Некоторые особенности валки деревьев бензиномоторной пилой при несплошных рубках

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

бую значимость представляет равноправие инвесторов, объективность и соблюдение здравого экономического смысла в принимаемых решениях, неизменность принимаемых решений и своевременное и четкое выполнение своих обязательств, поддержка и стимулирование инвесторов.

Региональная инвестиционная политика определяется внешними (политическая ситуация в стране, общеэкономическая ситуация, состояние финансового рынка, надежность контрагентов) и внутренними (выбранная инвестиционная стратегия, обеспеченность инвестиционными ресурсами, квалификация кадров, существующая система управления) факторами, обуславливающими решение комплекса задач по стабилизации политической ситуации в регионе, снижению инфляции, повышению привлекательности корпоративных инвестиций. Причем в каждом конкретном регионе эта политика должна учитывать его конкурентоспособность, то есть роль в экономическом пространстве России, способность обеспечить достойный уровень жизни населения и реализовать имеющийся в регионе экономический потенциал.

В качестве методов, повышающих конкурентоспособность региона на финансовом рынке и, как следствие, инвестиционную привлекательность, можно рассматривать создание

системы консолидации и локализации финансовых ресурсов, например на основе создания региональных инвестиционных структур на базе отдельных муниципальных образований.

Данные структуры могли бы сконцентрировать существующие активы и финансовый капитал, направить их на развитие Уральского региона в рамках комплексных инвестиционных проектов. В основе этого метода лежит идея о необходимости реформирования существующей системы хозяйственного управления. Формирование региональных инвестиционных структур создаст условия, когда средства будут сохраняться в рамках региона и вкладываться в развитие данного территориального образования.

Библиографический список

1. Бутко, Г.П. Стратегия управления конкурентоспособностью предприятий лесного комплекса региона / Г.П. Бутко. - Екатеринбург: УрО РАН. - 2002.

2. Кожухов, Н.И. Оценка инвестиционной привлекательности предприятий лесного сектора / Н.И. Кожухов, П.И. Шагин. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2006.

3. Раевский, С.В. Инвестиционная активность в регионе / С.В. Раевский, А.Г. Третьяков. - М.: Экономика, 2006.

4. Скрипкин, К.Г. Экономическая эффективность информационных систем / К.Г. Скрипкин. - М.: ДМК Пресс, 2002.

5. Kaplan R.S., Norton D.P. The Balanced Scorecard Translating Strategy Action. - Cambridge Mass. -1996.

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВАЛКИ ДЕРЕВЬЕВ БЕНЗИНОМОТОРНОЙ ПИЛОЙ ПРИ НЕСПЛОШНЫХ РУБКАХ

Э.Ф. ГЕРЦ, проф. каф. технол. и оборудования лесопром. произ-ва УГЛТУ, д-р техн. наук,

В.В. ИВАНОВ, вед. инж. каф. технол. и оборудования лесопром. произ-ва УГЛТУ

Несплошные рубки главного и промежуточного пользования - одно из наиболее трудоемких и сложных лесохозяйственных мероприятий, которое сопровождается удалением части деревьев из древостоя. Несовершенство существующих технологий лесозаготовок и лесозаготовительной техники приводит к вынужденным технологическим потерям и наносит экологический ущерб лесам, снижая их функции. По данным ЦНИИМЭ [1] установлено, что при валке одного клейменого (отведенного в рубку) дерева повреждается до

трех рядом стоящих мешающих деревьев. В результате на лесосеках повреждается до 56 % заготовляемой древесины и остающихся на корню деревьев и подроста. Лесоводственным требованиям в этих условиях может отвечать только направленная валка деревьев.

