Автоматизация планирования сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц

Сплав круглых лесоматериалов в плотах по различным водным объектам является сложным процессом, требующим выполнения различных организационно-технических мероприятий [1—13]. Исключением не является и выполнение сплава лесоматериалов по транспортно-технологической схеме, функционирующей по принципу плот (линейка) — плот. Основная особенность транспортно-технологической схемы заключается в том [14], [15], что сплав лесоматериалов разделяется на два этапа. Первый этап — это первоначальный плотовой сплав лесоматериалов по малым и средним рекам с использованием линеек, сформированных из плоских сплоточных единиц. Из лесоматериалов изготавливаются плоские сплоточные единицы с последующим формированием из них линеек с расчётными габаритными размерами. Второй этап — это магистральный плотовой сплав лесоматериалов по большим и крупным рекам. В данном случае магистральные плоты формируются из линеек, применяемых на первоначальном плотовом сплаве лесоматериалов.

Для эффективной реализации транспортно-технологической схемы, функционирующей по принципу плот (линейка) — плот, были усовершенствованы плоские сплоточные единицы [8], [10], [16—20] и созданы линейки и плоты на их основе [21], [22]. Усовершенствованные плоские сплоточные единицы [16], [17], [18] характеризуются высокими транспортноэксплуатационными показателями, простотой конструкции и могут изготавливаться в сплоточной машине [23] или грузовой платформе [24]. Созданные линейки и плоты на основе усовершенствованных плоских сплоточных единиц обладают [8], [10], [16—22] простотой конструкции, высокими транспортно-эксплуатационными показателями, а процесс их формирования несёт минимальные трудовые и временн ы е затраты. Несмотря на то, что все модернизированные плоские сплоточные единицы, линейки и плоты способствуют обеспечению эффективной реализации данной транспортно-технологической схемы, существует также немаловажный фактор, который влияет на общую эффективность и безопасность проведения сплавных работ. Данным фактором является планирование сплава лесоматериалов в плотах на базе плоских сплоточных единиц.

Известные [25], [26], [27] программы для электронно-вычислительных машин (ЭВМ), предназначенные для планирования сплава лесоматериалов в плотах на базе плоских сплоточных единиц, имеют ряд недостатков, которые не позволяют полноценно выполнить данное мероприятие. К указанным недостаткам программ для ЭВМ относятся: узкий спектр функциональных возможностей и отсутствие учёта конструктивных особенностей усовершенствованных плоских сплоточных единиц, а также линеек и плотов на их основе. Таким образом, для обеспечения высокой эффективности реализации транспортнотехнологической схемы, функционирующей по принципу плот (линейка) — плот, необходимо разработать программу для ЭВМ, предназначенную для автоматизации процесса планирования сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц, и построить алгоритм планирования сплавных работ. Приведённые требования считаются основной целью работы.

2.    Материалы и методы

Разработка программного обеспечения для автоматизации процесса планирования сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц (ПСЕ) должна учитывать имеющийся опыт автоматизации технологических процессов с различным уровнем сложности. Подробно изучив концепцию автоматизации технологических процессов в различных отраслях промышленности [28—36] с использованием среды программирования Delphi [37—41], была разработана многофункциональная программа для ЭВМ [42], которая представлена на рисунке 1. Программа для ЭВМ предусматривает выполнение двух основных функций. Первая функция [42] — это автоматизированное планирование сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц путём расчёта их транспортно-эксплуатационных показателей для конкретных условий выполнения сплавных работ. Вторая функция [42] — это графический анализ зависимостей транспортно-эксплуатационных показателей плотов на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц от основных факторов, влияющих на эффективность проведения сплавных работ. При этом компьютерная программа [42] была написана на языке Object Pascal в интегрированной среде программирования Borland Delphi 7. Она имеет исходный текст объёмом, равным 2,1 Мб, и рассчитана на использование компьютеров с процессором не ниже Pentium 1,6 ГГц, где объём оперативной памяти должен составлять не менее 256 Мб. Также следует отметить, что разработанное программное обеспечение может работать в различных операционных системах с условием установленного полного пакета Microsoft Office (Майкрософт Офис), выпущенного не позднее 2010 г.

Автоматизация процесса планирования сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц с помощью представленного программного обеспечения заключается в оперативном расчёте транспортно-эксплуатационных показателей плотов, линеек и усовершенствованных плоских сплоточных единиц. При этом транспортно-эксплуатационные показатели плотов на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц зависят от изменения транспортных условий, параметров используемых круглых лесоматериалов, физико-механических свойств сплавляемой древесины, процентного содержания древесины повышенной и ограниченной плавучести, а также вида используемого сплоточного и формировочного такелажа. На основании полученных расчётных данных утверждается конструкция плота на базе усовершенствованной плоской сплоточной единицы, которая наиболее эффективна для заданных условий.

