СПОСОБ ЛЕСОЗАГОТОВКИ
METHOD OF LUMBER HARVESTING

Изобретение относится к лесной промышленности и лесному хозяйству и может быть использовано при выполнении лесосечных работ.
Известен способ лесозаготовок, включающий валку деревьев, обрезку сучьев с использованием моторных цепных пил, набор пачки хлыстов гидроманипулятором трелевочного трактора в его кониковое зажимное устройство, трелевку хлыстов и погрузку их на лесовозный транспорт, осуществляемую фронтальным челюстным погрузчиком [1].
Известен способ лесозаготовок, включающий валку деревьев, обрезку сучьев и раскряжевку хлыстов на сортименты моторными цепными пилами у пня, окучивание сортиментов вручную, сбор и погрузку пачек сортиментов гидроманипулятором сортиментовоза (форвардера) на его грузовую площадку, трелевку (подвозку) и разгрузку сортиментов в штабель у лесовозной дороги [2].
Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является способ разработки лесосек по патенту на изобретение РФ №2269251 (опубл. 10.02.2006), включающий разбиение лесосеки на пасеки, территория которых разбивается на пять полос: волок, две примыкающие к волоку ленты, две удаленные от волока ленты, предусматривающий осуществление валки деревьев, обрезки сучьев, раскряжевки хлыстов с использованием бензопил и трелевки сортиментов форвардером, отличающийся тем, что при обработке деревьев, сваленных на удаленных от волока лентах, отделение от хлыста очередного сортимента при его раскряжевке осуществляется после подтаскивания его к волоку манипулятором форвардера оставшейся нераскряжеванной части хлыста и трелевки на погрузочный пункт предыдущего сортимента, причем раскряжевка удаленных от волока хлыстов начинается после их подтаскивания к волоку таким образом, чтобы при отделении от хлыста следующего сортимента остающаяся нераскряжеванной часть хлыста находилась в зоне действия манипулятора форвардера на длину, досягаемую для ее захвата манипулятором.
Недостатки способа лесозаготовок [1] заключаются в использовании тракторов для трелевки исключительно хлыстов или деревьев; после валки деревьев и обрезки сучьев бензиномоторными пилами манипуляторы этих тракторов с малым вылетом стрелы до 5,0 м обеспечивают сбор хлыстов (деревьев) с ограниченной площади пасеки шириной до 35 м, загрузка коника трелевщика методом подтаскивания приводит к повреждению подроста и деревьев, оставленных на доращивание; для выполнения подготовительных, вспомогательных и погрузочных работ применяется дополнительно бульдозер, а для погрузки хлыстов - фронтальный челюстной погрузчик.
Недостатки способа лесозаготовок [2] заключаются в том, что мотористы бензиномоторных пил выполняют обрезку сучьев и раскряжевку хлыстов на месте валки деревьев, а ручное окучивание сортиментов в пачки, сбор сучьев на волок или в кучи для сжигания являются наиболее трудоемкими операциями, особенно при глубоком снеге - они занимают половину всего рабочего времени; при вылете манипулятора сортиментовоза (форвардера) до 7,5 м ширина пасеки на сплошных рубках составляет до 20 м, а на рубках ухода до 40 м форвардер не предназначен для трелевки хлыстов или деревьев.
Недостатком способа по прототипу является также обрезка сучьев у пня сваленного дерева, их ручная переноска на волок, периодическое подтаскивание манипулятором с небольшим вылетом хлыстов ближе к волоку после каждого отделения от них сортимента и связанное с этим значительное увеличение числа рейсов сортиментовоза (форвардера) за каждой партией отпиленных сортиментов, частых перемещений раскряжевщиков хлыстов по лесосеке при выпиловке единичного сортимента на каждом хлысте и, следовательно, значительное снижение производительности и повышение энергозатрат.
Техническая задача изобретения заключается в снижении площади, занятой под погрузочными пунктами и волоками, что ведет к увеличению сохранности подроста, оставляемого на доращивание.
Техническая задача достигается тем, что способ лесозаготовки включает разбиение лесосеки на пасеки, территорию которых разбивают на пять полос: волок, две примыкающие к волоку ленты, две удаленные от волока ленты, и предусматривающий валку деревьев и обрезку сучьев с использованием бензопил и трелевку хлыстов лесозаготовительной машиной, причем обрезку сучьев осуществляют на волоке с деревьев, поваленных кроной на волок, и с деревьев, подтрелеванных к волоку манипуляторной машиной в подвешенном положении.
Сравнение заявляемого изобретения с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:
- обрезку сучьев осуществляют на волоке с деревьев, поваленных кроной на волок;
- обрезку сучьев осуществляют с деревьев, подтрелеванных к волоку манипуляторной машиной в подвешенном положении.
Поэтому можно предположить, что заявляемое изобретение соответствует критерию «новизна».
В результате патентно-информационных исследований заявляемая совокупность признаков не выявлена, поэтому можно сделать предварительный вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».