Общее направление валки устанавливается технологической картой в зависимости, главным образом, от способа и направления трелевки, которое, в свою очередь, зависит от расположения лесопогрузочных пунктов. Направленная валка деревьев имеет боль-

118

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

шое значение для обеспечения безопасности рабочих и сохранения оставляемых на доращивание деревьев и подроста. Поэтому направление валки каждого конкретного дерева определяется просветом между оставляемыми на доращивание деревьями, с учетом общего направления валки. Существующая практика спиливания и повала дерева ручными механизированными инструментами предусматривает выполнение трех операций: подпил, перерезание ствола и направленный повал дерева за счет оставшейся перемычки и приложения опрокидывающей силы [2, 3]. Размеры и расположение перемычки, место приложения и величина опрокидывающего усилия зависят от субъективных действий рабочего, основанных на оценке факторов (наклон дерева, ветровая нагрузка, форма кроны), составляющих отклоняющую силу. Однако сложность визуальной оценки факторов, определяющих величину и направление отклоняющей силы от заданного направления валки, и низкая квалификация вальщика зачастую приводят к значительному отклонению дерева, что приводит к повреждению оставляемых на доращивание деревьев и подроста.

Наши исследования проведены на территории Паркового (Уральский учебно-опытный лесхоз УГЛТУ), Талицкого, Троицкого и Луговского (ФГУ Талицкий лесхоз) лесничеств Свердловской области.

Цель исследования - анализ влияния природно-производственных факторов на точность валки деревьев и разработка технологии несплошных рубок главного и промежуточного пользования с минимальным повреждением элементов формируемого насаждения.

Многообразие природно-производс-

твенных факторов, влияющих на точность валки, оценивалось углом отклонения дерева от заданного направления валки при его падении.

Валка деревьев осуществлялась при помощи бензопилы МП-5 «Урал-2» с гидроклином КГМ-1А. В качестве измеряемых параметров были выбраны: диаметр дерева в месте срезания, см; высота дерева, м; условный диаметр кроны по среднему сечению, м; глубина подпила, м; ширина перемычки, м; угол отклонения дерева от горизонтали, град; скорость ветра, м/с.

Рис. 1. Частота отклонений дерева от заданного направления при его механизированной валке.

Распределение отклонения падения дерева от заданного направления валки может быть представлено стандартной записью нормального закона распределения

1 (Р-Л2

f (в)= 1 -

2а2

стл/2П ’

где о - среднеквадратическое отклонение случайной величины; а - математическое ожидание угла отклонения повала дерева.

Гистограмма распределения частоты отклонений от заданного направления валки приведена на рис. 1.

При величине математического ожидания угла отклонения валки дерева, равного заданному, то есть а = 0, плотность распределения случайной величины (отклонения от заданного направления валки дерева) запишется в виде формулы Гаусса

f №)=

i

в2

2а2

Oy/ln

Величина среднеквадратического отклонения угла падения дерева от заданного

(о) отражает возможность точной валки дерева в зависимости от применяемого оборудования, квалификации рабочего вальщика, а также таксационных характеристик и особенности строения деревьев и насаждения в целом. То есть вероятность повреждения деревьев, оставляемых на доращивание, определяется характеристиками предмета труда, используемым средством и исполнителем. Это обстоятельство подтверждает правомерность применения закона нормального распределения отклонения угла падения дерева, на суммарную величину которого оказывают

ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 8/2007

119

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

влияние все перечисленные факторы. Доверительная оценка или интервал, который с доверительной вероятностью а или с заданной надежностью накрывает в, составит ' в а ~ а ^

Р — ta~j= ; Р + ta Г~ ,

Ч V«J

где а - среднеквадратическое отклонение угла падения дерева от заданного направления,

а =

1

т -в)

1 i =1

n _1 i=i

t - коэффициент Стьюдента; n - число опытов;

Р - математическое ожидание угла отклонения от заданного направления валки дерева,

1

р=-Ер, .

птт

i=1

Здесь в, - значение отклонения угла падения дерева от заданного направления полученное в i опыте.

Для вальщика математическое ожидание отклонения дерева от заданного направления составило 4,70, а среднеквадратическое отклонение - 2,4°. Доверительный интервал сектора валки дерева с 90 % доверительной вероятностью составляет для выборки ± 5,1°.

