по дисциплине «Машины и механизмы в лесном и лесопарковом хозяйстве». Даны задания, методика и примеры решения задач по разделам «Теоретические основы конструирования машин», «Энергетические средства для лесного хозяйства», «Технологические машины». Представлены методика проведения лабораторных работ и задания по разделу «Технологические машины».

Лесная экосистема является типичным примером функционирования открытых термодинамических систем. Проанализировано изменение энтропии открытой термодинамической системы, в которой могут реализовываться следующие процессы: поглощение коротковолнового солнечного излучения – процесс дифференциации; процесс общего роста биомассы, связанный с расходом ресурсов на дыхание и конкуренцию. В результате действия этих процессов в систему поступает отрицательный поток энтропии, а в самой системе производится положительная энтропия. С ростом древостоя его биомасса достигает максимума, что соответствует стационарному состоянию в экосистеме. Показано, что согласно принципу (теореме) Пригожина удельное производство энтропии в открытой системе принимает минимальное положительное значение. При дальнейшем увеличении возраста древостоя стационарное состояние открытой термодинамической системы переходит к равновесному: биомасса насаждения уменьшается, а энтропия стремится к максимальному значению в соответствии со 2-м законом термодинамики (распад экосистемы). Анализ поведения открытой термодинамической системы положен в основу новой эколого-физиологической модели динамики роста древостоя. В предлагаемой модели используется 2 параметра: биомасса отдельного дерева и число деревьев на гектар. Для моделирования динамики роста биомассы отдельного дерева применяется балансовое уравнение Берталанффи, которое содержит динамическое уравнение, описывающее рост особи за счет поглощения ресурса и ограничение роста за счет расхода ресурса. Уравнение, характеризующее динамику численности древостоя, вытекает из условия достижения максимума биомассы древостоя в процессе роста насаждения. Модель динамики древостоя имеет 3 независимых параметра: время наступления стационарного режима, скорость расхода ресурса, а также фактор, связывающий площадь и биомассу организма. Верификация модели проведена расчетом динамики биомассы для полных (нормальных) сосновых насаждений первых 5 бонитетов (Iб, Iа, I, II, III). Качество модели оценивается безразмерным критерием эффективности Нэша–Сатклиффа, значение которого, как правило, больше 0,95, что соответствует описанию данных, близкому к идеальному.

В настоящее время отмечается ежегодный рост числа современных лесозаготовительных машин на лесозаготовительных предприятиях РФ и зарубеж- ных стран. При этом парк лесозаготовительных машин становится все более разнообразным и многофункциональным, а их производители, борясь за рынки сбыта продукции, оказываются заинтересованы в постоянной модернизации существующих и развитии новых конструктивных и технологических решений. Цель исследования – поиск нового технического решения, которое позволит наряду с заготовкой качественных сортиментов выполнять их частичную окорку без существенного снижения скорости обработки. Эффективный результат достигается тем, что предложенный нами новый способ обработки стволов деревьев, предусматривающий, как и в традиционном варианте функционирования харвестерной (процессорной) головки, раскряжевку ствола пильным механизмом и очистку от сучьев сучкорезными ножами, дает возможность пролыски лесоматериалов – снятия коры поваленного дерева полосами по всей его длине – а также удаления луба (частично или полностью). Это ускоряет естественную сушку древесины при ее хранении на складах, значительно повышает плавучесть хвойных тонкомерных сортиментов при их дальнейшем лесосплаве. Внедрение предложенных варианта заготовки на лесосеке окоренных лесоматериалов и рабочего органа харвестеров (процессоров) для осуществления такой заготовки повысит долю отходов лесосечных работ на лесосеке. Конструкция новой харвестерной (процессорной) головки не предусматривает значительных финансовых затрат на модернизацию и позволяет осуществить пролыску лесоматериалов продольными полосами по всей длине выпиливаемых бревен без наличия дополнительного привода рабочих механизмов. Это даст возможность реализовать грубую окорку с минимальными финансовыми затратами уже на стадии лесосечных работ и повысит эффективность деятельности лесозаготовительных и лесообрабатывающих предприятий.

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

Работоспособность сборного дереворежущего инструмента зависит кроме многих факторов от особенностей конструкции узла крепления режущего элемента. Для выбора сборного дереворежущего инструмента, который соответствовал бы требованиям производства, не существует четких критериев, раскрывающих основные влияющие на стойкость факторы. Моделирование термодинамических процессов в условиях контактного взаимодействия элементов дает возможность выбора конструкции для эффективного применения и повышения стойкости устройства. Цель исследования – моделирование термодинамических процессов в узле крепления режущего элемента в корпусе сборного дереворежущего инструмента для оптимизации его конструктивных и технологических параметров, а также режимов работы. Предметом исследования являются условия контактного взаимодействия и теплообменные процессы между элементами устройства. Сконструирован узел крепления режущего элемента и разработана модель взаимодействия частей механизма сборного дереворежущего инструмента. Дальнейшие задачи: построение модели термодинамических процессов в узле крепления режущего элемента; вывод рекомендации по выбору конструкции сборного дереворежущего инструмента на стадии проектирования – реализованы в работе, продолжающей проводимое исследование. На основе стандартного исполнения дереворежущей цилиндрической насадной фрезы была создана конечно-элементная модель контактного взаимодействия шероховатых волнистых поверхностей частей конструкции. Сделаны выводы о возможности дальнейшего аналитического моделирования контактных условий при имеющихся параметрах. С учетом данных конструирования и полученных показателей сил резания древесины определены сближения контактирующих поверхностей и радиусы единичных площадок касания. Методология и методы включают теоретическое исследование и математическое моделирование, в т. ч. конечно-элементный анализ. Полученные модели могут быть использованы в создании комплексной стойкостной схемы дереворежущего инструмента с учетом других факторов. Основным результатом данного этапа работы является получение модели контактных условий и исходных данных для дальнейшего моделирования термодинамических процессов в узле крепления ножа в корпусе дереворежущей фрезы для прогнозирования его теплового состояния. Для цитирования: Капустина Н.А., Малыгин В.И., Мелехов В.И., Слуцков В.А. Моделирование дискретных контактов термодинамической системы элементов сборной дереворежущей фрезы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 4. С.162–172. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-4-162-172.
Operational capability of a modular wood-cutting tool depends, besides many factors, on the design features of cutting element fastening unit. There are no clear and precise methods that explain major factors influencing tool durability for selecting the design of the modular wood-cutting tool, which would meet production requirements. Thermodynamics modeling under contact interaction of elements enables to choose a design for effective application and increases the tool efficient life. The research purpose is modeling of thermodynamic processes in the cutter element fastening unit in the wood-cutting tool body in order to optimize the design, technological parameters and operating modes of the tool. The research subject is the contact interaction conditions and heat transfer processes between the device elements. The cutting element fastening unit is designed and the model of interaction between the parts of the mechanism of the modular wood-milling tool is developed. Further tasks, namely, development of a model of thermodynamic processes in the cutting element fastening unit, discussion of the results and identifying the recommendations for choosing the design of the modular wood-cutting tool at the design stage were realized in a work that continues the ongoing research. The finite-element model of rough wavy surfaces contact interaction of design elements was developed on the basis of standard design of a shell-type plain woodmilling cutter. The analysis concluded that further analytical modeling of contact conditions with existing parameters is possible. The contacting surfaces approach and the radii of single contact areas were determined taking into account the data of design and calculation of wood cutting forces. These results will be used next in modeling of thermodynamic processes. Methodology and research methods comprise theoretical study and mathematical modeling, including finite-element analysis. The models developed are possible to be used in the creation of a complex durability model of the wood-cutting tool with regard to other factors. The main result of this research stage is obtaining the model of contact conditions and initial data for further modeling of thermodynamic processes in the knife fastening unit in the milling body to predict its thermal condition. For citation: Kapustina N.A., Malygin V.I., Melekhov V.I., Slutskov V.A. Modeling of Discrete Contacts for the Thermodynamic Element System of a Modular Wood-Milling Cutter. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 4, pp. 162–172. DOI: 10.37482/0536- 1036-2021-4-162-172.

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.

Представлены методы синтеза и анализа производных первичных и вторичных метаболитов растительного происхождения. Приведены сведения о модифицировании компонентов растительной биомассы, используемых в различных технологиях химической переработки. Материалы используются при выполнении работ в лаборатории.

Приведено описание методов определения содержания основных компонентов в древесных тканях и группового анализа экстрактивных веществ древесины, коры и древесной зелени. Представленные материалы используются при выполнении работ в лаборатории.

Представлены теоретические основы создания лесных защитных насаждений, рекультивации нарушенных земель и их охраны. Рассмотрены вопросы организации и проектирования мероприятий по рекультивации нарушенных земель и оценке возможного воздействия на компоненты окружающей среды. Перечислены требования к процедуре защиты курсовой работы, критерии ее оценки.

Приведены задания для самостоятельной подготовки и контроля знаний, способствующие более глубокому изучению конструктивных особенностей лесохозяйственных машин и механизмов, а также комплектования машинно-тракторных агрегатов на предприятиях лесного хозяйства специальным навесным оборудованием.

Проведен анализ современных тенденций применения продуктов термической переработки древесины в качестве компонента органического вяжущего. Описаны получение, физические и химические свойства жидких продуктов быстрого абляционного пиролиза древесины. Рассмотрен механизм химического взаимодействия компонентов жидких продуктов быстрого абляционного пиролиза древесины друг с другом.

Изложены методические рекомендации к проведению лабораторных работ в соответствии с программой дисциплины «Методы и средства научных исследований». Приведены краткие теоретические сведения, описание методик проведения лабораторных работ, порядок обработки результатов экспериментов и требования к оформлению отчета.

Принципы увеличения доли использования на лесосеке современных многофункциональных лесных машин (харвестеров и процессоров) для валки и очистки деревьев от сучьев в России и за рубежом в настоящее время находят все более широкое распространение и заслуживают повышенного внимания со стороны исследователей. Нами разработаны новые конструкции технологического оборудования и найдены технические решения, не применявшиеся ранее. Идея создания рабочим органом многофункциональных лесных машин дополнительной ударной нагрузки в процессе обработки ствола дерева является одним из эффективных вариантов развития дополнительного усилия резания, позволяющего облегчить процесс работы устройства. Предложенный способ предполагает очистку ствола протаскивающими вальцами и представляет собой комбинацию работы стандартных сучкорезных ножей, совмещенных с захватными рычагами, и дополняющего конструкцию возвратно-поступательно движущегося сучкорезного ножа. Такой характер его движений обеспечивается использованием энергии сжатого воздуха. Это создает новый для конструкции принцип действия режущего механизма. Приведены подробное описание устройства, его работы, а также варианты взаимодействия отдельных технологических элементов. Реализация предложенной идеи позволит внедрить в сферу лесного хозяйства харвестерные и процессорные головки, способствующие облегчению функционирования отдельных узлов лесосечных машин с большим средним объемом хлыста. Для цитирования: Рукомойников К.П., Купцова В.О. Модернизация конструкции механизма для очистки деревьев от сучьев многооперационными лесными машинами // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 3. С. 117–124. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-117-124 Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке ООО «Мартрэйд» в рамках научно-исследовательской темы №06.522/18
The principles of increasing the use of modern multifunctional forest machines (harvesters and processors) for felling and delimbing in Russia and abroad are currently becoming more widespread and deserve increased attention from researchers. The results of the studies performed made it possible to identify a wide range of constructive solutions of technological equipment interesting in the opinion of the authors of the publication and to develop a new technical solution. The idea of creating an additional shock load by the working body of multifunctional forest machines for delimbing during the processing of a tree trunk is one of the most effective options for the development of additional cutting force, allowing to facilitate the operation of the device. The proposed method involves delimbing the trunk by pulling rollers and is a combination of the operation of standard delimbing knives together with the gripping arms and a reciprocating delimbing knife that complements the design. The use of compressed air energy provides the reciprocating motion of the knife, creating a new principle of the cutting mechanism for this design. The article describes in detail the design of the device, its operation, as well as options for the interaction of individual technological elements. The implementation of the proposed idea will make it possible to introduce harvester and processor heads into the forestry sector, facilitating the operation of individual assemblies of forest machines with large average volume of the tree-length log. For citation: Rukomojnikov K.P., Kuptcova V.O. Design Improvement of the Mechanism of Delimbing by Multi-Operational Forest Machines. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 3, pp. 117–124. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-117-124 Funding: The work was carried out with the financial support of OOO “Martrade” within the framework of the research project No. 06.522/18.