Выполнение функции планирования сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц реализуется путём использования командной кнопки «Расчётный анализ» (см. рисунок 1). В результате этого открывается окно «Расчётный анализ» (рисунок 2а), а кнопкой «Сводный расчёт» запускается следующее окно:

Рисунок 1. Интерфейс программы планирования сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц [рисунок авторов]

Figure 1. Interface of the timber rafting planning program in rafts based on advanced flat raft units

«Сводный расчётный анализ плотов из ПСЕ» (рисунок 2б). В окне «Сводный расчётный анализ плотов из ПСЕ» вносятся все необходимые входящие данные для расчёта транспортно-эксплуатационных показателей плотов на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц. Затем посредством командной кнопки «Расчёт» (см. рисунок 2б) выполняются все расчёты, а при необходимости с помощью командной кнопки «Экспорт в Excel» (см. рисунок 2б) все расчёты выгружаются в электронную таблицу для дальнейшего анализа полученных данных. При этом на рисунке 2 «Конструкция плота из плоских сплоточных единиц № 1» и «Плот из ПСЕ № 1» — это плот, выполненный по патенту РФ № 2804911 [22], в состав которого входят линейки, сформированные из усовершенствованных плоских сплоточных единиц, изготовленных по патенту РФ № 2777674 [16]. «Конструкция плота из плоских сплоточных единиц № 2» и «Плот из ПСЕ № 2» — это плот, выполненный по патенту РФ № 2811178 [21], в состав которого входят линейки, сформированные из усовершенствованных плоских сплоточных единиц, изготовленных по патенту РФ № 210485 [17]. В свою очередь «Конструкция плота из плоских сплоточных единиц № 3» и «Плот из ПСЕ № 3» — это плот, выполненный по патенту РФ № 2811178 [21], в состав которого входят линейки, сформированные из усовершенствованных плоских сплоточных единиц (патент РФ № 2777676 [18]). Необходимо также отметить, что командная кнопка «Расчёт» (см. рисунок 2б) предназначена для расчёта транспортно-эксплуатационных показателей плота в зависимости от выбранной базовой конструкции усовершенствованной плоской сплоточной единицы (патенты РФ № 2777674 [16], № 210485 [17], № 2777676 [18]). Данная функция требуется в случае, когда планируется осуществлять сплав лесоматериалов в плотах на базе определённой усовершенствованной плоской сплоточной единицы.

Resources and Technology 22 (3): 63-91, 2025 ISSN 2307-0048

а

б

Рисунок 2. Интерфейс командной кнопки «Расчётный анализ»: а — форма расчётного анализа; б — форма сводного расчётного анализа [рисунок авторов]

Figure 2. Interface of the «Calculation Analysis» command button: (a) calculation analysis form; (b) summary calculation analysis form

Практическая реализация сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц, как правило, осуществляется при постоянном изменении транспортных условий и параметров используемых круглых лесоматериалов, а именно их диаметров в верхнем отрезе. На основании сказанного планирование сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц будет производиться для габаритов сплавного хода в весеннем, летнем и осеннем периодах года. В весенний период года габариты сплавного хода имеют максимальное значение из-за половодья при таянии снежного покрова. В результате этого для данного периода года обуславливаемся, что габариты сплавного хода на первоначальном и магистральном плотовом сплаве имеют максимальное значение, а диаметр круглых лесоматериалов изменяется с установленным шагом. Летний период года регламентирует минимальное значение сплавного хода, т. е. данный период года является меженным. Для летнего периода года обуславливаемся, что габариты сплавного хода на первоначальном и магистральном плотовом сплаве имеют минимальное значение, а диаметр круглых лесоматериалов изменяется с установленным шагом. В свою очередь в осенний период года габариты сплавного хода увеличиваются по отношению к параметрам сплавного хода летнего периода года из-за выпадения большого количества атмосферных осадков. Обуславливаемся, что для осеннего периода года габариты сплавного хода имеют среднее значение между габаритами сплавного хода весеннего и летнего периодов года, а диаметр круглых лесоматериалов изменяется с установленным шагом. При этом для весеннего, летнего и осеннего периодов года параметры всех остальных факторов, влияющих на транспортно-эксплуатационные показатели плотов на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц, остаются постоянными.

