Статьи журнала - Resources and Technology
Все статьи: 405
Статья научная
В статье приведена постановка задачи синтеза расписаний работы комплексов лесозаготовительных машин, включающая распределение комплексов по делянкам, запланированным к освоению в расчётном периоде, с учётом графиков поставок каждого конкретного вида продукции конечным потребителям, а также с учётом различных технических и технологических ограничений. Разработана математическая модель описываемой задачи и предложен численный метод решения, основанный на применении метаэвристического метода имитации отжига и «жадных» алгоритмов. Проведено сравнение нескольких вариантов алгоритма решения поставленной задачи, в результате которого лучшим признан метод с применением территориальной кластеризации делянок. Результаты апробации алгоритма на реальных данных подтверждают возможность снижения затрат на перебазирование комплексов лесозаготовительных машин с выполнением всех необходимых технологических ограничений. Научные результаты, представленные в статье, использованы при разработке программной системы планирования и управления лесозаготовительным предприятием «Opti-Wood» компании Opti-Soft.
Бесплатно
Статья научная
В современных экономических условиях, учитывая принципы устойчивого развития территорий лесного фонда, перед лесной отраслью стоит задача обеспечения многоцелевого, рационального, непрерывного, неистощимого лесопользования. Очевидно, что одним из ключевых факторов достижения устойчивого управления лесопользованием является эффективность управления стоимостью лесных благ как объектов национального богатства. Данное обстоятельство обусловливает необходимость определения величины показателя суммарной стоимости ресурсов леса. При этом транспортная сеть на территории лесного фонда (ТСЛФ) имеет решающее значение, поскольку без неё невозможен любой вид лесопользования, а следовательно, и аспект преобразования стоимости лесных ресурсов в части валовой выручки от их реализации. Соответственно, транспортная доступность лесных земель является основным фактором при определении оценки ресурсного потенциала территорий лесного фонда. Таким образом, в условиях соблюдения принципов устойчивого развития лесных территорий одной из ключевых задач является разработка моделей определения величины суммарной стоимости лесных благ на основе комплексного подхода в условиях многоцелевого лесопользования с учётом уровня развития лесотранспортной сети. В этой связи в данной статье произведён анализ основных методологических подходов к общей экономической оценке ресурсов леса. Посредством произведённого анализа выявлено, что существующие методики оценки общей стоимости лесных благ, в основном, ориентированы на аспект рубок спелых и перестойных насаждений. Прочие виды лесопользования и так называемые «невесомые полезности лесов» либо не учитываются, как и уровень развития транспортной сети, либо методы их учёта недостаточно проработаны. Данное обстоятельство является причиной возможности недооценивания ресурсного потенциала лесных территорий, что, в свою очередь, может привести к утрате лесоучастков, ценных как экономически, так и экологически. В этой связи актуальным научным направлением становится разработка комплексной модели расчёта общей экономической стоимости лесных благ в динамической постановке с учётом уровня развития транспортной сети на территории лесного фонда на базе эколого-экономического критерия. В основе представленного в статье методологического аппарата лежит инструментарий экономико-математического моделирования в контексте комбинаторного подхода с учётом динамики входных параметров. Модель представлена с помощью подробного описания всех входящих в неё зависимостей, отмечены преимущества её применения.
Бесплатно
Статья научная
В современных условиях управления лесами и ведения лесного хозяйства особое значение приобретают вопросы не только рациональности в аспекте многоцелевого лесопользования, но и сохранности лесов. Данная сохранность во многом зависит от качества функционирования системы охраны и защиты лесов от пожаров в целом, и от рационального размещения пожарно-химических лесных станций в частности. Так как, именно, лесные пожары являются главным дестабилизирующим фактором состояния лесных экосистем, в борьбе с которыми особое значение имеет уровень развития транспортной сети на территории лесного фонда. Следовательно, совершенствование и разработка инструментов повышения эффективности охраны лесов от пожаров с учетом уровня развития лесотранспортной сети является одной из первостепенных задач лесной отрасли. В этой связи в статье: обозначена необходимость скорейшей ликвидации очагов горения при возникновении лесных пожаров; определены причины неэффективности доставки наземных сил и средств пожаротушения к очагам возгорания; отмечены возможные рычаги повышения эффективности наземной охраны лесов; указана роль оптимального месторасположения пожарно-химических станций в процессе достижения эффективности функционирования системы охраны и защиты лесов от пожаров; разработана математическая модель определения оптимального месторасположения лесных пожарно-химических станций с учетом уровня развития транспортных сетей на территории лесного фонда, обозначены ее преимущества и область применения. В основу методологической разработки положены инструментарии экономико-математического моделирования, теории вероятности, комбинаторики и элементы теории массового обслуживания на базе поиска центра тяжести потокового процесса.