Прогнозы последствий глобального потепления стимулируют исследования углероддепонирующей способности растительного покрова. Ствол представляет собой основную часть биомассы дерева, и от точности характеристики объема ствола зависит возможность корректного мониторинга и предварительной оценки будущего состояния лесных ресурсов. В российском лесоустройстве ива не входила в число основных лесообразующих видов, и поэтому необходимости в разработке таксационных нормативов для нее не было. Однако в связи с возросшей актуальностью оценки углероддепонирующей функции лесов России и необходимостью учета вклада в углеродный баланс всех видов растительности возникла потребность в создании подобных нормативов. Это может быть обеспечено разработкой всеобщей модели (или таблицы), учитывающей морфологию ив в пределах всего рода Salix L. и построенной по опубликованным в разных регионах и странах данным. Объект исследования – данные об объемах стволов ивы, размещенные в свободном доступе в России, Казахстане, Болгарии и Норвегии в виде таблиц или регрессионных моделей. Насколько каждая локальная модель применима в других регионах неизвестно. Для снятия этой неопределенности нами использован мета-анализ как статистическая процедура, объединяющая результаты нескольких независимых исследований с целью нахождения общей закономерности. Получена универсальная модель объема стволов рода Salix, которая характеризуется высоким коэффициентом детерминации и может быть применена для оценки объема ствола любого вида данного рода с минимальными отклонениями от расчетных значений. Результаты направлены на повышение точности учета лиственных насаждений при проведении лесоустроительных и мониторинговых работ, таксации древостоев на постоянных и временных пробных площадях. Применение унифицированных нормативов при использовании, воспроизводстве, охране и защите древостоев ивы древовидной при всем многообразии ее видов позволит решить ряд практических вопросов. Для цитирования: Усольцев В.А., Парамонов А.А., Третьяков С.В., Коптев С.В., Цепордей И.С. Модель объема ствола ивы: мета-анализ // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 3. С. 49–58. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-49-58
Current scenarios of the consequences of global warming stimulate research on the carbon-depositing capacity of vegetation cover. The stem is the main part of the tree biomass, and the accuracy of its volume assessment determines the possibility of correct monitoring and forecasting of forest resources. In the Russian forest management system, willow was not among the main forest-forming species, and therefore there was no need to develop valuation standards for it. However, due to the increased relevance of assessing the carbon-deposing function of Russian forests and the requirement to take into account the contribution to the carbon balance of all types of vegetation, there is a necessity to develop such standards. The solution can be found in the development of a generic model (or table) that takes into account the morphology of willows within the Salix L. genus and is based on data published in different regions and countries. The object of our research is data on the volume of willow stems, which is published and freely available in Russia, Kazakhstan, Bulgaria, and Norway in the form of tables or regression models. However, the extent to which each local model is applicable in other regions is unknown. To resolve this uncertainty, we used meta-analysis as a statistical procedure that combines the results of several independent studies in order to find a common pattern. As a result, we obtained a generic model of stem volume for the Salix genus, which is characterized by a high coefficient of determination and can be applied to estimate the stem volume of any species of this genus with minimum deviations from the calculated values. The results of the work are aimed at improving the accuracy of accounting deciduous stands during forest management and monitoring activities, valuation of stands on permanent and temporary trial plots. The implementation of unified standards for the use, reproduction, conservation and protection of willow stands with all the diversity of its species will solve a number of practical issues. For citation: Usoltsev V.А., Paramonov А.А., Tretyakov S.V., Koptev S.V., Tsepordey I.S. Generic Model of Willow Stem Volume: A Meta-Analysis. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 3, pp. 49–58. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-49-58.

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

В настоящее время на лесоперерабатывающих предприятиях Российской Федерации образуется большое количество отходов в виде древесной коры, которые не находят широкого применения в промышленности и оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Одним из возможных направлений переработки таких отходов является их сжигание в слоевых топках. Однако древесная кора ввиду своей высокой влажности и крайне разнородного фракционного состава относится к низкокалорийному трудносжигаемому виду топлива. Высокая влажность уменьшает энергетическую плотность древесной коры. Крайне разнородный ее фракционный состав (линейные размеры отдельных кусков коры могут изменяться от миллиметров до десятков сантиметров) осложняет организацию топочного процесса. Эффективная утилизация древесной коры обеспечивается при ее предварительной сушке до влажности 55…60 % и размере кусков коры, не превышающем 100 мм. Целью представленной работы является исследование температурного поля в плотном продуваемом слое высоковлажной древесной коры при ее сушке высокотемпературными дымовыми газами котельных агрегатов. На основе анализа физической картины разработана математическая модель прогрева плотного слоя высоковлажной древесной коры с учетом оценки толщины плотного слоя коры, использующая методику расчета аэродинамического сопротивления поперечно продуваемого слоя потоку газов. Проведены численные эксперименты по расчету полей температур при прогреве одиночного куска высоковлажной древесной коры, расположенного в передней части плотного продуваемого слоя. Результаты расчета сравнивались с результатами, полученными по разработанной нами модели. На основе математического моделирования процесса прогрева плотного слоя и термической подготовки высоковлажной древесной коры к сжиганию разработана методика, позволяющая рассчитать общую продолжительность нагрева влажного материала до полного высыхания слоя, время, затраченное на прогрев продуваемого плотного слоя до полного выхода летучих веществ, а также температурные поля в слое коры и потоке газа. Предложены схема подготовки высоковлажной коры к сжиганию и методика для определения характерных параметров двухступенчатой схемы энергетического использования высоковлажной древесной коры в слоевых топках котлов и теплогенераторов. Для цитирования: Синицын Н.Н., Телин Н.В. Математическое моделирование процесса сушки древесной коры // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 6. С. 159–171. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-6-159-171
Currently, a large amount of wood bark waste is generated at the timber processing enterprises of the Russian Federation, which is not widely used in industry and has a negative impact on the environment. One of the feasible directions for the processing of such waste is its burning in layered furnaces. However, tree bark, due to its high moisture content and extremely heterogeneous fractional composition, belongs to a low-energy, difficult-to-burn fuel. High humidity reduces the energy density of the bark. The extremely heterogeneous fractional composition of tree bark (linear dimensions of random bark chips can vary from millimeters to tens of centimeters) complicates the organization of the burning process. Effective utilization of tree bark is ensured when it is pre-dried to a moisture content of 55– 60 % and the size of bark chips not exceeding 100 mm. The purpose of the presented work is to study the temperature field in a dense blown layer of high-moisture bark when drying it with high-temperature flue gases from boiler units. A mathematical model for heating the dense layer of high moisture tree bark has been developed based on the physics analysis. It was done taking into account the assessment of the bark dense layer thickness, which uses the method of calculating the aerodynamic resistance of a transversely blown layer to a gas flow. Numerical experiments were carried out in order to calculate the temperature fields during the heating of a single chip of high moisture tree bark located in the front part of the dense blown layer. The calculation data were compared with the results obtained using the developed model. A procedure that allows calculating the total duration of heating the wet material until the layer is completely dry, the time spent on heating the blown dense layer until the complete release of volatile substances, and the temperature fields in the bark layer and gas flow has been developed on the basis of mathematical modeling of the process of the dense layer heating and thermal preparation of high moisture tree bark for burning. A scheme for preparing high moisture tree bark for burning and a method for determining the characteristic parameters of a two-stage scheme of energy use of high moisture tree bark in layered furnaces of boilers and heat generators are proposed. For citation: Sinitsyn N.N., Telin N.V. Mathematical Modeling of the Bark Drying Process. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 6, pp. 159–171. DOI: 10.37482/0536- 1036-2020-6-159-171.

Одной из задач при планировании и практическом использовании форвардеров в России и за рубежом является обоснование затрат на топливо и смазочные материалы. Решение данной проблемы приобретает все более важное значение в связи с ростом цен на топливно-энергетические ресурсы. Доля затрат на топливные ресурсы составляет в разных природно-производственных условиях от 46 до 70 %. Это связано с наличием лесосек с различными характеристиками породного состава. В настоящее время существуют нормы расхода горюче-смазочных материалов на механизированные работы, выполняемые в лесном хозяйстве, однако в них отсутствуют нормативные инструкции по расчету топлива для современных лесосечных машин, занятых на трелевке. Существуют базовые нормы расхода топлива, масла, смазок для разных марок отечественных и зарубежных легковых автомобилей, грузовиков, автобусов, но и в них нет информации о лесозаготовительной технике. Цель предлагаемого исследования – показать расход топлива форвардера «Амкодор-2682» при заготовке сортиментов в природно-климатических условиях Республики Марий Эл. Поставленная цель достигнута путем проведения экспериментов с использованием объемного метода пополнения топливного бака машины в конце рабочего цикла. Экспериментальные исследования сопровождались фиксацией диаметров вырубаемых деревьев и их объемов. Топливный бак форвардера заполнялся до горловины и осуществлялась обработка участка пасеки с трелевкой одной пачки лесоматериалов. После выполнения каждой операции лесосечных работ при сборе сортиментов (холостой ход, сбор пачки сортиментов, грузовой ход, разгрузка пачки сортиментов) производилась остановка машины, заполнение топливного бака с точной фиксацией объема заправляемого топлива. Обработка данных позволила получить регрессионную модель, характеризующую средний расход топлива форвардера «Амкодор-2682» при различных диаметрах вырубаемого древостоя. Использование полученных результатов в лесном хозяйстве облегчит планирование и расчет эксплуатационных затрат трелевочной техники. Для цитирования: Рукомойников К.П., Купцова В.О., Сергеева Т.В. Математическая модель расхода топлива форвардера «Амкодор-2682» при выполнении лесохозяйственных работ // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 6. С. 148–158. DOI:Cost justification of fuel and lubricants is high on the agenda of planning and practical use of forwarders in Russia and abroad. The problem solution is becoming increasingly important due to rising prices for fuel and energy resources. The share of costs for fuel resources ranges from 46 to 70 % in different natural and industrial conditions. This is due to the presence of cutting areas with different characteristics of the species composition. Currently, there are consumption rates for fuel and lubricants for mechanized work performed in forestry. However, they lack regulatory guidelines for calculating the fuel of modern logging machines used in skidding. There are basic standards for consumption of fuel, oil, and lubricants for different brands of domestic and foreign cars, trucks, and buses, but they also have no information on forestry equipment. The research purpose was to show the fuel consumption for the forwarder Amkodor-2682 when harvesting assortments in the climatic conditions of the Mari El Republic. The purpose was achieved through experiment using the volumetric method of refilling the machine fuel tank at the end of the operation cycle. The studies were provided with fixing the diameters and volumes of the felled trees. The forwarder fuel tank was filled to the top of the tank filler. Processing of the swath site was carried out with skidding of one pack of logs. The machine was stopped and the fuel tank was filled in after each operation of logging (idling, bundle assembling, hauling, bundle unloading). The amount of fuel in the tank was accurately fixed each time. Processing the data allowed us to obtain a regression model. This model characterizes the average fuel consumption for the forwarder Amkodor-2682 at different diameters of felled trees. Using the obtained results in forestry will make it easier to plan and calculate the operating costs of skidding equipment. For citation: Rukomojnikov K.P., Kuptcova V.O., Sergeeva T.V. A Mathematical Model of Fuel Consumption for the Forwarder Amkodor-2682 When Performing Forestry Operations. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 6, pp. 148–158. DOI: 10.37482/0536- 1036-2020-6-148-158. 10.37482/0536-1036-2020-6-148-158