Согласно принятым условиям, для весеннего периода года устанавливаем, что на первоначальном плотовом сплаве лесоматериалов минимальная глубина сплавного хода hПЛХ составляет 2 м, минимальная ширина сплавного хода bПЛХ равна 16 м, а минимальный радиус закругления сплавного хода RПЛХ равен 100 м. На магистральном плотовом сплаве лесоматериалов минимальная ширина сплавного хода bМЛХ составляет 60 м, минимальный радиус закругления сплавного хода RМЛХ равен 500 м, а минимальная глубина сплавного хода hМЛХ не регламентируется, т. к. глубина крупных и больших рек позволяет выполнить буксировку плотов с осадкой, не превышающей глубину малых и средних рек. Диаметр круглых лесоматериалов в верхнем отрезе dКЛ принимается равным 10 см, который изменяется с шагом 5 см до 55 см включительно. Следовательно, расчёт транспортноэксплуатационных показателей плотов на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц будет осуществляться при dКЛ , равном 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 см и 55 см, с учётом того, что h = 2,0 м, b = 16,0 м, R = 100, 0 м, b = 60,0 м ПЛХ              ПЛХ                ПЛХ                 МЛХ и RМЛХ = 500, 0 м в отношении всех утверждённых значений dКЛ . Для летнего периода года принимаем на первоначальном плотовом сплаве лесоматериалов минимальную глубину сплавного хода hПЛХ , равную 1,4 м, минимальную ширину сплавного хода bПЛХ , равную 10 м, и минимальный радиус закругления сплавного хода RПЛХ , равный 100 м. Минимальная ширина сплавного хода bМЛХ на магистральном плотовом сплаве лесоматериалов устанавливается 50 м, минимальный радиус закругления сплавного хода RМЛХ равен 500 м, при этом минимальная глубина сплавного хода hМЛХ не регламентируется, т. к. глубина крупных и больших рек обеспечивает выполнение буксировки плотов с осадкой, которая не превышает глубину малых и средних рек. В отношении летнего периода года диаметр круглых лесоматериалов в верхнем отрезе dКЛ принимается равным 10 см, который изменяется с шагом 5 см до 55 см включительно. На основании сказанного расчёт транспортно-эксплуатационных показателей плотов на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц будет реализовываться при dКЛ , равном 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 см и 55 см, когда h = 1,4 м, b = 10,0 м, R = 100, 0 м, b = 50,0 м ПЛХ              ПЛХ               ПЛХ                МЛХ и RМЛХ = 500, 0 м для всех принятых значений dКЛ . При осеннем периоде года задаём, что минимальная глубина сплавного хода hПЛХ , минимальная ширина сплавного хода bПЛХ и минимальный радиус закругления сплавного хода RПЛХ на первоначальном плотовом сплаве лесоматериалов соответственно равны 1,7, 13 м и 100 м. Для магистрального плотового сплава лесоматериалов bМЛХ = 55,0 м, RМЛХ = 500, 0 м, а минимальная глубина сплавного хода hМЛХ не регламентируется, т. к. глубина крупных и больших рек даёт возможность выполнить буксировку плотов с осадкой, не превышающей глубину малых и средних рек. При этом dКЛ =10 см, с шагом изменения на 5 см до 55 см включительно. Значит, расчёт транспортно-эксплуатационных показателей плотов на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц будет производиться при dКЛ , равном 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 см и 55 см, на основании того, что h = 1,7 м, b = 13,0 м, ПЛХ           ПЛХ

R_ПЛХ = 100, 0 м, b_МЛХ = 55,0 м и R_МЛХ = 500, 0 м для всех установленных значений d_КЛ .

Величина основных транспортно-эксплуатационных показателей плотов на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц также зависит от оставшихся параметров всех факторов, которые влияют на данные показатели. Оставшиеся параметры всех факторов разделяются на три вида. Первый вид — это идентичные факторы для каждого плота, сформированного из усовершенствованной плоской сплоточной единицы. Они представлены в таблице 1 и имеют равные параметры. Второй вид — это идентичные факторы с разными параметрами. Третий вид — это неидентичные факторы. Второй и третий виды факторов имеют индивидуальные параметры и зависят от конструктивных особенностей усовершенствованных плоских сплоточных единиц и плотов на их основе, которые должны обязательно учитываться во всех расчётах.

Плот, сформированный из усовершенствованных плоских сплоточных единиц № 1 (плот из ПСЕ № 1), имеет следующие идентичные факторы с разными параметрами: масса сплоточного такелажа, коэффициент полнодревесности плоской сплоточной единицы. Масса сплоточного такелажа принимается 50 кг. При этом коэффициент полнодревесности плоской сплоточной единицы зависит от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе, из которых изготавливается сплоточная единица. Таким образом, для диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе, равного 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 см и 55 см, коэффициент полнодревесности плоской сплоточной единицы соответственно равен 0,43, 0,457, 0,477, 0,493, 0,505, 0,518, 0,527, 0,534, 0,542 и 0,549. Все неидентичные факторы, относящиеся к плоту из ПСЕ № 1, определяются конструктивными особенностями усовершенствованной плоской сплоточной единицы (патент РФ № 2777674 [16]). Следовательно, к неидентичным факторам относятся: ширина кольца с ребристой внутренней поверхностью 5 см; запас длины прокладки от кольца до её конца 0,3 м; расстояние от кольца до места крепления стропы 0,2 м; предельно допустимое напряжение при изгибе верхней прокладки (сосна обыкновенная) 48000000 Па; предельно допустимое напряжение при изгибе нижней прокладки (сосна обыкновенная) 48000000 Па; средняя сбежистость лесоматериалов верхней прокладки см на 1 м составляет 1 см; средняя сбежистость лесоматериалов нижней прокладки см на 1 м — 1 см.

