Evaluation of ecological compatibility of wheeled skidders with forest soil
Authors: Петросян С.С. , Ильюшенко Д.А. , Барышникова Е.В. , Хитров Е.Г. 
Published: April 2022

Тяжелые лесные машины нарушают структуру почвогрунта, по этой причине исследователи уделяют значительное внимание вопросам воздействия движителей лесных машин на поверхности движения. Глубина колеи, образующейся после первого прохода, является одним из самых информативных показателей воздействия машины на лесную экосистему. Вместе с тем известно сравнительно мало исследований, результаты которых раскрывают характер воздействия движителей колесных тракторов с пачковым захватом на почвогрунт. Для дальнейшего совершенствования процесса трелевки древесины колесными тракторами с пачковым захватом необходимы разработки, позволяющие проводить оценку их экологической совместимости с почвенно-грунтовыми условиями. В данном исследовании использованы сведения об эксплуатационных характеристиках скиддеров Tigercat, John Deere, Weiler, полученные с официальных сайтов производителей. Оценка глубина колеи выполнена с использованием положений механики грунтов и теории движения автомобильного транспорта в условиях бездорожья. Математическая модель образования колеи реализована численно. При обработке результатов моделирования использованы методы аппроксимации данных. В результате получены зависимости, позволяющие на практике оценить экологическую совместимость скиддера с почвенно-грунтовыми условиями. При этом характеристиками машины являются: масса, число колес, ширина и диаметр колеса, давление в шине, площадь сечения захвата. Грунт характеризуется несущей способностью либо конусным индексом. Модели учитывают средний объем хлыста в трелюемой пачке лесоматериалов. По полученным уравнениям возможно решение обратной задачи: обоснование допустимой массы машины и площади сечения захвата с учетом характеристик движителя и почвенно-грунтовых условий.

Heavy forest machines disrupt the forest soil structure, for this reason, researchers pay considerable attention to the impact of forest machines on the movement surface. The rut depth after the first pass of the machine is one of the most informative indicators of the ecological impact. At the same time, relatively few studies are known, the results of which reveal the impact of wheeled skidders on the soil. To improve the process of skidding, further developments are needed to assess skidders environmental compatibility with forest soil conditions, which is the subject of our work. When performing the work, information about performance characteristics of skidders Tigercat, John Deere, Weiler, obtained from the official websites of manufacturers, was used. The rut depth was estimated using the principles of soil mechanics and the theory of off-the-road locomotion. The mathematical model of rut formation is implemented numerically. When processing the simulation results, data approximation methods were used. As a result of the study, models were obtained that allow in practice to assess the ecological compatibility of the skidder with forest soil conditions. The models use following characteristics of the machine: weight, number of wheels, width and diameter of the wheel, tire pressure, grapple opening area. The soil is characterized by its’ bearing capacity or cone index. The models take into account the average volume of a tree skidded in the bundle. According to the obtained models, it is possible to solve an inverse problem: justification of the permissible mass of the machine and the grapple opening area, taking into account the characteristics of the mover and the soil conditions.