Использование модифицированной древесины в различных парах трения лесопромышленных машин и технологического оборудования во многом обусловлено высокими показателями ее износостойкости, низким коэффициентом трения и хорошими диссипативными характеристиками. Положительные свойства композиционных материалов достигаются при использовании технологий объемного модифицирования и имплантирования антифрикционных и теплопроводящих элементов, а также путем формирования композита из измельченной древесины с добавлением модифицирующих присадок и объемного армирования. Расширение сферы использования композиционных материалов в конструкциях узлов с фрикционными парами скольжения делает необходимым проведение исследований их работоспособности и условий формирования высокого уровня триботехнических параметров: износостойкости, антифрикционности, теплостойкости и т.д. Недостаточность информации о влиянии факторов, обеспечивающих функциональные характеристики материалов на основе древесины, в том числе теплопроводности и вибропоглощения, существенно осложняет решение ряда конструкторских и технологических задач при разработке и изготовлении подшипниковых узлов. Поэтому целью работы являлось исследование условий контактного взаимодействия подшипников скольжения из древесно-металлических композиционных материалов с учетом реологических эффектов, а также выработка путей управления их триботехническими параметрами за счет изменения структуры, состава и фазового наполнителя. Для этого разработаны модели подшипников разных типов, позволяющие создавать во втулках и вкладышах регламентированное напряженно-деформационное состояние. Исследования работоспособности подшипников позволили отметить существенное проявление виброгасящих свойств при использовании в составе композита измельченных фракций, находящихся во взвешенном состоянии. Повышенные антифрикционные свойства достигаются при модифицировании древесины электролитической медью, а технологичность изготовления втулки подшипника – при формировании непосредственно на месте установки опоры. В отличие от большинства применяемых антифрикционных материалов древесина втулок сохраняет стабильность структуры в условиях объемного сжатия при отрицательных и положительных температурах, а процессы износа, протекающие на контактных поверхностях древесно-металлических подшипников, сопровождаются уплотнением материала втулки. Последующее разрушение носит преимущественно усталостный характер, инициируемый динамикой колебаний и возмущений системы, поэтому важной частью дальнейших исследований является оценка релаксационной способности древесно-металлических композитов при ударно-вибрационном нагружении с оптимизацией их состава по данному критерию. Для цитирования: Пилюшина Г.А., Пыриков П.Г., Памфилов Е.А., Данилюк А.Я., Капустин В.В. Модифицирование древесины для создания подшипников скольжения лесопромышленных машин // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 5. С. 155–165. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-5-155-165 Финансирование: Проект «Исследование и создание подшипников скольжения повышенной износостойкости на основе древесно-металлических композиционных материалов» в рамках государственного задания Минобрнауки РФ (проект № 9.10677.2018/11.12)
The use of modified wood in different friction pairs of timber machines and processing equipment is largely due to its high wear resistance, low coefficient of friction and good dissipative characteristics. The positive properties of composite materials are achieved by using technologies of volumetric modification and implantation of antifriction and heatconducting elements, as well as by forming a composite of crushed wood with the addition of modifying additives and three-dimensional reinforcement. The expansion of the scope of using composite materials in the designs of units with sliding friction pairs necessitates carrying out research on their performance and formation conditions for high level tribotechnical parameters: wear resistance, antifriction, heat resistance, etc. Lack of information on the effect from the factors providing the functional characteristics of wood-based materials, including thermal conductivity and vibration absorption significantly complicates the problem analysis in design and technology when developing and producing bearing joints. Therefore, the purpose of this work was studying the conditions of contact interaction of plain bearings made of wood-metal composite materials, allowing for rheological effects, and developing the ways of control their tribotechnical parameters by changing the structure, composition and phase filler. Models of bearings of different types, which allow creating a regulated stress-strain state in sleeves and liners, were developed for these purposes. Research of the bearings performance made it possible to find vibration-damping properties when using suspended crushed fractions in the composite. Increased antifriction properties are achieved in the process of wood modification with electrolytic copper, while the manufacturability of a bearing sleeve is achieved when the support is formed directly at the installation site. Unlike most of the used antifriction materials, the bushings wood maintains the stability of structure in conditions of volumetric compression at negative and positive temperatures, and the wear processes occurring on the contact surfaces of wood-metal bearings are followed by the compaction of the sleeve material. The subsequent destruction is predominantly of fatigue nature, initiated by the dynamics of vibrations and disturbances of the system; therefore, an important part of further research is the assessment of the relaxation ability of wood-metal composites under shock-vibration loading with optimization of their composition according to this criterion. For citation: Pilyushina G.A., Pyrikov P.G., Pamfilov E.A., Danilyuk A.Ya., Kapustin V.V., Modifying Wood for Creation Plain Bearings of Timber Machines. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 5, pp. 155–165. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-5- 155-165 Funding: The research is carried out under the project “Research and Creation of Plain Bearings of Increased Wear Resistance Based on Wood-Metal Composite Materials” within the framework of the state assignment of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation (project No. 9.10677.2018/11.12)

На северо-западе таежной зоны применение способов ускоренного лесовыращивания хвойных насаждений является наиболее перспективным направлением для обеспечения постоянной устойчивой работы крупных лесоперерабатывающих предприятий. Применение минеральных удобрений и гербицидов создает более оптимальные условия для роста древостоев, что вызывает увеличение прироста древесины. Получение наиболее ценных высококачественных сортиментов находится в зависимости от величины и анатомического строения радиального прироста. Изучено последействие применения удобрений и гербицидов на анатомическое строение древесины плантационных культур сосны различной исходной густоты на осушенной торфяной почве. Изменение двух таких качественных характеристик, как доля поздней древесины и плотность, напрямую связано с анатомическим строением древесины. Применение минеральных удобрений в культурах сосны, созданных густотой 4 и 2 тыс. шт./га, увеличило количество рядов ранних трахеид в процессе их роста, внесение удобрений и гербицидов в культурах сосны густотой 1 тыс. шт./га вызвало постепенное снижение числа рядов ранних трахеид. Число рядов поздних трахеид в древесине культур, созданных различной густотой, увеличилось при комбинированном воздействии минеральных удобрений и гербицидов. Общее количество рядов трахеид в годичном кольце также возросло в древесине культур с исходной густотой 4 и 2 тыс. шт./га, комбинированное использование минеральных удобрений и гербицидов в культурах густотой 1 тыс. шт./га уменьшило общее количество рядов трахеид. Снижение плотности получаемой древесины можно объяснить формированием тонкостенных трахеид в ранней и поздней древесине годичного кольца под воздействием удобрений и гербицидов, а в культурах с исходной с густотой 4 тыс. шт./га применение удобрений и гербицидов приводит к образованию толстостенных ранних и поздних трахеид. Внесение удобрений в культурах сосны, созданных с густотой 1 и 2 тыс. шт./га, способствовало формированию ранних и поздних трахеид большего диаметра, а в культурах, созданных с густотой 4 тыс. шт./га, произошло формирование трахеид меньшего размера. Совместное воздействие удобрений и гербицидов в культурах различной густоты увеличило размер поздних трахеид, а в культурах с густотой 4 тыс. шт./га снизило диаметр люмена ранних трахеид. Сопоставив полученные данные с нормативами ГОСТ 968–68 и лаборатории сырья ВНИИБ, установили, что создание культур сосны различной густоты на осушенной торфяной почве с применением удобрений и гербицидов может быть нацелено на получение балансовой древесины (I и II категория) и высококачественного пиловочника общего назначения. Для цитирования: Неронова Я.А. Микроструктура древесины культур сосны различной исходной густоты на осушенной торфяной почве после применения удобрений и гербицидов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 4. С. 68–76. DOI: 10.37482/0536- 1036-2020-4-68-76
To secure a steady operation of large wood processing enterprises in north-west of the Taiga zone, accelerated coniferous forest cultivation appears to be the most promising. Treatments with mineral fertilizers and herbicides create optimal conditions for stand growth and thus result in wood increment. Trunk wood qualities and, hence, the output of the most valuable trunk sections are contingent on the volume and anatomical structure of radial increment. This paper shows the effect of fertilization and herbicide treatments on the anatomical structure of wood in pine plantations of different stocking rates in drained peat soils. Variations of late wood share and density are directly associated with the changes in anatomical structure of wood. Fertilization of pine plantations with density of 4000 and 2000 trees/ha increased the number of early tracheid rows in the process of their growth. The application of fertilizers and herbicides in pine plantations stocked at 1000 trees/ha induced a gradual reduction in the number of early tracheid rows. A combined mineral fertilizer plus herbicide treatment enlarged the number of late tracheid rows in wood of the plantations stocked at various rates. The total number of tracheid rows per annual ring increased in the plantations stocked at a rate of 4000 and 2000 trees/ha. The reduction in total number of tracheid rows of plantations with 1000 trees/ha stocking rate is down to mineral fertilization combined with herbicide treatments. Fertilizer and herbicide treatment of the plantations with the initial density of 4000 trees/ha leads to the formation of thick-walled early and late tracheids. Application of fertilizers in pine plantations with 1000 and 2000 trees/ha stocking rates promote the formation of early and late tracheids of a larger diameter. Tracheids of a smaller diameter were formed in the plantations stocked at 4000 trees/ha. The overall impact of fertilizers and herbicides caused an increase of late tracheid size in the plantations with different stocking rates. Comparing the obtained data with the regulatory requirements of GOST 968–68 and the Laboratory of Raw Materials of the All-Union Scientific Research Institute of Pulp and Paper Industry, we have found that cultivation of pine plantations with various stocking rates on dried peat soils using fertilizers and herbicides can be aimed at producing pulpwood (1st and 2nd categories) and high-quality sawlogs. For citation: Neronova Ya.A. Wood Microstructure of Pine Plantations with Different Initial Stocking Rate on Drained Peat Soil upon Fertilization and Herbicide Treatments. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 4, pp. 68–76. DOI: 10.37482/0536-1036- 20204-68-76 Funding: The research was financially supported by the Federal Budget within the fulfillment of the state assignment of the KarRC RAS (Forest Research Institute of the KarRC RAS).