П
1
2
5
На Фиг.1 показан унифицированный манипуляторный лесной трелевщик-погрузчик (УМЛТП), на Фиг.2 показана последовательность выполнения операций при заготовке хлыстов, где W - ширина пасеки, W, W…W - ширины лент. На Фиг.3 показана схема разработки ленты, удаленной от волока с подтрелевкой дерева в полуподвешенном состоянии, на Фиг.4 показана позиция УМПТП при подтрелевке к волоку удаленных крупных деревьев, предотвращающая его опрокидывание, на Фиг.5 показана схема погрузки хлыстов на автопоезд с их разворотом на 90°, на Фиг.6 показана последовательность выполнения операций при заготовке сортиментов.
Лесосечные работы выполняются унифицированным манипуляторным лесным трелевщиком-погрузчиком (УМЛТП), например, «Felix» фирмы Pfanzelt Maschinenbau, или Амкодор, производитель ОАО «Амкодор», г. Минск, Республика Беларусь, (Фиг.1), состоящим из движителя (10), на котором установлено навесное оборудование: манипулятор с вылетом 11,0 м (11), кониковое зажимное устройство при хлыстовой заготовке (12) или съемные стойки при сортиментной заготовке (13), отвал (14) и формировочный щит (15) для придания УМЛТП дополнительной устойчивости и проведения подготовительных работ, навесной лесной плуг для противопожарной минерализации лесных площадей.
Последовательность выполнения операций при заготовке хлыстов (Фиг.2): вальщик (1) валит деревья (2) сначала на пасечном волоке (3) начиная с дальнего конца пасеки, все деревья (2) укладываются комлем по направлению трелевки вдоль оси волока (3). Валка деревьев идет с учетом расположения групп подроста и молодняка хозяйственно ценных пород. Через 50 м за вальщиком начинают работу обрезчики сучьев (4).
После полной разрубки пасечного волока и обрезки сучьев на волоке вальщик перемещается на следующую пасеку, а затем и обрезчики сучьев (4), УМЛТП (5) начинает сбор хлыстов на разработанном волоке, перемещаясь грузовой платформой с зажимным коником вперед по пасечному волоку на расстояние, необходимое для возможного полного заполнения коникового зажимного устройства, с одновременным сдвигом к границам волока (6) (вдоль его оси) хлыстов (7), мешающих проезду. Хлысты, не мешающие проезду, пропускаются под машиной. Двигаясь обратно (в направлении трелевки), УМЛТП начинает сбор хлыстов, укладывая их манипулятором комлями в кониковое зажимное устройство. Закончив сбор хлыстов (7), погрузчик движется на погрузочный пункт, расположенный у лесовозного уса, где осуществляет разгрузку в штабель (при необходимости с сортировкой хлыстов по породам).
На второй фазе (Фиг.2) вальщик начинает разрубку лент, примыкающих к волоку. При ширине пасеки до 35 м валка производится под углом к волоку не более 35°; при ширине пасеки свыше 40 м - под углом до 20° к волку. Вальщик, перемещаясь поперек ленты, валит поочередно деревья в просветы между оставляемыми деревьями таким образом, чтобы как можно большая часть кроны попала на волок. Вальщик и обрезчики сучьев продолжают разработку лент, примыкающих к волоку, а УМЛТП собирает хлысты с ближних лент на предыдущей пасеке.
На третьей фазе (Фиг.2) вальщик начинает разрубку лент, дальних от волока. Валка ведется под углом до 45° к волоку. Ленты разрабатывают поочередно, причем деревья валятся на изреженную часть пасеки кроной на волок. Соблюдая безопасное расстояние, за вальщиком идут обрезчики сучьев (4). УМЛТП (5), завершив работу с ближними лентами, перемещается на предыдущую пасеку (волок), а вальщик (1) и затем обрезчики сучьев (4) приступают к разработке дальних лент следующего волока.
УМЛТП (5) начинает сбор хлыстов (7) с дальних от волока лент. Он подтрелевывает деревья в подвешенном состоянии вершиной к волоку для обеспечения удобства работы обрезчикам сучьев (4) (оставления сучьев сразу на волоке), двигаясь с начала волока (3) (Фиг.3). При подтрелевке удаленных крупных деревьев УМЛТП (5) устанавливается в позицию под углом, блокируя сцепку тележек (Фиг.4) для увеличения опорного контура машины и предотвращения ее опрокидывания.
После вытрелевки хлыстов (7) пасека остается чистой, не требующей дополнительной очистки.
При погрузке автопоезда манипуляторный погрузчик (5) грузит хлысты (7) на транспортное средство (9) с их разворотом на 90° (Фиг.5). С одной стоянки УМЛТП (5) может загрузить от одной до нескольких транспортных единиц.
Последовательность выполнения операций при заготовке сортиментов (Фиг.6). Порядок разработки лесосеки, при сплошных рубках с заготовкой сортиментов, аналогичен сплошным рубкам с заготовкой хлыстов (7) при их трелевке за комель или вершину. Особенность сортиментной технологии в том, что деревья (2) высотой до 30 м с дальних от волока (3) лент валятся под углом до 80°. Это позволяет увеличить ширину пасеки. Валка деревьев выше 30 м ведется под углом до 45° к волоку. Раскряжевка подтянутых к волоку хлыстов не требует операции ручного окучивания, манипулятор УМЛТП достает все сортименты.