Таблица 1. Параметры идентичных факторов, влияющих на транспортноэксплуатационные показатели плотов на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц

Table 1. Parameters of identical factors affecting the transport and operational performance of rafts based on improved flat raft

Факторы	Плот из плоских сплоточных единиц
	ПСЕ № 1	ПСЕ № 2	ПСЕ № 3
Длина круглых лесоматериалов, м	6,0	6,0	6,0
Плотность древесины повышенной плавучести, кг/м3	700,0	700,0	700,0
Плотность древесины ограниченной плавучести, кг/м3	800,0	800,0	800,0
Содержание древесины повышенной плавучести, %	50,0	50,0	50,0
Содержание древесины ограниченной плавучести, %	50,0	50,0	50,0
Коэффициент учёта радиуса поворота сплавного хода	2,0	2,0	2,0
Донный запас, м	0,3	0,3	0,3
Средняя сбежистость круглых лесоматериалов, см на 1,0 м	1,0	1,0	1,0
Установленная ширина плоской сплоточной единицы, м	2,0	2,0	2,0
Расстояние между секциями, м	2,0	2,0	2,0
Ширина счала встречного состава, м	10,0	10,0	10,0

Для плота, сформированного из усовершенствованных плоских сплоточных единиц № 2 (плот из ПСЕ № 2), идентичными факторами с разными параметрами являются: масса сплоточного такелажа (скобы), коэффициент полнодревесности плоской сплоточной единицы. В данном случае масса сплоточного такелажа (скобы) устанавливается 50 кг, а коэффициент полнодревесности плоской сплоточной единицы зависит от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе, из которых изготавливается сплоточная единица. На основании принятых dКЛ , которые равны 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 см и 55 см, коэффициент полнодревесности плоской сплоточной единицы для данных диаметров круглых лесоматериалов необходимо принимать соответственно 0,67, 0,687, 0,698, 0,705, 0,712, 0,719, 0,723, 0,728, 0,732 и 0,736. Что касается неидентичных факторов, то для плота из ПСЕ № 2 к ним относятся следующие: число проволоки в гибкой связи 15 шт.; предельно допустимое напряжение проволоки при растяжении 500000000 Па; плотность материала проволоки 7800 кг/м3; предельно допустимое напряжение гибкой связи при растяжении 500000000 Па; плотность материала гибкой связи 7800 кг/м3.

Идентичные факторы с разными показателями для плота из ПСЕ № 3: масса сплоточного такелажа (скобы) и коэффициент полнодревесности плоской сплоточной единицы. Для указанного плота масса сплоточного такелажа составляет 50 кг. В свою очередь, коэффициент полнодревесности плоской сплоточной единицы будет иметь различные значения, т. к. он зависит от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе, из которых изготавливается сплоточная единица. При d_КЛ , равном 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 см и 55 см, коэффициент полнодревесности плоской сплоточной единицы имеет соответственно следующие значения: 0,84, 0,825, 0,812, 0,803, 0,796, 0,788, 0,782, 0,778, 0,772 и 0,768. Неидентичные факторы плота из ПСЕ № 3 следующие: число проволоки в гибкой связи 15 шт.; предельно допустимое напряжение проволоки при растяжении 500000000 Па; плотность материала проволоки 7800 кг/м³; предельно допустимое напряжение гибкой связи при растяжении 500000000 Па; плотность материала гибкой связи 7800 кг/м³. Причём такие неидентичные факторы, как коэффициент уменьшения диаметра для внутренних поперечных прокладок и коэффициент уменьшения диаметра для наружных поперечных прокладок, зависят от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе, из которых изготавливается плоская сплоточная единица. Если d_КЛ имеет значения 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 см и 55 см, то коэффициент уменьшения диаметра для внутренних поперечных прокладок соответственно равен: 0,95, 0,90, 0,85, 0,834, 0,817, 0,805, 0,793, 0,785, 0,776 и 0,774. Коэффициент уменьшения диаметра для наружных поперечных прокладок равен: 1,15, 1,075, 1,0, 0,98, 0,96, 0,949, 0,938, 0,929, 0,92 и 0,911 соответственно для d_КЛ 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 см и 55 см.

В соответствии с принятыми условиями по планированию сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц в весенний, летний и осенний периоды года было реализовано планирование первоначального и магистрального плотового сплава лесоматериалов. При реализации планирования сплава лесоматериалов в плотах на безе данных плоских сплоточных единиц в обязательном порядке учитывались установленные требования к параметрам всех факторов, влияющих на транспортноэксплуатационные показатели плоских сплоточных единиц, линеек и плотов. При этом планирование сплава лесоматериалов заключалось в расчёте транспортно-эксплуатационных показателей усовершенствованных плоских сплоточных единиц, а также линек и плотов на их основе, которое выполнялось по разработанному алгоритму.