в настоящее время в лесной отрасли остро встает вопрос внедрения в лесозаготовительный процесс технологий, отвечающих современным экологическим требованиям. К таким технологиям можно отнести воздушный транспорт, в частности аэростатные установки, внедрение которых требует дополнительных исследований в области влияния погодных и ландшафтных условий на процесс эксплуатации. в статье представлены результаты теоретических и практических исследований, направленных на улучшение функционирования аэростатно-канатных систем трелевки при обработке лесных участков различной конфигурации. Установлено, что влияние ветровой нагрузки является основным критическим фактором, который оказывает отрицательное воздействие как на аэростат, так и на тягово-возвратные канаты. Авторами разработаны методика и компьютерная программа для определения размеров внешнего контура эксплуатационного лесного участка, позволяющие устанавливать наземные лебедки или контурные блоки канатной системы на расстояние, обеспечивающее доступ грузозахватного механизма в ранее недоступные точки лесного участка. Результаты работы программы могут быть представлены в табличном и графическом виде, что позволяет манипулировать нагрузками в канатах и одновременно находить габаритные размеры внешних контуров участка. Разработанный алгоритм для определения оптимальных размеров внешнего контура лесоэксплуатационного участка дает возможность обеспечить распределение нагрузок между тремя тягово-возвратными канатами аэростатно-канатной системы, что повысит управляемость и устойчивость системы в целом, а соответственно, гарантирует доступность грузозахватного механизма в любой точке обрабатываемого лесоэксплуатационного участка за счет устранения нерабочих зон. Для цитирования: Абузов А.В., Рябухин П.Б. Методика определения размеров внешнего контура лесосек при их разработке аэростатно-канатными системами // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 2. с. 81–100. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-81-100
Currently, the issue of introducing technologies that meet modern environmental requirements into the logging process is put into sharp relief in the forest industry. Such technologies can include air transport, in particular balloon installations, the introduction of which requires further research relating to the influence of weather and landscape conditions on the operation process. The article presents the results of practical and theoretical studies aimed at improving the functionality of balloon logging systems while processing forest areas of different configuration. It was found that the wind load influence is the crucial factor, which adversely affects the balloon as well as haulback line cables. We have developed a methodology and a computer program for determining the dimensions of the external borders of the operational forest area, which allow to install ground winches or border units of the cable system at a distance that provides access to previously inaccessible points of the forest area for the load-gripping mechanism. The output of the program can be represented in the tabular and the graphical forms, which makes it possible to manipulate the loads in the cables and, simultaneously, find the overall dimensions of the external borders of the site. The developed algorithm for determining the optimal dimensions of the external borders of the forest exploitation site allows to provide load distribution between the three haulback line cables of the balloon cable system. This will increase the handling and stability of the entire system, and, respectively, ensure the availability of the load gripping mechanism at any point of the processed forest exploitation site by eliminating non-operating zones. For citation: Abuzov A.V., Ryabukhin P.B. Methodology for Sizing the External Borders of Cutting Areas when Their Development by Balloon Cable Systems. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 2, pp. 81–100. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-81-100

Рассмотрена проблема сушки пиломатериалов. Актуальность исследований обусловлена необходимостью совершенствования системы автоматизированного управления технологическим процессом сушки пиломатериалов на базе современных информационных технологий, снижения энергоемкости этих технологий, что закреплено в программных документах развития лесной отрасли на правительственном уровне. Функциональным назначением системы автоматизированного управления является обеспечение заданного уровня влажности древесины при ее необходимом качестве (исключение повреждений). Получить такую функциональную зависимость от температуры нагрева в камере и равновесной влажности воздуха традиционными статистическими методами чрезвычайно сложно из-за условий неопределенности параметров, поэтому следует использовать аппарат теории нечетких множеств. Цель исследований заключалась в получении функциональных зависимостей влажности пиломатериалов и времени сушки от температуры нагрева и равновесной влажности воздуха в сушильной камере на основе нечеткого вывода. Методологическую основу теоретических исследований составили: теория сушки, положения математического и нечеткого моделирования, а в части проверки адекватности предложенной нечеткой модели – методы математической статистики и теории эксперимента. Результатами исследований являются полученные зависимости влажности пиломатериалов и времени сушки от температуры нагрева и равновесной влажности воздуха в сушильной камере, синтез которых выполнен средствами Fuzzy Logic Toolbox приложения MATLAB. Предложенные функции влажности и времени сушки пиломатериалов учитывают основные параметры процесса (температуру нагрева и равновесную влажность воздуха) и экспериментально проверены на адекватность. Практическая применимость результатов заключается в возможности создания интеллектуальной системы автоматического управления процессом сушки пиломатериалов. Для цитирования: Гороховский А.Г., Побединский В.В., Шишкина Е.Е., Побединский Е.В. Моделирование процесса сушки пиломатериалов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 154–166. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-154-166.
The article considers the problem of sawn timber drying. The relevance of research is driven by the need to improve the automated process control system for drying sawn timber on the basis of modern information technologies, as well as to reduce the energy intensity of these technologies, which is enshrined in the program documents of forest industry development at the government level. The functional purpose of the automated control system is to provide a set level of the wood moisture content with the required quality of wood (zero ruptures). It is of immense complexity to obtain such functional dependency on the heating temperature in the chamber and the equilibrium air humidity by traditional statistical methods due to the uncertainty conditions of parameters, therefore, the apparatus of the fuzzy set theory should be used. Thus, the research purpose included generation of functional dependences of the sawn timber moisture content and drying time on the heating temperature and the equilibrium air humidity in the drying chamber based on fuzzy inference. The methodological basis of the theoretical studies was as follows: the theory of drying; the provisions of mathematical and fuzzy modeling; and, in terms of checking the adequacy of the proposed fuzzy model, the methods of mathematical statistics and experimental theory. The research results are the obtained dependences of the moisture content of sawn timber and drying time on the heating temperature and the equilibrium air humidity in the drying chamber, the synthesis of which is performed by means of Fuzzy Logic Toolbox of MATLAB application. The proposed functions of the moisture content and sawn timber drying time take into account the basic process configurations (the heating temperature and the equilibrium air humidity) and are experimentally verified for adequacy. The practical applicability of the results lies in the possibility of creating an intelligent system of automatic control of the sawn timber drying process. For citation: Gorokhovsky A.G., Pobedinsky V.V., Shishkina E.E., Pobedinskiy E.V. Modeling the Process of Sawn Timber Drying. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 154–166. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-154-166.

Хранение измельченных древесных материалов на лесоперерабатывающих предприятиях осуществляется открытым способом в сформированных кучах различных размеров и форм. Недостатком при хранении измельченной древесной массы таким способом является неконтролируемый процесс самонагревания щепы до критических температур под воздействием термофильных микроорганизмов. При отсутствии должного контроля за этим процессом теряется полезная масса древесины, в значительной степени ухудшается ее качество и появляется риск возгорания. Для предотвращения негативных последствий необходимо отводить избыточную тепловую энергию из массива измельченного древесного материала в окружающую среду. Отвод тепла позволит установить контроль над тепловыми процессами и организовать управление температурными полями внутри кучи. Для осуществления технологических мероприятий могут быть использованы тепловые трубы. Такой способ эффективен, не требует привлечения коммерческого энергопотребления и экологически безопасен. Для обоснования решения проведены теоретические исследования процессов, протекающих в массиве кучи измельченной древесины. Цель работы – установление математических закономерностей, описывающих влияние наиболее существенных факторов на процессы самонагревания измельченной древесины, хранящейся в сформированных конусных кучах на открытых складах. При проведении исследований использовали методы математического моделирования, теории вероятностей и математической статистики с применением вычислительных программных комплексов. В результате получена система уравнений, моделирующих процессы самонагревания измельченной древесины и позволяющих прогнозировать формирование температурного поля внутри кучи к заданному временному интервалу, что позволит разработать методы безопасного хранения технологической щепы. Для цитирования: Деснев А.Н., Прокофьев Г.Ф., Тюриков В.Ю. Моделирование температурного поля в массиве кучи измельченной древесины // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 213–223. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.213
Storage of the crushed wood materials at the wood processing enterprises is carried out in the open air in formed heaps of various sizes and shapes. The disadvantage of such storage is uncontrolled self-heating of chips to critical temperatures driven by thermophiles. The payload mass of wood gets lost, its quality significantly degrades, and a risk of flame development appears without proper control. In order to prevent negative consequences, it is necessary to reject the excess heat energy from the massif of crushed wood material into the environment. Heat rejection will allow to establish control over thermal processes and operate with temperature fields inside a heap. Production engineering measures can be carried out with the use of heat pipes. This method is effective and environmentally friendly; and does not require the involvement of commercial energy consumption. Basic studies of the processes occurring in the heap massif of crushed wood were carried out for solution substantiation. The research purpose is to identify mathematical regularities describing the influence of the key factors on the processes of self-heating of crushed wood stored as the cone-formed heaps in the open air conditions. Methods of mathematical simulation, probability theory and mathematical statistics with the use of computational software systems were used as a part of the study. As a result, a system of equations those simulate the processes of self-heating of crushed wood and allow to predict the temperature field inside a heap to a given time interval is obtained, which will allow developing methods of industrial chips safe storage. For citation: Desnev A.N., Prokof’ev G.F., Tyurikov V.Yu. Simulation of the Temperature Field in the Crushed Wood Heap Massif. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 213–223. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.213

Составление и анализ электрических балансов промышленных объектов является одним из основных элементов комплекса работ, связанных с решением задач по экономии топлива и энергии. Электрический баланс – важная характеристика состояния электрического хозяйства предприятия, отражающая полное количественное соответствие между суммарной подведенной электроэнергией с одной стороны и суммарной полезной электроэнергией и ее потерями – с другой. Экспериментальные исследования, проведенные на ряде предприятий деревообрабатывающего комплекса, показали, что на этих производствах имеются значительные резервы экономии энергии. Их использование во многом зависит от правильной организации и технико-экономической обоснованности нормирования расходов электроэнергии. Нормированию подлежат все расходы электрической энергии на основные и вспомогательные производственно-эксплуатационные нужды, включая потери в электрических сетях. При нормировании расхода электроэнергии различают индивидуальные операционные и суммарные нормы удельного расхода. В настоящей статье предлагается подход к установлению операционной нормы удельного расхода электроэнергии при распиловке древесины на лесопильных рамах, учитывающий случайный характер размеров пиловочного сырья, а также потери электроэнергии в электрической сети. Для выполнения исследований использованы линейная модель графика потребляемой активной мощности двигателя механизма резания, а также методы теории вероятностей. В результате определены плотности распределения абсолютного и удельного расходов электроэнергии с учетом ее потерь в электрической сети, а также их числовые характеристики, установлены зависимости параметров линейной модели электропотребления от размеров пиловочного сырья и параметров работы лесопильных рам. Предложенные результаты могут быть использованы при составлении и анализе энергетических балансов в ходе решения задач нормирования электропотребления на деревообрабатывающих предприятиях. При анализе модели электропотребления было установлено, что ее показатели, являясь случайными величинами, имеют распределение, отличное от распределения Гаусса. Однако в целях упрощения дальнейшего анализа режима электропотребления плотность вероятностей была аппроксимирована нормальным законом распределения. Средняя ошибка аппроксимации не более 0,02 %. Также были получены формулы для расчета показателей электропотребления в зависимости от размеров пиловочного сырья. Для цитирования: Агеев С.П. Математическое моделирование электропотребления процесса рамной распиловки древесины // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 194–201. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.194.
Drafting and analysis of electrical balances of industrial facilities is among the crucial components of a set of works driven by problem solution related to fuel and energy savings. Electrical balance is an important characteristic of the state of electric economy of an enterprise and reflects the total quantitative correlation between total delivered electrical energy, on the one hand, and total useful electrical energy and its losses, on the other. Experimental research carried out at a number of woodworking enterprises showed that these companies have considerable reserves of energy savings. Their use depends to a great extent on a proper management and engineering and economic feasibility of electric energy consumption rating. Total consumption of electric energy for basic and auxiliary production and operating needs, including electric line power losses, is a subject of regulation. Individual operation and total rates of specific consumption are distinguished in rating electric energy consumption. This article provides an approach to the setting of an operating rate of specific electric energy consumption for wood sawing with log frames, taking into account the random nature of sizes of sawing raw materials, as well as electric line power losses. In order to carry out the research, a linear model of the consumed active power curve of the cutting mechanism engine was used, as well as the probability theory methods. As a result, the distribution densities of the absolute and specific electric energy consumption are determined taking into account electric line power losses, as well as their numerical characteristics; the dependences of the linear model parameters of electric energy consumption on the sizes of sawing raw materials and the operation parameters of log frames are found. The proposed results can be used in drafting and analysis of energy balances in the course of solving the problems of rating electric energy consumption at woodworking enterprises. In the analysis of electric energy consumption model, it was found that its parameters, as the random variables, have a distribution that is different from normal distribution. However, in an attempt to simplify the further analysis of electric energy consumption mode, density of probabilities was approximated by the normal law of distribution. Average error of approximation was not more than 0.02 %. Also, calculation formulas for electric energy consumption parameters depending on the size of sawing raw materials were obtained. For citation: Ageev S.P. Mathematical Modeling of Electric Energy Consumption of Frame Sawing. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 194–201. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.194

