Способ сортировки порубочных остатков
BRUSHWOOD SCREENING METHOD

Изобретение относится к лесной отрасли и предназначено для сортировки порубочных остатков при проведении лесозаготовок.
Известен способ проведения лесосечных работ, при которых производят сбор порубочных остатков в кучи или валы и оставление их на перегнивание, является одним из пяти способов очистки мест рубок, который проводится по требованиям правил заготовки древесины. Этот способ в настоящее время наиболее распространен. Кроме него, могут применяться и сбор порубочных остатков для последующего использования, измельчение и разбрасывание порубочных остатков, сжигание их в кучах, укладка и оставление на перегнивание на месте рубки. Для сбора порубочных остатков в валы могут применяться тракторные подборщики лесосечных отходов ПСГ-3, ЛТ-161, ПС-5 (Виноградов Г.К. Технология лесозаготовок. Учебник для техникумов. М.: Лесн. пром-сть, 1984. с 122-123).
Недостатком известного способа является невозможность его применения при условии сохранения подроста на лесосеке. Кроме того, способ не предназначен для сбора лесосечных отходов для последующей их переработки.
Известны способы заготовки сучьев и хвойных лапок с помощью бензопил и ручного инструмента (SU №2000108745/13, МКИ 3/00; SU №5036259/15, МКИ А 013/02; US №3181239, МКИ A01G 03/02, 1963).
Эти способы малопроизводительны, сопряжены с использованием небезопасного ручного труда.
Также известны способы заготовки сучьев и хвойных лапок с использованием специализированных машин и механизмов (SU 484993 А, 20.11.1975, SU №565820, МКИ B27L 1/00, 1975, SU №1759322, МКИ 01G23/08, 1992). Способы предназначены для заготовки сучьев и хвойных лапок в процессе обрезки сучьев на стоящем или спиленном дереве.
Недостатком данных способов является отсутствие операции сортировки сучьев и веток, что снижает эффективность их использования. Кроме того, при использовании данных способов снижается производительность работ по заготовке деловой древесины.
Также известна технология лесосечных работ при помощи валочно-сучкорезно-раскряжевочных (харвестеров) и транспортных (форвардеров) машин (Энергетическое использование древесной биомассы: заготовка, транспортировка, переработка и сжигание: учебное пособие для студентов высш. учебных заведений / авт.-сост. Сюнёв В.С. [и др.]. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2014. 123 с.). В процессе их работы происходят валка, обрезка сучьев, раскряжевка деревьев, сортировка полученных сортиментов и их укладка в пачки. Сортировка сортиментов происходит по критериям получаемой товарной продукции. Геометрические характеристики (длина, диаметр) сортиментов определяются харвестером и указываются на мониторе компьютера машины. Оценка породы и пороков проводится визуально оператором. Сопоставив характеристики получаемого сортимента с критериями товарной продукции, оператор определяет вид получаемой продукции. После раскряжевки сортименты укладываются отдельно в разные пачки. Порубочные остатки укладываются на трелевочный волок либо рядом с ним без дальнейшей обработки. Форвардер собирает сортированную древесину, укладывает с помощью гидроманипулятора на грузовую платформу и транспортирует ее на погрузочный пункт, где разгружает в штабель. При сборе порубочных остатков, форвардер проезжает по трелевочному волоку, с помощью гидроманипулятора собирает их в грузовой отсек, транспортирует на погрузочный пункт и разгружает их в отдельный штабель.
Недостатком данного способа является отсутствие операции сортировки порубочных остатков. В результате они могут быть переработаны только на один вид продукции, что снижает эффективность их использования.
В настоящее время сортировкой порубочных остатков никто не занимается и способов сортировки порубочных остатков неизвестно.
Изобретение решает задачу машинизации операции сортировки порубочных остатков по их видам и породам, повышения эффективности использования биомассы дерева.
Технический результат заключается в повышении эффективности использования биомассы дерева путем сортировки и заготовки порубочных остатков.
Для достижения указанного технического результата способ сортировки порубочных остатков включает визуальное определение древесной породы и вида порубочного остатка, захват порубочных остатков определенной породы для разделения их на откомлевку, вершины, сучья, ветки и древесную зелень, разрезание вершин, сучьев и веток в порубочных остатках по размерам диаметров: вершин 5-16 см, сучьев мелких 4-10 см, сучьев крупных 10-40 см, веток 0,8-4 см, древесную зелень менее 0,8 см, погрузку в определенный для этого вида порубочного остатка отсек кузова, транспортировку на погрузочный пункт и разгрузку в раздельные по породам и видам порубочных остатков штабеля.
На фиг. 1 изображен технологический процесс сбора, сортировки и транспортировки порубочных остатков, где обозначено: транспортная машина 1, ножевой захватный грейфер 2, отсеки кузова 3, трелевочный волок 4, лесосека 5, порубочные остатки 6, погрузочный пункт 7, штабеля 8. На фиг. 2 приведен алгоритм процесса сортировки порубочных остатков.
Способ сортировки порубочных остатков осуществляется с помощью сортировочно-транспортной машины следующим образом. На лесосеке после рубки деревьев порубочные остатки укладывают на трелевочный волок либо рядом с ним. Сортировочно-транспортная машина 1 движется по трелевочному волоку 4 на лесосеке 5.