3.    Результаты

Алгоритм планирования сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц для весеннего, летнего и осеннего периодов года заключается в следующем. Например, для весеннего периода года изначально с помощью разработанного программного обеспечения [42] рассчитываются транспортно-эксплуатационные показатели усовершенствованной плоской сплоточной единицы, линейки, сформированной из плоских сплоточных единиц, которая предназначена для первоначального плотового сплава, а также плота, сформированного из линеек, используемых на первоначальном плотовом сплаве, который предназначен для магистрального плотового сплава. Данная операция повторяется для каждой усовершенствованной плоской сплоточной единицы в рамках весеннего периода года. Так как основной целью при организации сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц является транспортировка максимального объёма древесины по водным путям на протяжении всей навигации, то при расчётах делается акцент на определение объёма древесины в усовершенствованных плоских сплоточных единицах, а также линейках и плотах на их основе. Затем полученные расчётные данные анализируются, где устанавливаются конструкции усовершенствованной плоской сплоточной единицы, линейки и плота, которые содержат максимальный объём древесины. Аналогичные работы выполняются для летнего и осеннего периодов года, где также для каждого периода года устанавливаются конструкции усовершенствованной плоской сплоточной единицы, линейки и плота, которые содержат максимальный объём древесины. На основании полученных данных по каждому периоду года утверждается базовая конструкция плоской сплоточной единицы, с использованием которой будут выполняться первоначальный и магистральный плотовой сплав лесоматериалов.

На основании разработанного алгоритма первоначально было выполнено планирование сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц для весеннего периода года. В результате этого, с учётом параметров всех факторов, влияющих на транспортно-эксплуатационные показатели усовершенствованных плоских сплоточных единиц, а также линеек и плотов на их основе, был реализован расчёт на предмет установления объёма древесины в каждой усовершенствованной плоской сплоточной единице, в линейках, сформированных из данных сплоточных единиц, и плотах. Результаты расчёта представлены в таблице 2. По результатам расчётов были построены графики зависимости объёма древесины в плоских сплоточных единицах, линейках и плотах от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе, из которых они изготавливаются. Графики зависимости объёма древесины в усовершенствованных плоских сплоточных единицах от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе представлены на рисунке 3. При этом графики зависимости объёма древесины в линейках от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе и графики зависимости объёма древесины в плотах от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе изображены соответственно на рисунках 4 и 5.

Таблица 2. Результаты расчёта содержания объёма древесины в усовершенствованных плоских сплоточных единицах, линейках и плотах для весеннего периода года

Table 2. The result of calculating the volume content of wood in improved flat raft units, raft section lines and rafts based on them, for the spring period of the year

Транспортно-эксплуатационные показатели	dКЛ , см
	10	15	20	25	30		35		40		45		50		55
П		лот из ПСЕ № 1
Объём древесины в ПСЕ, м3	11,2	11,5	11,4	10,7	9,9	12,7		12,9		11,8		10,8		12,6
Объём древесины в линейке, м3	625	642	641	599	556	712		724		660		604		706
Объём древесины в плоту, м3	4998	5139	5125	4794	4444	5692		5789		5279		4831		5644
П		лот из ПСЕ № 2
Объём древесины в ПСЕ, м3	17,5	17,2	16,8	16,9	17,3	16,1		16,5		16,4		15,0		13,7
Объём древесины в линейке, м3	982	964	938	951	966	903		925		920		841		769
Объём древесины в плоту, м3	7853	7711	7504	7610	7728	7227		7402		7358		10098		6152
Плот из ПСЕ № 3
Объём древесины в ПСЕ, м3	21,6	22,2	20,6	21,8	20,3	19,2		16,4		20,5		15,1		18,1
Объём древесины в линейке, м3	1210	1243	1153	1222	1135	1075		922		1068		786		943
Объём древесины в плоту, м3	9678	9944	9221	9772	9079	8601		7374		8544		9436		7541

Рисунок 3. Графики зависимости объёма древесины в усовершенствованных плоских сплоточных единицах от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе [рисунок авторов]

Линейка из ПСЕ №1 ■ Линейка из ПСЕ №2 ■ Линейка из ПСЕ №3

Диаметр круглых лесоматериалов, см

Рисунок 4. Графики зависимости объёма древесины в линейках из усовершенствованных плоских сплоточных единиц от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе [рисунок авторов]

Figure 4. Graphs of the dependence of the volume of wood in the lines of improved flat flat units on the diameter of round timber in the upper segment

Рисунок 5. Графики зависимости объёма древесины в плотах из усовершенствованных плоских сплоточных единиц от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе [рисунок авторов]