Цель исследования заключалась в формировании объективной информации о массе транспортируемой пачки лесоматериалов для лесопромышленных предприятий и производителей лесных машин, способствующей рациональному выбору конкретных моделей форвардеров и обоснованию их основных параметров для природнопроизводственных условий Северо-Западного федерального округа. Исследование основано на компьютерном эксперименте и значительном объеме фактических данных о формах стволов деревьев, полученных при помощи средств объективного контроля харвестеров. Место сбора фактических данных о формах стволов – Республика Карелия. Рассматривались следующие модели форвардеров: John Deere 1210Е, John Deere 1110Е, Ponsse Elk, Ponsse Wisent, Амкодор 2661-01, Rottne F13D, Rottne F15D, Rottne F18D. Результаты показали, что масса пачки лесоматериалов изменяется в широких пределах. В среднем масса пачки, сформированной из елового пиловочника длиной 6,1 м составляет 4,5 т, из елового баланса длиной 4,0 м – 2,8 т. При транспортировке пачки длиной 4,0 м все рассмотренные модели имеют запас по грузоподъемности, при транспортировке пачки из пиловочника длиной 6,1 м все модели форвардеров работают с недостаточной грузоподъемностью. Установлено, что при площади поперечного сечения грузового отсека 4,0 м2 грузоподъемность модели должна быть не менее 16 т, при площади 4,8 м2 – не менее 19 т. При транспортировке пачки, составленной из сортиментов длиной 6,1 м, необходимо загружать грузовой отсек форвардеров не более чем на 3/4, что позволит с высокой вероятностью исключить превышение рейсовой нагрузки над номинальной грузоподъемностью лесной транспортной машины. Для цитирования: Шегельман И.Р., Будник П.В., Баклагин В.Н. Методика компьютерного эксперимента при определении грузоподъемности и размеров грузового отсека лесной транспортной машины // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 160–173. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.160/ 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 research purpose involved the formation of objective information on the weight of a hauled bundle of logs for wood enterprises and forest machinery manufacturers; contributing to the rational choice of specific models of forwarders and justification of their basic parameters for the natural and production conditions of the Northwestern Federal District. The research is based on a computer experiment and a large amount of actual data on the forms of tree trunks obtained with the help of the data recorders of harvesters. The Republic of Karelia was the collecting point of actual data on the forms of trunks. The following forwarder models were considered: John Deere 1210Е, John Deere 1110Е, Ponsse Elk, Ponsse Wisent, Аmkodor 2661-01, Rottne F13D, Rottne F15D, and Rottne F18D. The results have shown that the weight of a bundle varies within wide limits. On average, the weight of a bundle made up of 6.1 m long spruce sawlog is 4.5 t, and 4.0 m long spruce pulpwood is 2.8 t. All the considered models have a stock of load capacity in transporting a bundle made up of 4 m long pulpwood. All the models of forwarders have insufficient load capacity in transporting a bundle made up of 6.1 m long sawlog. We recommend providing load capacity of at least 16 t for a cross-sectional area of the carrying compartment 4 m2, and not less than 19 t for the area of 4.8 m2 for logging machines designers. It is necessary to upload the carrying compartment of forwarders not more than to three-fourths when transporting a bundle made up of 6.1 m long assortment. This will highly likely allow to exclude the overloading of scheduled capacity over the rated load capacity of a forest transport vehicle. For citation: Shegelman I.R., Budnik P.V., Baklagin V.N. Computer Experiment Technique for Determining the Load Capacity and Dimensions of the Carrying Compartment of a Forest Vehicle. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 160–173. DOI: 10.17238/ issn0536-1036.2019.6.160 Funding: The research was carried out within the framework of the grant of the President of the Russian Federation for the state support of young Russian scientists on the project “Development of an Environment for the Design of Optimal Parameters of Technological Equipment for Forest Multioperational Machines” (МК-5321.2018.8).

Лесные плантации успешно создаются и эксплуатируются во многих странах с середины прошлого века. Более 50 % всей заготавливаемой и перерабатываемой древесины в мире является продукцией целевого лесовыращивания, созданной на лесных плантациях. В Российской Федерации в результате многолетнего, экстенсивного лесопользования, несмотря на огромные лесные запасы и далеко не полное использование расчетной лесосеки, лесоперерабатывающие предприятия начинают ощущать нехватку сырья. Стоимость древесного сырья постоянно растет, что связано с повышением ставок платы за лес на корню, увеличением расходов на эксплуатацию и обслуживание лесных машин импортного производства, ростом курсов доллара и евро. Прежде всего начинающийся сырьевой голод лесоперерабатывающих предприятий и рост стоимости древесного сырья обусловлены постепенным исчерпанием доступных эксплуатационных спелых лесов. При этом среднее расстояние вывозки заготавливаемой в естественных лесах древесины постоянно растет, ежегодно увеличиваются затраты на создание и эксплуатацию лесовозных дорог, а длительный оборот рубки, особенно хвойных пород, усугубляет складывающуюся ситуацию. Одной из проблем, препятствующих в настоящее время эффективному созданию лесных плантаций, является отсутствие в нашей стране научно обоснованной системы машин, способной выполнять весь цикл работ, начиная с посадки (посева) древесных растений и заканчивая сбором древесного урожая и подготовкой территории под новую сукцессию. Очевидно, что данная система машин должна базироваться на модульном принципе построения, включать возможный минимум машин и механизмов, иметь высокий коэффициент технической готовности и низкие удельные эксплуатационные затраты. В статье приведена математическая модель, основанная на модульном принципе подбора системы машин для лесных плантаций. Для цитирования: Воронов Р.В., Марков О.Б., Григорьев И.В., Давтян А.Б. Математическая модель модульного принципа подбора системы машин для создания и эксплуатации лесных плантаций // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 125–134. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.125.
Forest plantations have been successfully established and operated in many countries since the middle of the past century. More than 50 % of all harvested and processed wood in the world are the products of targeted forest cultivation grown on forest plantations. At the same time, in the Russian Federation, lumber enterprises are running out of raw materials as a result of long-term ongoing extensive forest management in spite of huge forest reserves and hardly full use of the annual cut. The cost of wood raw materials is constantly rising, which is due to an increase in rates for standing timber, expenses for operation and maintenance of forest machines of foreign production, and stronger dollar and euro. First of all, the beginning pressure for raw materials of lumber enterprises and rise in the cost of wood raw materials are driven by the gradual exhaustion of available operational mature forests. Herewith, the average distance of removal of wood harvested in natural forests is constantly increasing; the costs for creation and operation of logging roads has increased year on year; and a long cutting period, especially of coniferous wood, worsens the unfolding situation. One of the problems that currently prevents the effective development of forest plantations is the lack of a scientifically grounded system of machines in our country, capable of performing the entire operation cycle from planting (sowing) of woody plants to wood harvesting and preparing the territory for a new succession. It is evident that this system of machines should be based on the modular approach for its construction, include a probable minimum of machines and mechanisms, have a high coefficient of mechanical availability and low operating costs per unit. The article presents a mathematical model based on the modular approach for constructing systems of machines for forest plantations. For citation: Voronov R.V., Markov O.B., Grigorev I.V., Davtyan A.B. Mathematical Model of the Modular Approach for Selection of a System of Machines for Creation and Operation of Forest Plantations. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 125–134. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.125

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 связи с антропогенной нагрузкой возникает угроза сокращения ареала сибирских и дальневосточных видов лилий. Одним из приемов сохранения отечественного природного генофонда Lilium служит их возделывание ex situ. Цель работы заключалась в анализе биоморфологических особенностей представителей рода Lilium L. в условиях северной лесостепи Западной Сибири. Получены результаты оценки морфобиологических особенностей следующих видов: L. pilosiusculum, L. regale, L. pumilum, L. pensylvanicum, L. callosum. Определены сроки цветения и суммы положительных (выше 0 °С), эффективных (выше 5 °С), активных (выше 10 °С) температур, которые необходимы для наступления таких фенофаз развития, как отрастание, бутонизация, цветение, плодоношение. Начало отрастания L. pilosiusculum, L. regale, L. pumilum, L. pensylvanicum, L. callosum наступало в первой-второй декадах мая, их цветение – в разные сроки: с третьей декады июня по третью декаду июля – у L. pumilum, в июне – у L. pensylvanicum, со второй декады июля по вторую декаду августа – у L. callosum, с третьей декады июля по первую декаду августа – у L. pilosiusculum, с третьей декады июля по вторую декаду августа – у L. regale. Критерием начала цветения видов служит сумма активных температур, характерных для данного региона. Отмечена разная способность видов к плодоношению в зависимости от гидротермических условий вегетационного периода. Результаты показали, что у вида местной флоры L. pilosiusculum максимальный размер высоты побега достигал более 100 см, виды L. callosum, L. рumilum, L. pensylvanicum и L. regale имели низкорослые побеги (менее 60 см). Максимальным числом цветков в соцветии и показателями цветочной продуктивности характеризовались L. pilosiusculum и L. regale. Впервые выявлена индикаторная роль в листьях основных пигментов фотосинтетического аппарата (хлорофиллов а и b и каротиноидов) в течение сезонного развития. Установлено, что наиболее значимые показатели физиологического состояния растений – содержание в листьях хлорофилла а, b и каротиноидов. Их количество в листьях зависело от фенологических фаз развития. В период бутонизации содержание каротиноидов возрастало, концентрация хлорофилла а была больше концентрации хлорофилла b на всех фазах вегетации, отношение хлорофилла а/b находилось в пределах нормы и колебалось от 2,189 до 3,225 мг/г сырой массы, значение а+b/каротиноиды у видов уменьшалось к периоду плодоношения. Установленные изменения в составе пигментного комплекса можно рассматривать в качестве индикаторов механизма адаптации видов к условиям внешней среды. Полученные в ходе исследования результаты необходимы для рационального использования лилий в реинтродукционной работе, развитие которой особенно актуально для Сибири. Для цитирования: Вронская О.О., Седельникова Л.Л. Морфобиологический анализ представителей рода Lilium (Liliaceae) в северной лесостепи Западной Сибири // Лесн. журн. 2019. № 4. С. 74–83. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.74 Финансирование: Работа выполнена в рамках государственных заданий: 1. Федерального исследовательского центра угля и углехимии СО РАН АААА-А17-117041410053-1 (проект № 0352-2016-0002) «Оценка состояния и охрана флористического разнообразия под влиянием антропогенных и техногенных факторов in situ и ex situ». На базе УНУ Интродукционный фонд КузБС № USU 508670. 2. Центрального сибирского ботанического сада СО РАН по проекту № АААА-А17-1170126100053-9 «Выявление путей адаптации растений к контрастным условиям обитания на популяционном и организменном уровнях».
Due to anthropogenic load there is a risk of area reduction of Siberian and Far Eastern species of lilies. One of the methods for preserving the native natural gene pool of Lilium is their cultivation ex situ. The research purpose involved analysis of the biomorphological features of the representatives of the genus Lilium L. in the conditions of the northern forest steppe of Western Siberia. The results of morphobiological features evaluation were obtained for the following species: L. pilosiusculum, L. regale, L. pumilum, L. pensylvanicum, L. callosum. Time of flowering and sum of positive temperatures (above 0 °C), effective temperatures (above +5 °C) and active temperatures (above +10 °C) were determined. They are necessary for the onset of developmental phenophases such as regrowth, budding, flowering and fruiting. The beginning of regrowth of L. pilosiusculum, L. regale, L. pumilum, L. pensylvanicum and L. callosum occurred in the first or second decades of May. Flowering started at different times: from the third decade of June to the third decade of July – L. pumilum; in June – L. pensylvanicum; from the second decade of July to the second decade of August – L. callosum; from the third decade of July to the first decade of August – L. pilosiusculum; from the third decade of July to the second decade of August – L. regale. The criterion for the onset of species flowering is the sum of active temperatures typical for the region. There is a different ability of the species to fruiting, depending on hydrothermal conditions of the vegetation period. The results showed that the local flora species L. pilosiusculum had the maximum height of shoot reached more than 100 cm; while L. callosum, L. рumilum, L. pensylvanicum and L. regale had stunted shoots (less than 60 cm). L. pilosiusculum and L. regale had the maximum number of flowers in inflorescence and indicators of flower productivity. The indicator role of the main pigments of the photosynthetic apparatus (chlorophylls a and b, carotenoids) in the leaves during seasonal development was established for the first time. It was found that the most significant indicators of the physiological state of plants were the content of chlorophyll a and b, and carotenoids in the leaves. Their amount depended on the phenological phases of development. During budding, the carotenoid content increased, the concentration of chlorophyll a was greater than the concentration of chlorophyll b at all vegetation phases, the ratio between chlorophyll a and b was within the normal limits and ranged from 2.189 to 3.225 mg/g of raw weight, the value of a+b/carotenoids in species decreased by the time of fruiting. The determined changes in the pigment complex composition can be considered as indicators of the adaptation mechanism of species to environmental conditions. The obtained results are necessary for the rational use of lilies in the reintroduction work, the development of which is especially important in Siberia. For citation: Vronskaya O.O., Sedelnikova L.L. Morphological Analysis of the Genus Lilium (Liliaceae) in the Northern Forest Steppe of Western Siberia. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 4, pp. 74–83. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.74 Funding: The research was carried out within the framework of the state assignments of: 1. The Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry, SB RAS, АААА-А17-117041410053-1 (project no. 0352-2016-0002) “Status Assessment and Protection of Floristic Diversity under the Influence of Anthropogenic and Technogenic Factors in situ and ex situ” based on the Unique Scientific System “Introduction Fund of KuzBS” USU 508670. 2. The Central Siberian Botanical garden, SB RAS, project no. АААА-А17-1170126100053-9 “Revealing the Ways of Plants’ Adaptation to Contrastive Habitat Conditions at the Population and Organismic Levels”.