Рис. 2. Вероятность соударения деревьев при отклонении от заданного направления валки: а - с учетом соударения стволами при отклонении на 3° и более от заданного направления; б - с учетом 10 % соударения кронами при отклонении на 3-12°

Увеличение вероятности соударения P при этом определится по формуле

_ h2tgp

P = 1 _ e Sd ,

c 5

где h - высота дерева, м;

bd - просвет, необходимый для беспрепятственного повала дерева, м;

Sd - густота древостоя, м2/дер.

Результаты расчетов зависимости вероятности соударения деревьев от густоты формируемого древостоя с учетом отклонения от выбранного направления валки представлены на рис. 2.

Полученная в результате математической обработки экспериментальных данных зависимость угла отклонения дерева от заданного направления валки при его падении в нормализованных обозначениях факторов имеет вид

y = 5,149 - 0,489*1 + 0,644X2 -0,768 Х4 +

+ 0,021 Х5 + 0,232 Х6 - 1,456 Х42 + 0,87 Х62 +

+ 0,13 Х72 + 0,655 Х2 Х6 - 1,232 Х3 Х4 - 0,514 х X Х3 Х5 - 0,025 Х3 Х7 + 0,363 Х4 Х5 - 0,014 Х4 х х Х6 - 0,352 Х4 Х7 - 0,477 Х5 Х7 -- 0,06 Х6 Х7,

6 5 4 7 5 5 7’ 6 г

где у - функция отклика угла отклонения дерева при падении от заданного направления валки, град;

Х1 - диаметр дерева в месте срезания, см;

Х2 - высота дерева, м;

Х3 - условный диаметр кроны по среднему сечению, м;

Х4 - глубина подпила, м;

Х5 - ширина перемычки, м;

Х6 - угол отклонения дерева от горизонтали, град,

Х7 - скорость ветра, м/с.

На рис. 3. показаны графики отклонения от заданного направления валки дерева от факторов, определяющих ее точность, полученные при помощи статистической программы SPSS 12.0.

Выполненные экспериментальные исследования точности валки позволили выявить основные факторы, влияющие на точность валки, и предложить технологию, позволяющую минимизировать повреждения компонентов формируемого насаждения (положительное решение № 2005.100320 от 14.01.2005). Поставленная задача достигается тем, что изреживание полупасек осуществляется разрубкой коридоров под углом к волоку, причем необходимая степень изреживания достигается за счет изменения расстояния между коридорами разрубаемых со смежных волоков, при этом коридоры пересекаются,

120

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

формируя насаждение мозаичной структуры, ячейки которой ограничены разрубленными коридорами (рис. 4). При такой технологии риск повреждения деревьев, оставляемых на доращивание при перемещении деревьев или хлыстов на волок к месту формирования пачки для трелевки, минимален. Оставление отбойного дерева в точке примыкания коридора к пасечному волоку практически исключит повреждение деревьев, оставляемых на доращивание и подрост.

Способ осуществляется в зависимости от системы машин, используемых для проведения рубок, следующим образом. Перед проведением рубки в насаждении делянка делится на пасеки шириной В (рис. 4.), которая при валке деревьев бензиномоторной пилой

и трелевке деревьев или хлыстов трактором с чокерным оборудованием или другой лебедочной трелевочной системой, определяется как сумма высоты ствола дерева и расстояния выноса каната с учетом длины и усилия, необходимого для выноса каната и угла примыкания коридора к волоку

B = b + 2(l + hd)sina, где b - ширина волока, м;

l - расстояние выноса каната, м; hd - высота дерева, м; a - угол примыкания коридора к волоку, град.

Величина угла примыкания коридора к волоку, с учетом условия минимального повреждения деревьев, оставляемых на доращивание, составляет не более 30-35°.