При сборе сортиментов (8) с дальних лент УПЛТП (5) помогает при обрезке сучьев, подтаскивает поваленные деревья, в подвешенном состоянии, к волоку (3) (а при большой высоте дерева и за границы волока - на противоположную полупасеку), но на такое расстояние, чтобы последний (комлевой) сортимент (8) был в зоне досягаемости и доступности манипулятора.
На основании заявляемого способа были проведены исследования, результаты которых приведены в таблицах 1, 2, 3.
Таким образом, заявляемый способ позволяет снизить площади, занятые под погрузочными пунктами и волоками, что ведет к увеличению сохранности подроста, оставляемого на доращивание.
Таблица 1
Технологические показатели улучшения лесосечных работ с применением УМЛТП при сплошных рубках
Площадь делянки, га
увеличение ширины пасеки, %
снижение площади погрузочного пункта и всех волоков, %
снижение повреждаемости подроста, %
по сравнению с
аналог 1 (хлысты)
аналог 2 (сортименты)
аналог 1 (хлысты)
аналог 2 (сортименты)
аналог 1 (хлысты)
аналог 2 (сортименты)
25
46,2
69,2
44,2
135,5
7,7
24,5
24
46,2
69,2
46,4
139,2
8,0
24,7
23
46,2
69,2
43,5
133,2
7,8
24,3
22
46,2
69,2
45,8
137,1
8,1
24,5
21
46,2
69,2
44,4
141,5
7,8
24,8
20
46,2
69,2
41,1
134,5
7,4
24,4
19
46,2
69,2
45,4
139,2
7,8
24,6
18
46,2
69,2
41,7
131,4
7,5
24,2
17
46,2
69,2
44,5
136,3
7,9
24,4
16
46,2
69,2
47,8
142,1
8,3
24,7
15
46,2
69,2
43,5
132,9
8,0
24,2
14
46,2
69,2
41,2
139,0
7,4
24,5
13
46,2
69,2
47,7
146,6
8,0
24,9
12
46,2
69,2
42,1
135,0
7,5
24,2
11
46,2
69,2
46,7
143,3
8,1
24,6
10
46,2
69,2
40,2
129,6
7,5
23,8
9
46,2
69,2
45,2
138,8
8,3
24,3
8
46,2
69,2
51,7
151,3
9,3
24,9
7
46,2
69,2
32,6
131,9
6,5
23,7
6
46,2
69,2
38,4
146,6
7,5
24,4
5
46,2
69,2
27,2
120,4
6,2
22,6
Таблица 2
Технологические показатели улучшения лесосечных работ с применением УМЛТП при несплошных рубках
Площадь делянки, га
увеличение ширины пасеки, %
снижение площади погрузочного пункта и всех волоков, %
снижение повреждаемости подроста, %
по сравнению с
аналог 1 (хлысты)
аналог 2 (сортименты)
аналог 1 (хлысты)
аналог 2 (сортименты)
аналог 1 (хлысты)
аналог 2 (сортименты)
25
-
38,5
-
36,4
-
5,6
24
-
38,5
-
38,5
-
5,8
23
-
38,5
-
34,9
-
5,4
22
-
38,5
-
37,1
-
5,7
21
-
38,5
-
39,6
-
5,9
20
-
38,5
-
35,5
-
5,5
19
-
38,5
-
38,2
-
5,7
18
-
38,5
-
33,6
-
5,2
17
-
38,5
-
36,3
-
5,5
16
-
38,5
-
39,6
-
5,9
15
-
38,5
-
34,1
-
5,3
14
-
38,5
-
37,5
-
5,6
13
-
38,5
-
41,7
-
6,0
12
-
38,5
-
34,9
-
5,3
11
-
38,5
-
39,4
-
5,7
10
-
38,5
-
31,3
-
4,8
9
-
38,5
-
36,2
-
5,3
8
-
38,5
-
43,0
-
5,9
7
-
38,5
-
31,4
-
4,7
6
-
38,5
-
39,1
-
5,4
5
-
38,5
-
23,4
-
3,5
Таблица 3
Экономический показатель улучшения лесосечных работ с применением УМЛТП при сплошных рубках
уменьшение себестоимости заготовки 1 м<sup>3</sup> древесины, %
при годовом объеме заготовки, тыс.м<sup>3</sup>
при годовом объеме заготовки, тыс.м<sup>3</sup>
25
50
75
25
50
75
по сравнению с
прототипом 1 (хлысты)
прототипом 2 (сортименты)
2,3
9,3
26,3
48,0
30,6
54,3
Источники информации
1. Кочегаров, В.Г. Технология и машины лесосечных работ [Текст] / В.Г. Кочегаров, Ю.А. Бит, В.Н. Меньшиков. - М.: Лесная промышленность, 1990. - 392 с. (с.346…348).
2. Заготовка сортиментов на лесосеке. Технология и машины [Текст] / Жуков А.В., Иевинь И.К., Федоренчик А.С., Приворотов Ю.И. и др. - М.: Экология, 1993. - 312 с. (с.182…189).