Бесплатно
Статья научная
При рубках ухода за лесом в лесостепной зоне России нередко применяются бесчокерные трелёвочные устройства в агрегате с колёсными сельскохозяйственными тракторами. При этом во время движения трактора с вышеозначенным агрегатом по неровностям рельефа на вырубках зачастую возникают негативные колебания, которые вызывают скачки рабочей жидкости в гидросистеме, и общие высокие динамические нагрузки, снижающие, в свою очередь, надёжность как технологического оборудования, так и тягового агрегата. Одним из вариантов снижения динамических нагрузок и энергозатрат является применение энергосберегающего (рекуперативного) гидравлического привода с гидроаккумулятором. Целью исследования является разработка нового бесчокерного трелёвочного захвата и математической модели, учитывающей внешние и внутренние силы, действующие на трелюемую пачку древесины, а также параметров энергосберегающего гидропривода, позволяющего обеспечить снижение динамической нагруженности и энергоёмкости рабочих процессов. Авторами статьи предложена новая конструктивно-технологическая схема бесчокерного трелёвочного захвата с энергосберегающим гидроприводом, защищённая патентом Российской Федерации на изобретение. Представлена математическая модель, учитывающая не только внешние и внутренние силы, действующие на трелюемую пачку древесины, но также и параметры энергосберегающего гидравлического привода. Рассмотрены рабочие процессы захвата вместе с пачкой древесины при переходных режимах разгона и торможения, которые описаны уравнением движения поршня гидроцилиндра рекуперации и уравнением расхода рабочей жидкости гидроцилиндра рекуперации с учётом перетечек в гидроаккумулятор при давлении выше предварительной зарядки. Рассмотрена задача Коши для нелинейной системы дифференциальных уравнений движения трелёвочного захвата с энергосберегающим гидроприводом. Получены теоретические временные зависимости давления рабочей жидкости и хода штока гидроцилиндра рекуперации, адекватность которых подтверждены результатами экспериментальных исследований на действующем лабораторном стенде бесчокерного захвата с энергосберегающим гидроприводом, со следующими проектными параметрами: давление предварительной зарядки гидроаккумулятора 5 МПа; рабочий объём гидроаккумулятора 0,005 м3; диаметр поршня гидроцилиндра 0,1 м; диаметр штока гидроцилиндра 0,04 м. Установлено, что система рекуперации энергии трелёвочного захвата снижает всплески давления рабочей жидкости при переходных процессах в 1,4-1,7 раза и позволяет запасать мощность в пределах 1,7-2,1 кВт.
Бесплатно
Математическая модель установившегося поворота гусеничного трелевочного трактора
Статья научная
В статье изложена методика построения математической модели установившегося поворота гусеничного трелевочного трактора, изготовленного на Онежском тракторном заводе
Бесплатно
Математические модели взаимодействия движителей машин с грунтами (обзор)
Статья научная
Предлагаемая статья представляет собой обзор и краткий анализ основных результатов, полученных отечественными и зарубежными исследователями в области изучения взаимодействия движителей колесных и гусеничных машин с опорными поверхностями движения. Рассмотрены математические модели, предназначенные для расчета показателей колееобразования и тягово-сцепных свойств движителей машин. Показано, что к настоящему времени научное описание процессов взаимодействия движителей машин с опорными поверхностями, лесными почвами и грунтами, необходимое для повышения технологической эффективности и снижения экологических рисков работы лесозаготовительной техники в сложных и особо сложных почвенно-грунтовых условиях, не завершено. Рассмотрены подходы к моделированию взаимодействия движителей лесных и лесозаготовительных машин с однородными опорными поверхностями, свойства которых остаются неизменными в процессе взаимодействия с движителями; подходы, в основном, используют упругую постановку задачи о вдавливании штампа-деформатора в полупространство. Приведен обзор накопленных эмпирических сведений по взаимодействию движителей машин с отдельными типами почв и грунтов. Рассмотрены апробированные подходы к получению практических зависимостей для определения показателей колееобразования и уплотнения почвогрунтов, тягово-сцепных свойств движителей при работе на однородных опорных поверхностях с неизменными свойствами (подходы базируются на идее обработки результатов вычислительных экспериментов). Установлено, что сравнительно слабо проработаны вопросы оценки показателей взаимодействия движителей колесных и гусеничных лесных машин с неоднородными опорными поверхностями (лесные почвогрунты и заболоченные грунты, вариативность свойств которых обусловлена слоистой структурой и неоднородностью плотности и влажности по глубине залегания слоев), свойства которых могут изменяться непосредственно под воздействием движителя (например, снег, уплотненный почвогрунт, почвогрунт лесосеки при многократном прохождении движителя по следу), при нелинейных взаимосвязях напряжения и деформации (возникающих при существенных деформациях опорной поверхности и вследствие реологических свойств почв и грунтов, динамических эффектов при воздействии на них движителей машин).