Н

О

к

о

и

cd4

Он

0

a = fdk)

20 30 40 50 60 70 80

Диаметр комля, см

н

о

Ц

о

и*

к*'

8

6

2

8

6

0

г д

Рис. 3. Графики отклонения от заданного направления валки дерева от факторов, определяющих ее точность

Рис. 4. Способы разработки лесосеки при несплошных рубках в лесных насаждениях

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

121

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Длина разрубаемого коридора lk определяется как сумма высоты ствола дерева и расстояния выноса каната

l, = l + h,

k d

Необходимая степень изреживания С может быть достигнута за счет изменения расстояние между коридорами и их шириной. Расстояния между коридорами а и угол их примыкания к волоку определяют площадь и форму формируемых ячеек.

С = ab + 2lk \

aB ’

где а - расстояние между коридорами, м;

S - площадь пасеки, м2.

Sc = 0,5a2tga,

где Sc - площадь сформированной ячейки, м2.

При использовании манипуляторной ЛЗМ разработка пасеки осуществляется следующим образом. На каждой рабочей позиции ЛЗМ разрубает волок и технологические коридоры от 1 до 3, которые располагаются перпендикулярно или под углом к волоку, используя вылет манипулятора. На смежных волоках рабочие позиции могут располагаться в шахматном порядке (рис.4, а) или на прямых, перпендикулярных волокам (рис.4, б). Ширина пасеки В в этом случае будет определяться как сумма ширины волока и длины разрабатываемого коридора с учетом максимального вылета манипулятора и угла примыкания коридора к волоку.

B = b + 2l, sina.

k

Величина угла примыкания коридора к волоку определяется с учетом условия минимального повреждения деревьев, оставляемых на доращивание, а также эффективного вылета манипулятора и расстояния между коридорами

a

a = arccos-

4R

где а - расстояние между стоянками ЛЭМ, м;

R - эффективный вылет манипулятора.

Длина разрубаемого коридора lk определяется длиной эффективного вылета манипулятора.

Необходимая степень изреживания С может быть достигнута за счет изменения расстояния между рабочими позициями ЛЗМ на смежных волоках и угла примыкания коридора к волоку (рис.4, в).

Расстояния между рабочими позициями ЛЗМ а и угол примыкания коридора к волоку определяют площадь и форму формируемых ячеек.

S = 0,5aRsina.

c

Выводы

1. Возможное отклонение дерева при валке на 3° увеличивает вероятность соударения деревьев стволами от 18 до 38 % при формировании древостоя густотой от 300 до 700 дер./га. На вероятности соударения кронами деревьев с их пересечением не менее 10 % отклонение дерева от заданного направления оказывает большее влияние. Изменение густоты формируемого насаждения от 300 до 700 дер./га увеличивает вероятность соударения от 77 до 92 % при отклонении от заданного направления валки на 3 и 12° соответственно.

2. При невозможности обеспечения беспрепятственной валки деревьев в секторе, определенном технологическим процессом с достаточной вероятностью, назначение деревьев в рубку при отводе необходимо вести с учетом возможности их валки в заданном направлении. Поставленная задача может быть достигнута при коридорном и линейном способах выборки деревьев на пасеке и формированием древостоя с регулярным типом размещения деревьев.

3. Изучение природно-производственных факторов, действующих на дерево, позволяет определять область применения различных валочных механизированных приспособлений, производить расчет основных технологических параметров механизированной валки (пропил, недопил, подпил), повышающих точность валки.

Библиографический список

1. Виногоров, Г.К. Основные технологические принципы несплошных рубок / Г.К. Виногоров, Ю.Н. Ягудин //Тр ЦНИИМЭ - М.: Лесная пром-сть, 1974.- Сб. 141. - С. 15-27.

2. Кочегаров, В.Г. Технология и машины лесосечных работ: учебник для вузов / В.Г. Кочегаров, Ю.А. Бит, В.Н. Меньшиков. - М.: Лесная пром-сть, 1990. - 392 с.

3. Родненков, М.Г. Механизация и технология лесозаготовительных работ / М.Г. Родненков. - М.: Лесная пром-сть, 1973. - 216 с.

122

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007