В соответствии с представленными данными в таблице 2 и рисунком 3 наименьший объём древесины содержится в ПСЕ № 1 (патент РФ № 2777674 [16]). Наибольший объём древесины содержится в ПСЕ № 3 (патент РФ № 2777676 [18]), исключением является условие, когда плоская сплоточная единица изготавливается из круглых лесоматериалов с диаметром, в верхнем отрезе равным 40 см. В данном случае плоская сплоточная единица ПСЕ № 2 (патент РФ № 210485 [17]) содержит наибольший объём древесины. Согласно графикам, изображенным на рисунке 4, наименьший объём древесины содержит линейка из ПСЕ № 1. В свою очередь линейка из ПСЕ № 3 содержит наибольший объём древесины. При диаметре круглых лесоматериалов в верхнем отрезе 40 см и 50 см линейка из ПСЕ № 2 характеризуется наибольшим содержанием древесины. Так как из линеек, используемых на первоначальном плотовом сплаве лесоматериалов, изготавливаются плоты для магистрального плотового сплава лесоматериалов, то, как показывают графики, приведённые на рисунке 5, наименьший объём древесины содержится в плоту из ПСЕ № 1, а наибольший объём древесины присутствует в плоту из ПСЕ № 3. Если плот формируется из линеек, включающих плоские сплоточные единицы, изготовленные из круглых лесоматериалов с диаметров в верхнем отрезе 40 см и 50 см, то в плоту из ПСЕ № 2 находится наибольший объём древесины. Анализируя полученные результаты по планированию сплава лесоматериалов в плотах на базе плоских сплоточных единиц, можно сделать вывод, что по транспортно-эксплуатационным показателям наиболее эффективны линейки и плоты, сформированные из ПСЕ № 3 (патент РФ № 2777676 [18]).

Был выполнен второй этап планирования сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц для летнего периода года. Планирование сплава лесоматериалов осуществлялось с обязательным учётом параметров всех факторов, влияющих на транспортно-эксплуатационные показатели усовершенствованных плоских сплоточных единиц, а также линеек и плотов на их основе. На данном этапе планирования основной целью был расчёт объёма древесины, который содержится в каждой усовершенствованной плоской сплоточной единице, в линейках, сформированных из данных сплоточных единиц, и плотах. Результаты расчётов содержания объёма древесины в транспортных единицах представлены в таблице 3.

Для более глубокого анализа содержания древесины в плоских сплоточных единицах, линейках и плотах в зависимости от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе, были построены графики, которые представлены на рисунках 6, 7 и 8.

Приведённые данные в таблице 3 и графики рисунка 6 показывают, что наибольший объём древесины содержится в плоской сплоточной единице ПСЕ № 3 (патент РФ № 2777676 [18]), а наименьший объём древесины — в плоской сплоточной единице ПСЕ № 1 (патент РФ № 2777674 [16]), за исключением, когда диаметр круглых лесоматериалов в верхнем отрезе составляет 50 см. При диаметре круглых лесоматериалов 50 см плоская сплоточная единица ПСЕ № 2 (патент РФ № 210485 [17]) содержит наименьший объём древесины. Графики, изображённые на рисунке 7, и представленные результаты расчётов

Таблица 3. Результаты расчёта содержания объёма древесины в усовершенствованных плоских сплоточных единицах, линейках и плотах для летнего периода года

Table 3. The result of calculating the volume content of wood in improved flat raft units, raft section lines and rafts based on them, for the summer period of the year

Транспортно-эксплуатационные показатели	dКЛ , см
	10		15		20		25		30		35		40		45		50		55
Плот из ПСЕ № 1
Объём древесины в ПСЕ, м3	6,9	7,4		7,6		7,5		6,3		8,1		7,1		6,4		7,6		5,0
Объём древесины в линейке, м3	151	162		167		165		139		178		157		141		166		109
Объём древесины в плоту, м3	2266	2427		3331		3301		2789		3567		2353		2812		3328		2188
Плот из ПСЕ № 2
Объём древесины в ПСЕ, м3	10,9	11,0		11,1		12,2		11,5		9,7		9,9		8,2		7,5		9,1
Объём древесины в линейке, м3	241	242		243		268		253		214		220		181		165		199
Объём древесины в плоту, м3	3615	3634		4866		4020		3795		4288		4390		3613		3306		3981
Плот из ПСЕ № 3
Объём древесины в ПСЕ, м3	13,7	14,4		13,2		12,3		11,8		13,0		10,1		12,6		11,5		9,4
Объём древесины в линейке, м3	302	316		290		270		259		259		201		251		230		188
Объём древесины в плоту, м3	4524	3790		4647		3243		3107		5184		4030		5028		4593		3761

■ ПСЕ №1 ■ ПСЕ №2 ■ ПСЕ №3

Диаметр круглых лесоматериалов, см.