Российская система национальной (государственной) инвентаризации лесов, действующая с 2007 г., в методическом отношении несовершенна и служит объектом критики и дискуссий. К слабым ее сторонам следует отнести недостаточное внимание, уделяемое дистанционным методам. Возможное направление совершенствования отечественной системы инвентаризации лесов – использование автоматической классификации их характеристик на основе материалов дистанционного зондирования Земли. Одним из перспективных алгоритмов автоматической классификации является метод «ближайшего соседа», или k-NN (k-nearest neighbors) метод, успешно применяемый при проведении инвентаризации лесов в других странах. Он основан на регрессии между спектральными характеристиками пикселов с известными характеристиками лесов и остальных пикселов изображения. Вопросы практического применения этого метода в целях национальной инвентаризации лесов впервые были поставлены и изучены финскими исследователями в 90-х гг. прошлого века. На протяжении двух последних десятилетий в разных странах проведено значительное количество экспериментов в этой области. Цель данного исследования – оценка возможности приме- нения k-NN метода для определения обобщенных характеристик лесов на примере Лодейнопольского лесничества Ленинградской области. Площадь лесничества – 401 866 га, в его состав входят 16 участковых лесничеств. В целях формирования набора тренировочных участков для классификации средствами геоинформационных технологий в пределах лесничества создана регулярная сеть с шагом 1×1 км. В качестве тренировочных участков, расположенных в узлах сети, использовались либо участки круглой формы радиусом 10 м, либо лесотаксационные выделы, которым присваивались лесотаксационные характеристики на основе материалов лесоустройства. Для проведения классификации применялись снимки Landsat-8 (спектральные каналы – GREEN, RED, NIR, SWIR 2). Выполнена автоматическая классификация снимков Landsat-8 по ряду лесотаксационных характеристик – среднему запасу на 1 га, среднему классу бонитета, средней относительной полноте, доле площади хвойных и лиственных насаждений. Результаты классификации k-NN методом сравнивались с материалами лесоустройства. Систематические ошибки оценки запаса, полноты и бонитета для территории Лодейнопольского лесничества составили менее 5 %. Полученные результаты подтверждают перспективность дальнейшего изучения теоретических и практических вопросов применения k-NN метода для определения характеристик лесов. Развитие данного направления может способствовать совершенствованию методики российской государственной инвентаризации лесов. Для цитирования: Черниховский Д.М., Алексеев А.С. Метод определения характеристик лесов на основе материалов дистанционного зондирования Земли, данных лесоустройства и алгоритма k-NN (на примере Лодейнопольского лесничества Ленинградской области) // Лесн. журн. 2019. № 4. С. 45–65. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.45
The Russian system of National (State) Forest Inventory (NFI) valid from 2007 is methodologically imperfect and serves as a target of criticism and discussion. Insufficient attention paid to remote sensing should be attributed to the system’s weaknesses. A possible way of improving the NFI system is the use of automatic classification of forests’ characteristics based on materials of Earth remote sensing. One of the advanced automatic methods for forest remote sensing materials classification is k-NN or k-nearest neighbors algorithm, which have been successively used in the NFIs in other countries. It is based on regression between the spectral response characteristics of pixels with known forest characteristics and remaining pixels of the image. Questions of practical application of this method for the purposes of NFI were first raised and studied by Finnish researchers in the 1990s. Over the past two decades, a considerable amount of research in this area has been carried out in different countries. The purpose of our research is to assess the feasibility of using the k-NN method for determining the generalized characteristics of forests on the example of the Lodeynopol’skoe forest district in Leningrad region. The forest district area is 401,866 ha. It consists of 16 forest sub-districts. A regular network was created at a pitch of 1×1 km in order to form a set of trial plots for the classification by the means of GIS-technologies within the forest district. Round-shaped plots with a radius of 10 m or forest inventory compartments were used as trial plots located in the network nodes. Forest description for both types of plots was taken from the forest management data. Landsat-8 images were used for the classification (spectral channels: GREEN, RED, NIR, SWIR 2). The Landsat-8 images were automatically classified according to a number of forest inventory characteristics: average growing stock per 1 ha; middle class of bonitet; average relative density; share of coniferous and deciduous plantations area. The results of the k-NN classification were compared with the forest management materials. Systematic errors in the assessment of growing stocks, completeness and bonitet for the territory of Lodeynopol’skoe forest district made up less than 5 %. The obtained results confirm the potential of further study of conceptual and practical issues of the k-NN method application for determining forest characteristics. The development of this direction can contribute to the improvement of the Russian State Forest Inventory methodology. For citation: Chernikhovskii D.M., Alekseev A.S. The Method for etermining Forest Characteristics Based on Earth Remote Sensing Materials, Forest Management Data and the k-NN Algorithm (Case Study of Lodeynopol’skoe Forest District of Leningrad Region). Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 4, pp. 45–65. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.45

Обработка почвы под лесные культуры на старых вырубках и гарях является важнейшей технологической операцией искусственного лесовосстановления. Машина для послойного фрезерования почв под посадку лесных культур представляет собой навесной механизм, агрегатируемый с гусеничным трелевочным трактором, оборудованным системой отбора мощности и задним навесным механизмом. Особенность агрегата рассматриваемой конструкции заключается в выполнении технологического процесса подготовки почвы под посадку не резанием, а отряхиванием задернелого пласта, подрезанного снизу плоскорезом. При этом корни и травяная растительность удаляются за пределы обрабатываемой полосы, что исключает ее зарастание нежелательной растительностью. При произрастании хвойных пород в дне борозды на средних и тяжелых суглинках отмечаются сильное торможение роста культур, а также значительные анатомические изменения в их строении. Обработка почвы лесными серийными фрезами при малой толщине гумусового слоя приводит к перемешиванию перегнойных почвенных горизонтов с подзолистым горизонтом, при этом обработанный слой оказывается беднее питательными веществами, чем необработанные участки. Предлагается описание конструкции машины для послойного фрезерования почвы, принципа работы и технологии ее применения, приведена методика ее расчета. При использовании агрегата почвенные горизонты не перемешиваются, не происходит снятия плодородного слоя почвы, что улучшает всхожесть семян лесных культур и положительно влияет на рост сеянцев. Обоснование параметров машины при выполнении работ по подготовке почвы под посадку лесных культур вызывает необходимость нахождения связей между кинематическими характеристиками расположения активных рабочих органов машины и внешней средой. Задачи теоретических исследований: выбор кривой расположения сепарирующих роторов машины; факторный анализ процесса сепарации почвенного пласта вибрационными рабочими органами; разработка методики расчета затрат мощности на подрезание почвенного пласта горизонтальным ножом и его отрезание вертикальными стойками. Предложенный технологический процесс значительно менее энергоемок по сравнению с традиционными технологиями. Применение машины для послойного фрезерования лесных почв повышает качество лесовосстановительных работ, увеличивая их эффективность за счет применения новой технологии. Для цитирования: Орловский С.Н. Методика расчета рабочего органа машины для послойного фрезерования лесных почв // Лесн. журн. 2019. № 3. С. 97–109. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.97
Machine for soil rotary cultivation layer by layer before forest crops planting is an attachment mechanism modularized with a track skidder equipped with power take-off system and a rearward suspended device. The feature of the described mechanism is primary soil preparation not exclusively by cutting, but by the means of shaking off a turfy layer cut from beneath with a subsurface cultivator; roots and grass are then removed out of the cultivated zone, thus preventing its recolonization by weeds. Growth of conifers planted on the bottom of furrows made in medium and heavy clay loam is severely decelerated, and significant abnormities in the morphology of seedlings are observed. Cultivation of soil having thin humus layer with standard forestry rotary cutters results in blending black mold with ash gray horizon, this makes cultivated soil less fertile. The design of machine for soil rotary cultivation layer by layer is suggested; methods of its computation, design, operating principles, and exploitation technology are given. The cultivated soil remains unblended, and its fertile layer is not removed, which improves the conditions for germination of seeds and favoring seedling growth. Substantiation of the machine parameters for soil preparation before forest crops planting makes it necessary to find the correlation between kinematic characteristics of active working bodies and the environment. The tasks of theoretical research included: choice of separating machine rotors arrangement curve; factor analysis of the process of soil layer separation with vibrating working bodies; calculation procedure of power input on undercutting the soil layer with a horizontal knife and its cutting off by the vertical pillars. The suggested technological process demands considerably less energy than traditional procedures. Usage of the machine for forest soil rotary cultivation layer by layer enhances the quality of reforestation works, and decreases its energy costs owing to implementation of a new technology. For citation: Orlovskiy S.N. Calculation Procedure of Machine Working Body Parameters for Rotary Cultivation of Forest Soils Layer by Layer. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 3, pp. 97–109. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.97