На каждой стоянке оператор наводит ножевой захватный грейфер 2 на порубочные остатки 6. Далее оператор сортировочно-транспортной машины 1 визуально определяет породу и вид порубочных остатков и их отдельных частей: откомлевка, вершины, сучья, ветки и древесная зелень. Затем вершины, сучья и ветки порубочных остатков 6 разрезаются ножевым грейфером 2 по размерам диаметра в зависимости от того, что имеется в порубочном остатке: вершины, крупные сучья, мелкие сучья, ветки, древесную зелень. Для вершин 5-16 см, сучьев мелких 4-10 см, сучьев крупных от 10 до 40 см, веток 0,8-4 см, древесной зелени менее 0,8 см. Внутри каждого вида порубочные остатки не разделяются.
Затем обработанные и отсортированные по видам и размерам порубочные остатки 6 погружают в отдельные отсеки кузова 3. При наполнении отсеков кузова 2 рассортированные порубочные остатки доставляются на погрузочный пункт 7 лесосеки 5 и укладываются в отдельные штабеля 8.
Пример осуществления способа
На разрабатываемой лесосеке имеются следующие породы деревьев: сосна (50%), ель (20%), береза (20%), пихта (10%). Валка, обрезка сучьев, раскряжевка и укладывание в пачки произведена валочно-сучкорезно-раскряжевочной машиной (харвестером) Ponsse Ergo. Деловая древесина собрана и перевезена на погрузочный пункт транспортной машиной (форвардером) Ponsse Buffalo. Вершины, сучья и ветки находятся рядом с трелевочным волоком в кучах. Откомлевка лежит рядом с этими кучами.
Сбор, сортировка и доставка на погрузочный пункт порубочных остатков осуществляется сортировочно-транспортной машиной на базе форвардера Ponsse Buffalo, включающей в себя самоходное шасси с установленным на нем телескопическим манипулятором, навесным ножевым захватным грейфером, грузовую платформу со стойками и установленным на ней бортовым кузовом с отсеками.
Телескопический манипулятор выполнен с возможностью поворота на 360° в горизонтальной плоскости и на 120° в вертикальной плоскостях и может подниматься вверх до 10 м относительно точки присоединения к шасси, что позволяет с одного места обработать значительное количество порубочных остатков и погрузить их в бортовой кузов.
На конце последней выдвижной секции телескопического манипулятора установлен на ротаторе навесной ножевой захватный грейфер, состоящий из корпуса, на котором установлены захваты, и два ножа гильотинного типа. Захваты позволяют захватывать порубочные остатки диаметром до 40 см.
На грузовой платформе машины установлен разборный кузов, прикрепляемый к стойкам. В кузове установлены две поперечные перегородки, разделяющие его на три отсека. Передний отсек составляет 20%, средний - 40%, задний - 40% от общего объема кузова.
Оператор для первого рейса машины закрепил отсеки кузова по следующим породам и порубочным остаткам: передний отсек для накопления и перевозки откомлевки сосновой породы, средний отсек для сосновых веток, задний отсек для мелких сосновых сучьев.
Перемещаясь по трелевочному волоку лесосеки, оператор увидел кучу порубочных остатков, визуально определил, что в ней находятся сосновые порубочные остатки: сучья, ветки с древесной зеленью, вершинки, а рядом лежит несколько частей откомлевки. Оператор захватил откомлевку, уложил ее в передний отсек сортировочно-транспортной машины. Далее захватил пачку порубочных остатков, визуально определил вид порубочных остатков. В пачке оказались сосновые ветки. С помощью гидроманипулятора он их переместил в средний отсек кузова машины. Следующим шагом оператор визуально определил сучок сосновой породы, находящийся в куче порубочных остатков. Также визуально определил его диаметр. В части среза он оказался 10 см, другой его конец переходил в ветки. Визуально определив место перехода сучка в ветку (диаметр 4 см) навел на него ножевой захватный грейфер и разрезал их. При этом сучок диаметром от 4 до 10 см остался в захвате. С помощью гидроманипулятора оператор переместил сучок в задний отсек кузова. Отрезанные ветки оператор захватил грейфером и уложил их в средний отсек кузова. Погрузив в кузов все сосновые ветки, мелкие сучья и откомлевки, находящиеся в плоскости захвата манипулятора, машина переехала к следующей куче. Таким образом, оператор заполнил все отсеки кузова.
Далее машина передвигается на погрузочный пункт и разгружает рассортированные порубочные остатки в отдельные штабеля или кучи.
Для следующего рейса оператор закрепляет отсеки за следующими порубочными остатками: передний отсек за сосновой древесной зеленью, средний отсек за сосновыми крупными сучьями, задний отсек за сосновыми вершинами.
Перемещаясь по трелевочному волоку лесосеки, оператор увидел кучу порубочных остатков, визуально определил, что в ней находятся сосновые порубочные остатки: крупные сучья, древесная зелень, вершинки. Оператор захватил древесную зелень, с помощью манипулятора уложил ее в передний отсек кузова. Далее захватил крупный сучок и уложил в средний отсек кузова. После этого захватил вершину и уложил в заднюю часть кузова. Таким образом, он собрал все порубочные остатки, находящиеся в зоне действия манипулятора. Переехал к следующей куче порубочных остатков, проделал все те же операции. При заполнении всех отсеков кузова машина передвигается на погрузочный пункт, где порубочные остатки разгружаются в раздельные штабеля.