Рисунок 6. Графики зависимости объёма древесины в усовершенствованных плоских сплоточных единицах от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе [рисунок авторов]

Resources and Technology 22 (3): 63-91, 2025 ISSN 2307-0048

Рисунок 7. Графики зависимости объёма древесины в линейках из усовершенствованных плоских сплоточных единиц от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе [рисунок авторов]

Figure 7. Graphs of the dependence of the volume of wood in the lines of improved flat raft units on the diameter of round timber in the upper segment

Рисунок 8. Графики зависимости объёма древесины в плотах из усовершенствованных плоских сплоточных единиц от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе [рисунок авторов]

в таблице 3 показывают, что линейка из ПСЕ № 1 имеет наименьший объём древесины, но при диаметре круглых лесоматериалов в верхнем отрезе 40 см линейка из ПСЕ № 2 содержит наименьший объём древесины. При этом наибольший объём древесины присутствует в линейке из ПСЕ № 3. Исключением являются обстоятельства, когда плоские сплоточные единицы, входящие в состав линейки, изготавливаются из круглых лесоматериалов с диаметром в верхнем отрезе 40 см. При данных обстоятельствах наибольший объём древесины заключается в линейке из ПСЕ № 2. В соответствии с графиками, изображёнными на рисунке 8, и расчётными данными из таблицы 3 при диаметре круглых лесоматериалов в верхнем отрезе 20, 25, 30, 40 см и 55 см наибольший объём древесины содержится в плоту из ПСЕ № 2, а при диаметре круглых лесоматериалов в верхнем отрезе 10, 15 см и 35 см наибольший объём древесины заключён в плоту из ПСЕ № 3. Наименьший объём древесины находится в плоту из ПСЕ № 1. Если диаметр круглых лесоматериалов в верхнем отрезе равен 50 см, то плот из ПСЕ № 2 характеризуется наименьшим объёмом древесины. Подробно изучив полученные расчётные данные из таблицы 3 и графики, изображённые на рисунках 6, 7 и 8, можно сделать вывод, что на первоначальном плотовом сплаве лесоматериалов рационально использовать линейку из ПСЕ № 3. На магистральном плотовом сплаве лесоматериалов по транспортноэксплуатационным показателям логично использовать плот из ПСЕ № 2.

Заключительным этапом планирования сплава лесоматериалов в плотах на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц является планирование для осеннего периода года. В данном случае, также как и на предыдущих этапах планирования, основной целью являлся расчёт объёма древесины, который содержится в каждой усовершенствованной плоской сплоточной единице, в линейках, сформированных из данных сплоточных единиц, и плотах. При выполнении всех расчётов в обязательном порядке учитывались параметры всех факторов, влияющих на транспортно-эксплуатационные показатели усовершенствованных плоских сплоточных единиц, а также линеек и плотов на их основе. Все результаты расчётов требуемых показателей приведены в таблице 4, на основании которых были построены графики зависимости объёма древесины в плоских сплоточных единицах, линейках и плотах от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе. При этом на рисунках 9, 10 и 11 изображены соответственно графики зависимости объёма древесины в усовершенствованных плоских сплоточных единицах, линейках и плотах от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе.

Расчётные данные, представленные в таблице 4, и графики, изображённые на рисунке 9, регламентируют, что наименьший объём древесины заключён в ПСЕ № 1 (патент РФ № 2777674 [16]). При этом плоская сплоточная единица ПСЕ № 3 (патент РФ № 2777676 [18]) включает наибольший объём древесины. Все расчётные данные, касающиеся установления объёма древесины в линейках (таблица 4), и графики, приведённые на рисунке 10, указывают на то, что наибольший объём древесины содержится в линейке из ПСЕ № 3 при условии, что диаметр круглых лесоматериалов в верхнем отрезе равен 10,

Таблица 4. Результаты расчёта содержания объёма древесины в усовершенствованных плоских сплоточных единицах, линейках и плотах для осеннего периода года

Table 4. The result of calculating the volume content of wood in improved flat raft units, raft section lines and rafts based on them, for the autumn period of the year

Транспортно-эксплуатационные показатели	dКЛ , см
	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55
Плот из ПСЕ № 1
Объём древесины в ПСЕ, м3	9,0	9,4	8,9	9,1	8,1	10,4	10,0	9,1	7,6	8,8
Объём древесины в линейке, м3	352	368	346	355	317	406	392	355	295	344
Объём древесины в плоту, м3	2815	2940	4150	4263	3808	4875	3135	4260	3540	4133
Плот из ПСЕ № 2
Объём древесины в ПСЕ, м3	14,4	14,1	13,1	14,4	14,5	12,8	13,1	12,5	11,4	13,7
Объём древесины в линейке, м3	562	550	509	562	567	498	511	487	446	536
Объём древесины в плоту, м3	4493	4403	6114	4498	4538	5977	6126	5845	5346	6428
Плот из ПСЕ № 3
Объём древесины в ПСЕ, м3	18,2	17,5	16,9	17,0	17,4	16,1	13,3	16,6	11,5	13,8
Объём древесины в линейке, м3	711	630	608	614	628	579	478	596	413	496
Объём древесины в плоту, м3	5685	5038	7298	4910	5021	6946	5731	7152	4960	5946

ПСЕ№1 ПСЕ №2 ПСЕ №3

Диаметр круглых лесоматериалов, см.