Изложены результаты изучения многолетней динамики лесов Дарвинского государственного природного биосферного заповедника, оказавшихся вследствие влияния Рыбинского водохранилища в измененных условиях природной среды. Многолетнее влияние водохранилища существенно изменило экологию прибрежных территорий, что вызвало необходимость изучения состояния прибрежных лесов. Исследования их динамики строились на принципах динамической типологии, проверенной И.С. Мелеховым при изучении ранних этапов жизни антропогенных лесов. Полученные нами данные для спелых и перестойных лесов вносят существенные изменения в понятие устойчивости типа леса в стадии спелого древостоя или сформировавшегося типа леса. Изучаемые леса не сохраняют свою однотипность даже на протяжении одного поколения. Объектом настоящего исследования стал тип леса сосняк ягодно-зеленомошный заболачивающийся, произрастающий в зоне косвенного влияния во- дохранилища. В целях изучения направления и скорости процессов роста и развития проведены подробное описание и анализ разных компонентов изучаемого типа леса. Основное внимание уделялось изменениям живого напочвенного покрова, как индикатора почвенно-гидрологических условий, древостоя, подроста и подлеска. На основании анализа данных, полученных за 70-летний период, по динамике разных компонентов сосняка ягодно-зеленомошного заболачивающегося на начальной стадии сделаны выводы о направлении и скорости изменений в почвах, их гидрологическом режиме, в фитоценозе. С позиций динамической типологии изучаемый тип леса необходимо рассматривать как этап относительно ускоренного формирования нового типа леса сосняка-черничника зеленомошно-сфагнового на средней стадии заболачивания с четко выраженной тенденцией смены сосны елью в новом поколении. Данные выводы подтверждают положения динамической типологии И.С. Мелехова и имеют важное значение как для лесной науки и практики, так и при проведении мониторинговых исследований в заповеднике. Для цитирования: Мухин А.К. Многолетняя динамика заболачивающихся сосняков в условиях влияния водохранилища // Лесн. журн. 2019. № 3. С. 17–31. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.17
The results of studying long-term dynamics of the Darwin State Nature Biosphere Reserve forests happened to be in changed environmental conditions due to the influence of the Rybinsk reservoir are presented. Multi-year reservoir influence has significantly changed the environment of coastal areas, which resulted in necessity of studying the state of coastal forests. Dynamics studies of the forests were based on the principles of dynamic typology tested by I.S. Melekhov under study of early stages of anthropogenic forest life. The data we have obtained for mature and old growth forests bring in the significant changes to a concept of forest type stability at a stage of mature forest stand or formed type of forest. The studied forests do not remain their uniformity even throughout a single generation. The study object was waterlogging berry green moss pine forest growing in the indirect reservoir influence zone. Detailed description and analysis of various components of the studied forest type have been carried out for the purposes of studying the direction and speed of growth and development processes. The main attention was paid to the changes of forest live cover as an indicator of soil and hydrological conditions, forest stand, undergrowth and understorey. Conclusions on the direction and speed of changes in soils, their hydrological regime, the phytocenosis were drawn on the basis of data analysis obtained for the 70-year period on dynamics of different components of waterlogging berry green moss pine forest at the initial stage. It is essential in terms of dynamic typology to consider the studied forest type as a stage of relatively accelerated formation of blueberry green moss sphagnum pine forest at the middle waterlogging stage with a well-defined tendency to replacement of pine with spruce in new generation. These conclusions confirm the principles of I.S. Melekhov’s dynamic typology and have a significant meaning for forest science and practice, as well as carrying out the monitoring researches in the reserve. For citation: Mukhin A.K. Long-Term Dynamics of Waterlogging Pine Forests under the Reservoir Influence. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 3, pp. 17–31. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.17

Представлены основные принципы проведения мониторинга окружающей природной среды.

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.

При производстве алюминия образуется большое количество техногенных отходов. Технологический процесс самообжигающихся анодов подразумевает образование следующих побочных продуктов: шламы газоочистки, пыль электрофильтров, хвосты флотации угольной пены, отходы шламового поля (шламы), шамотная и угольная футеровка электролизеров. Крупные города Сибирского региона России (Красноярск, Братск, Иркутск) вблизи городской черты имеют свалки многотоннажных неутилизированных отходов, которые создают угрозу природе и жителям городов. Оценена возможность применения отходов алюминиевого и целлюлозно-бумажного производств в качестве модификатора готовых фенолоформальдегидных смол. Пыль электрофильтров, представляющую собой химически активный мелкодисперсный порошок черного цвета, можно использовать для уменьшения токсичности синтетических смол и клеев на их основе, шлам холодного отстоя (полидисперсный, полифункциональный сополимер, который состоит из структурных единиц лигнина) – для модификации синтетических клеев. В ходе исследования определяли условную вязкость клея через 1 ч после введения модификатора, жизнеспособность клея, продолжительность отверждения и эмиссию формальдегида. Для обоснования технологии склеивания фанеры фенолоформальдегидным клеем на основе смолы СФЖ-3013, модифицированной отходами алюминиевого и целлюлозно-бумажного производств, проведен многофакторный эксперимент с определением содержания модификатора в смоле, продолжительности и давления прессования. Установлено, что введение в фенолоформальдегидные смолы отходов алюминиевого и целлюлозно-бумажного производств позволит снизить стоимость готовой продукции, утилизировать отходы промышленного производства, повысить прочность готовой продукции и сократить содержание свободного формальдегида в ней. Для цитирования: Русаков Д.С., Варанкина Г.С., Чубинский А.Н. Модификация фенолоформальдегидных смол отходами производства алюминия и целлюлозы // Лесн. журн. 2019. № 2. С. 130–140. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.2.130
In aluminum production a large amount of anthropogenic wastes is generated. The technological process of self- baking anodes implies formation of the following byproducts: gas treatment sludge, electrostatic precipitator dust, skim flotation tailings, sludge field wastes (sludge), fireclay and carbon lining of reduction cells. Major cities of Siberia (Krasnoyarsk, Bratsk, Irkutsk) near the city limits have landfill sites of large-tonnage, unutilized wastes that pose a threat to the nature and city residents. In this regard, the possibility of using aluminum and pulp and paper production wastes as a modifier of finished phenol-formaldehyde resins was evaluated. Electrostatic precipitator dust, which is chemically active fine black powder, can be used for reducing the toxicity of synthetic resins and glues based on them, cold stack sludge (polydisperse, polyfunctional copolymer, which consists of lignin structural units) for modification of synthetic glues. Funnel viscosity of glue 1 hour after the modifier introduction, glue tack range, curing time and formaldehyde emission were deter-mined as a part of the study. In order to substantiate the technology of plywood gluing by phenol-formaldehyde glue based on SFZh-3013 (СФЖ-3013) resin modified with wastes of aluminum and pulp and paper production a multifactorial experiment with determination of the modifier content in resin, duration and compacting pressure was carried out. It has been found that introduction of aluminum and pulp and paper production wastes into phenolformaldehyde resins will allow reducing the costs of final products, recycling wastes of pulp and paper production, increasing the final product strength and decreasing the free formaldehyde content in it. For citation: Rusakov D.S., Varankina G.S., Chubinskiy A.N. Modification of Phenol Formaldehyde Resins by Wastes of Aluminum and Cellulosic Pulp Production. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 2, pp. 130–140. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.2.130

В последнее десятилетие развитие лесозаготовительной промышленности в мире характеризуется существенным увеличением разнообразия автопарка лесозаготовительной техники. Спрос на современное высокопроизводительное оборудование, позволяющее повысить эффективность обработки леса, вынуждает ученых и производителей лесных машин разрабатывать новую технику и регулярно совершенствовать ее действующие модели. Особый интерес вызывает улучшение конструкций рабочих органов многофункциональных лесозаготовительных машин (харвестеров и процессоров). Цель предлагаемой модернизации сучкорезного органа – снижение воздействия диссипативных сил и энергоемкости процесса путем своевременного перевода ножа в положение срезания сучьев и удаления его от ствола дерева при их отсутствии. Это достигается за счет того, что перемещение сучкорезного ножа из наклонного (нерабочего) положения в рабочее, параллельное направлению подачи ствола дерева, происходит после воздействия на корпус ножа внешней нагрузки, передаваемой ему при смещении расположенного перед ножом толкателя. Толкатель смещается за пределы действия режущей кромки сучкорезного ножа под действием нагрузки от срезаемых сучьев и возвращается в первоначальное положение сразу после срезания. В результате использования предлагаемого способа работы сучкорезного ножа осуществляется его быстрое и своевременное перемещение в рабочее или нерабочее положение. При воплощении в жизнь нового технического решения особое внимание уделялось прочности и надежности конструкции, работающей при высоких нагрузках, снижению чувствительности сучкорезного ножа к загрязнениям и постоянным ударам. Внедрение предложенного варианта работы сучкорезного ножа для очистки ствола деревьев от сучьев позволит уменьшить воздействие диссипативных сил, снизить энергоемкость процесса и повысить качество обработки дерева на этой операции технологического процесса.
In recent decade, the development of the logging industry in the world is defined by a significant increase in the diversity of logging vehicle fleet. The demand for modern high-capacity equipment, which allows increasing of forest processing efficiency, forces scientists and forest vehicles manufacturers to develop new equipment and regularly improve its existing models. Design development of multifunctional harvesting equipment working bodies (harvesters and processors) is of particular interest. The purpose of the proposed delimbing knife modernization is impact reduction from dissipative forces and energy intensity of the process by forehanded moving the knife to the position of cutting limbs off and removing the knife from the tree trunk in their absence. This is achieved due to the fact that delimbing knife movement from angular (nonoperative) position to operative position parallel to tree trunk feed direction occurs after the knife body undergoes an external load from displacement of a pusher located in front of the knife. The pusher is shifted beyond the area of delimbing knife cutting edge under the load from cutting limbs and returned to its original position immediately after cutting. As a result of using the proposed delimbing knife operation method, the knife is moved quickly and in a well-timed manner to operative or nono-perative position. Special attention in realization of the new technical solution was paid to strength and reliability of construction operating under high loads, reducing the sensitivity of the delimbing knife to dirt accumulation and constant impacts. Implementation of the proposed delimbing knife operation for tree trunk pruning will allow to decrease the influence from dissipative forces and energy capacity of the process, and to increase the quality of tree processing at this stage of the technological process.

В настоящее время ведутся многочисленные исследования способов модификации древесины в целях получения новых конструкционных и защитных материалов, имеющих лучшие эксплуатационные свойства и технико-экономические показатели их производства по сравнению с существующими материалами аналогичного назначения. Известны способы модификации древесины, позволяющие, например, заменять новым материалом цветные металлы в пáрах трения, использовать модифицированные материалы на основе древесины для защиты от нейтронных потоков и т. д. Одним из наиболее распространенных способов модификации древесины, наряду с уплотнением, является пропитка ее жидкостями с различными свойствами. Для повышения эффективности процесса пропитки разработаны установки, использующие эффект пьезопериодического поля. Скорость пропитки при этом выше, чем у других известных способов, так как заготовки дополнительно подвергаются воздействию импульсного повышения давления. В ранее разработанных математических моделях работы таких установок не были учтены различия параметров, характеризующих фильтрацию в капиллярах и порах древесины. В ходе реализации разработанной математической модели установлено, что за 25 циклов повышения давления происходит пропитка образца на 25...30 см в зависимости от породы древесины, что с учетом времени цикла, составившего 60 с, свидетельствует, что предложенные конструкции установок для пропитки древесины при помощи гидроудара, а также по принципу давление–сброс–давление превосходят уже известные установки. Результаты реализации модели показывают, что вклады поровой и капиллярной фильтраций сопоставимы, при этом первая протекает несколько медленнее, чем вторая. Перспективным направлением дальнейших исследований считаем опыты для получения дополнительных сведений о проницаемости древесины, отдельно по порам и капиллярам. Новые экспериментальные данные позволят решить задачу оптимизации параметров процесса пропитки в целях получения равномерно пропитанных заготовок за минимальное время обработки.