Рисунок 9. Графики зависимости объёма древесины в усовершенствованных плоских сплоточных единицах от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе [рисунок авторов]

Рисунок 10. Графики зависимости объёма древесины в линейках из усовершенствованных плоских сплоточных единиц от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе [рисунок авторов]

Figure 10. Graphs of the dependence of the volume of wood in the lines of improved flat raft units on the diameter of round timber in the upper segment

Рисунок 11. Графики зависимости объёма древесины в плотах из усовершенствованных плоских сплоточных единиц от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе [рисунок авторов]

Figure 11. Graphs of the dependence of the volume of wood in rafts of improved flat raft units on the diameter of round timber in the upper segment

15, 20, 25, 30, 35 см и 45 см. В том случае, когда диаметр круглых лесоматериалов в верхнем отрезе, из которых изготавливаются плоские сплоточные единицы, составляет 40, 50 см и 55 см, наибольший объём древесины присутствует в линейке из ПСЕ № 2. Линейка из ПСЕ № 1 характеризуется наименьшим объёмом древесины, который заключён в её геометрическом объёме. В свою очередь плот из ПСЕ № 3 имеет наибольший объём древесины (таблица 4, рисунок 11), где исключением является случай, когда диаметр круглых лесоматериалов в верхнем отрезе равен 40, 50 см и 55 см. Для данных диаметров наибольший объём древесины находится в плоту из ПСЕ № 2. Также следует отметить, что наименьший объём древесины содержится в плоту из ПСЕ № 1. Таким образом, расчёт транспортно-эксплуатационных показателей усовершенствованных плоских сплоточных единиц, линеек и плотов позволил установить, что на первоначальном и магистральном плотовом сплаве лесоматериалов необходимо применять конструкции плоских сплоточных единиц, которые выполнены по патенту РФ № 2777676 [18].

4.    Обсуждение и заключение

Представленное программное обеспечение, предназначенное для автоматизированного планирования сплава лесоматериалов на базе усовершенствованных плоских сплоточных единиц, служит в первую очередь для обеспечения безопасности и повышения эффективности проведения сплавных работ. Программа для ЭВМ учитывает конструктивные особенности каждой усовершенствованной плоской сплоточной единицы (патенты РФ № 2777674 [16], № 210485 [17], № 2777676 [18]) и плотов на их основе (патенты РФ № 2811178 [21] и № 2804911 [22]). При этом планирование осуществляется при варьировании значений всех факторов, оказывающих влияние на транспортно-эксплуатационные показатели усовершенствованных транспортных единиц.

Планирование сплава лесоматериалов в плотах на базе плоских сплоточных единиц осуществлялось по разработанному алгоритму для весеннего, летнего и осеннего периодов года при изменении диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе от 10 до 55 см включительно с шагом 5 см. Для весеннего периода года установлено, что в соответствии с полученными транспортно-эксплуатационными показателями, а именно по содержанию древесины в усовершенствованных плоских сплоточных единицах и плотах на их основе, наиболее эффективными являются линейки и плоты, сформированные из плоских сплоточных единиц, выполненных патенту РФ № 2777676 [18]. По содержанию древесины в усовершенствованных плоских сплоточных единицах и плотах на их основе для летнего периода года на первоначальном плотовом сплаве лесоматериалов рационально использовать линейку, сформированную из плоских сплоточных единиц, выполненных по патенту РФ № 2777676 [18]. В свою очередь, на магистральном плотовом сплаве лесоматериалов необходимо использовать плоты, сформированные из линеек, включающих в свой состав плоские сплоточные единицы, которые изготавливаются по патенту РФ № 210485 [17]. В осенний период года на первоначальном и магистральном плотовом сплаве лесоматериалов рекомендуется применять линейки и плоты, сформированные на базе плоских сплоточных единиц, выполненных по патенту РФ № 2777676 [18]).

В связи с тем, что основной задачей сплава лесоматериалов в плотах является транспортировка максимального объёма древесины на первоначальном плотовом сплаве лесоматериалов, выбор базовой конструкции плоских сплоточных единиц, из которых будут формироваться линейки, основывается на максимальном содержании древесины в одной линейке, в зависимости от применяемой конструкции усовершенствованной плоской сплоточной единицы. На основании вышесказанного, с учётом расчётных данных транспортно-эксплуатационных показателей усовершенствованных плоских сплоточных единиц и плотов на их основе, можно рекомендовать в весенний, летний и осенний периоды года к применению плоские сплоточные единицы, выполненные по патенту РФ № 2777676 [18], а также линейки и плоты, изготавливаемые в соответствии с патентом РФ № 2811178 [21].