К настоящему времени в России отмечена тенденция к увеличению площадей осиновых насаждений (по официальным данным до 24...25 млн га с запасом до 3 715 млн м3), имеются также насаждения других видов тополей (962 тыс. га с запасом 144 млн м3). Но ввиду истощения здоровых осинников и неразвитости инфраструктуры переработки и использования тополевой древесины этот ценный ресурс в нашей стране востребован недостаточно. Цель настоящей работы – анализ использования древесных ресурсов рода тополь в прошлом и рассмотрение возможностей расширения их потребления в современных условиях на примерах отечественного и зарубежного опыта. Изучение литературных источников и собственные наблюдения автора позволяют констатировать, что в XVIII–XX вв. в нашей стране осиновая древесина в основном использовалась в бытовых целях, но постепенно она внедрялась и в промышленное производство: строительство; изготовление поделок; производство тары, спичек, фанеры, картона и бумаги; химическая переработка; углежжение, топливо, веточный корм и др. Во второй половине ХХ в. и в начале XXI в. применение древесины осины и тополей резко возросло во всем мире за счет как расширения направлений ее использования в традиционных целях, так и создания новых материалов с применением новых технологий. Выделяют следующие позиции применения древесины тополей и осины: пиловочник и разнообразные древесные материалы – строительный брус, вагонка, колодезные срубы и др.; композиты и панели – шпон и фанера, древесноволокнистые, древесностружечные и ориентировано стружечные плиты, древесноцементные и древесно-пластиковые композиты; клееные строительные изделия – ламинированные стружечные и шпоновые брусья, параллельно стружечные брусья, интегрированные лаги; целлюлоза и бумага; энергия биомассы и др. В работе приведена краткая характеристика перечисленных материалов. С учетом имеющегося опыта применения новых технологий и огромные запасы осиново-тополевой древесины в России предложено использовать их более эффективно.

Большие объемы лесозаготовок в 50–80-е гг. прошлого века на Дальнем Востоке привели к истощению лесных ресурсов, особенно уникальных и ценных кедровников. Поэтому восстановление утраченных позиций кедра в коренном ареале его местопроизрастания – одна из наиболее важных и актуальных задач, стоящих перед лесным хозяйством и нашим обществом. Предложен эффективный метод активного восстановления кедровых лесов путем создания реконструктивно-семенных посадок мелко-контурными участками (биогруппами), который отличается следующими достоинствами: максимальное использование высокой способности естественных сил природы к самовосстановлению лесных экосистем; обеспечение надежного восстановления кедровых лесов на больших площадях при минимальных затратах ресурсов; незначительное нарушение естественной лесной среды за счет более низкой вероятности гибели куртин-биогрупп от лесных пожаров и энтомовредителей по сравнению с широко применяемыми плантационными лесными культурами. Производственная апробация предложенного метода восстановления кедровых лесов проведена в лесничествах Хабаровского края. Крупномерные саженцы (4–5-летние) кедра корейского росли и развивались вполне успешно. Сохранность посадок в биогруппах на момент учета – свыше 80 %, среднегодовой прирост в высоту – более 25 см. Посадки не требовали лесоводственного ухода, к возрасту плодоношения (через 30 лет) биогруппы должны обеспечить обсеменение прилегающих территорий.

В методических указаниях приведены общие положения и требования к выполнению, оформлению и защите выпускной квалификационной работы.

Приведены результаты изучения многолетней динамики лесов Дарвинского заповедника, оказавшихся под влиянием Рыбинского водохранилища в условиях измененной природной среды. Водохранилище является мощным экологическим фактором, что предполагает необходимость изучения состояния прибрежных экосистем. Тенденции и закономерности их динамики изучены недостаточно. Исследования лесов, произрастающих в условиях многолетнего влияния водохранилища, строились на принципах динамической типологии, которые проверены И.С. Мелеховым при изучении ранних этапов жизни антропогенных лесов. Для спелых и перестойных лесов данные получены впервые в наших исследованиях. Они вносят существенные изменения в понятие устойчивости типа леса в стадии спелого древостоя, или сформировавшегося типа леса. Объект исследования – сосняк ягодниково-зеленомошный, произрастающий на «гриве» среди заболоченных сфагновых лесов в зоне косвенного влияния водохранилища. Цель исследования – показать ускоренные процессы роста и развития лесов в условиях измененной природной среды. Методика проведения экспериментов заключалась в подробном описании и анализе всех компонентов фитоценоза, особое внимание уделялось древостою не только как эдификатору типа леса и живого напочвенного покрова, но и как индикатору почвенно-гидрологических условий. Анализ материалов, полученных за 70-летний период, показал, что с позиций динамической типологии изучаемый сосняк ягодниково-зеленомошный следует рассматривать как этап относительно ускоренного формирования нового типа леса – сосняка черничника зеленомошного с тенденцией смены сосны елью в новом поколении и развитием процесса заболачивания. Эти выводы, подтверждающие положения динамической типологии И.С. Мелехова, важны для лесной науки и практики при проведении мониторинговых исследований в заповеднике.

Показана возможность организации автоматизированного учета доступными техническими средствами лесопромышленных древесных ресурсов и произведенной древесины. Проведен анализ взаимосвязи наполнения актуальными данными о древесных ресурсах информационной системы лесопромышленного предприятия и эффективности его практической деятельности, обоснован выбор методов дистанционного зондирования Земли, обеспечивающих заданную точность получаемых фактических данных о лесных ресурсах. Предложен алгоритмический метод управления процессами учета древесных ресурсов и произведенной древесины в адресной базе данных и среде Единой государственной автоматизированной информационной системы учета древесины и сделок с ней в соответствии с нормами лесного права. Разработка систем автоматизированного управления процессами учета древесных ресурсов, отводимых в рубку, и информационными потоками производства и реализации древесины предприятия опирается на создаваемые цифровые пространственные модели реальных участков леса, подлежащих рубке. Принципиально отличающимся от известных методов являются именно метод автоматизированной виртуальной маркировки произрастающих деревьев, производимой в процессе подготовки лесосеки в рубку дистанционными методами, а также адресная привязка полученных данных о каждом конкретном дереве и точном географическом его местоположении в корпоративной информационной системе. Разработаны технология автоматизированного управления процессами учета и метод виртуальной маркировки деревьев лесосеки, способ автоматического клеймения произведенной продукции на лесосеке. Предложенный метод и совокупность программно-аппаратных средств информационного связывания получаемой информации обеспечивают полный и открытый учет эксплуатируемых лесных ресурсов и контроль перемещений древесины с применением технических средств.

Обоснование энергетических и динамических параметров агрегата для понижения пней является важным вопросом при выполнении лесовосстановительных работ. Также актуально определение оптимальных конструктивных параметров фрезерного рабочего органа агрегата и режимов его работы. Цели данных теоретических исследований – обоснование возможностей преодоления перегрузок при встрече рабочего органа с пнем за счет кинетической энергии вращающихся масс двигателя, трансмиссии и фрезы; определение оптимальных энергетических и динамических параметров агрегата; теоретический анализ процесса дробления пня фрезерным рабочим органом, позволяющий в дальнейшем решить задачу оптимизации конструктивных и геометрических параметров рабочего органа, а также режимов его работы по критерию минимума энергоемкости. Программа исследований предусматривала изучение возможности преодоления перегрузок посредством подбора оптимальных значений частоты вращения рабочего органа, мощности двигателя, момента инерции агрегата, скорости его движения по критерию допустимого коэффициента загрузки двигателя трактора, рациональных по критерию минимума энергоемкости режимов резания и углов установки резцов. Исследования проводили теоретически на основании созданных авторами компьютерных программ Dina 2 и Freza_n, что позволило обосновать параметры агрегата и его рабочего органа на стадии проектирования. На основании полученных результатов возможно обосновать выбор базового трактора, конструкцию и компоновку тракторного лесохозяйственного агрегата для понижения пней с рабочим органом в виде фрезы фронтальной навески и определить мощностные и динамические параметры такого агрегата, что позволит увеличить производительность труда и снизить утомляемость оператора

Для пчеловодства широкое использование потенциала растительных сообществ лесных массивов возможно потребует изучения и оценки медоносных ресурсов. В задачи исследований входило определение медопродуктивности растительных формаций на землях лесного фонда степного Придонья. Знание медосборных условий в лесном хозяйстве необходимо для планирования пчеловодства, составления плана пасечных работ на сезон, выбора метода пчеловождения и приемов ухода за пчелами, а также для того, чтобы наиболее полно использовать медоносные ресурсы и наметить пути улучшения медоносной базы. При оценке медоносных ресурсов устанавливали площади, занятые медоносными растениями, проводили учет количества медоносных деревьев и кустарников на пробных площадях маршрутным методом. Потенциальную медопродуктивность вычисляли на единице площади. Медоносные угодья и природно-климатические условия в лесном фонде степного Придонья характеризуются большой изменчивостью. В результате исследований установлено, что Ростовская область при лесистости 2,5 % располагает огромным биоресурсным потенциалом лесов для медосбора. Древесная и кустарниковая медоносная растительность (клены остролистный, татарский и полевой, липа, робиния лжеакация, груша, черешня, яблоня, абрикос, ива, кизил мужской, терн, боярышники однопестичный и алма-атинский, жимолость татарская, акация желтая, аморфа, калина обыкновенная, крушина ломкая, лох серебристый, снежноягодник, вишня степная) произрастают в основном в лесных насаждениях, а также в байрачных и пойменных лесах. Максимальной медопродуктивностью на световых берегах характеризуются дубняки байрачные (426,4 кг/га). При этом с повышением доли кленов полевого и татарского, липы мелколистной и вяза обыкновенного увеличивается медопродуктивность угодий на единицу площади. Первое место по этому показателю занимают кленовники дубняков байрачных присетевых (369,1 кг/га). В пойменных формациях наибольшей продуктивностью обладают ветляники береговых низин (156,6 кг/га). В дубраве сухой осоковой наиболее продуктивны чистые насаждения клена полевого (1050,9 кг/га). Значимой медопродуктивностью отличаются дубово-кленовые насаждения в составе с кленом полевым (487,8 кг/га), орехово-липовые (326 кг/га), дубово-липовые в подлеске с кленом татарским (306,4 кг/га), липово-ясеневые (421,6 кг/га). В дубраве свежей снытьево- осоковой высокую медопродуктивность показали дубово-кленовые насаждения в составе с кленом полевым (в подлеске с кленом татарским) и живой напочвенный покров со снытью, звездчаткой, будрой и медуницей (603,4 кг/га). При умелом использовании медоносного потенциала лесных растений не только будет успешно развиваться доходное пчеловодство, но и будет обеспечено значительное увеличение лесного фонда южных регионов европейской части Российской Федерации.

Методические указания содержат теоретический материал, задания для выполнения лабораторных работ, список рекомендованной учебной литературы, контрольные вопросы.