Бесплатно
Статья научная
В рамках надлежащего содержания ряда линейных инфраструктурных объектов (полос отвода автомобильных и железных дорог, охранных зон линий электропередачи, трасс газо-, нефте- и продуктопроводов и иных) нередко на их территориях осуществляют удаление произрастающей нежелательной древесно-кустарниковой растительности. Авторами статьи было установлено, что при организации и проведении указанных работ не уделяется должного внимания вопросам оценки их качества. Существующие способы и методы оценки качества работ по удалению нежелательной растительности не обеспечивают объективного суждения об эффективности выполненных мероприятий по очистке территорий инфраструктурных объектов от указанной растительности, при этом в качестве оценочного критерия практически повсеместно используется показатель густоты произрастающей на площади в 1 га растительности. Выявлено, что данный показатель, определяемый с большой долей субъективности, не всегда способен адекватно оценить степень зарастания обследуемой территории. Целью исследования являлась разработка математической модели оценки степени покрытия нежелательной древесно-кустарниковой растительностью территорий инфраструктурных объектов с обоснованием критерия, позволяющего оценить качество выполнения работ по удалению указанной растительности. Для реализации целей исследования авторами была разработана математическая модель, учитывающая предварительно выявляемые характеристики произрастающей растительности (количество экземпляров, площадь проекций крон) и параметры обследуемой территории (площадь исследуемого участка и фактическая площадь, на которой произведено удаление растительности) и иные параметры. В качестве выходного показателя разработанной математической модели авторами предложено использовать критерий непроектного покрытия территорий нежелательной растительностью. В статье представлен пример оценки качества выполняемых мероприятий по удалению растительности с территории полосы отвода железных дорог для ряда исходных данных. Разработанный авторами критерий непроектного покрытия территорий линейных инфраструктурных объектов нежелательной древесно-кустарниковой растительностью может быть применён при организации работ по удалению указанной растительности для обоснования применения необходимой системы машин и механизмов, а также при оценке качества выполнения работ по очистке территорий инфраструктурных объектов от нежелательной растительности.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрен процесс перемещение единичной частицы, находящейся в сыпучей среде, которой частично заполнен горизонтально распложенный вращающийся барабан непрерывного действия. Учитывая, что степень заполнения сыпучего материала в барабане (сегмент заполнения) на входе в барабан больше степени заполнения материала на выходе из барабана, образуется наклонная плоскость из сыпучего материала, благодаря которой происходит перемещение частицы вдоль продольной оси барабана. Приведено математическое описание процесса движения частицы сыпучего материала в горизонтальном вращающемся барабане. Установлено, что процесс движения частицы пульсирующий и описывается уравнением подъема частицы по окружности (по цилиндру) вместе с сегментом заполнения и уравнением движения частицы по плоскости обрушения. Установлено, что за один цикл обрушения частица перемещается вдоль оси барабана по поверхности плоскости обрушения на величину следующего сечения, в котором степень заполнения будет меньше и начало координат движения частицы измениться. Параметры плоскости обрушения зависят от свойств материала (динамического угла обрушения), от степени заполнения барабана материалом на входе и выходе, от длины барабана. Математически описана пространственная линия обрушения частицы находящейся на поверхности плоскости обрушения. В статье представлены формулы описывающие траектории движения частицы сыпучего материала в барабане, и приведены рисунки, наглядно демонстрирующие эти траектории. На основании математического описания процесса и расчетов обосновано оптимальное заполнение барабана сыпучим материалом и предложены конструкции барабанов, поддерживающие оптимальные условия обработки сыпучего материала. Исследование выполнено в рамках научной школы «Инновационные разработки в области лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства».
Бесплатно
Статья научная
Предложена постановка и дано описание математической модели задачи оптимизации материальных потоков в сквозных технологических процессах лесозаготовительной промышленности, деревообрабатывающей промышленности, целлюлозно-бумажной промышленности, учитывающей вовлечение в производство вторичных ресурсов.
Бесплатно
Метод оценки запаса древостоя для вычисления объема неистощительного пользования лесом
Статья научная
Представлен метод оценки изменения запаса с возрастом для нормальных древостоев различных пород на основе стандартных таблиц хода роста основных лесообразующих пород Северной Евразии. Метод разработан для вычисления объема неистощительного пользования лесом с помощью компьютерной программы, реализующей авторскую имитационную модель динамики всей возрастной структуры древостоя - от начальных классов возраста («молодняки») до старших классов («спелые»). Представленный метод может также использоваться для определения параметров развития древостоев с шагом, отличающимся от заданного в стандартных таблицах хода роста (10-20 лет).
Бесплатно
Статья научная
Экспорт круглого леса представляет собой сложный и экономически затратный процесс. Основной операцией, выполняемой в процессе экспорта, является транспортировка, от стоимости которой напрямую зависит экономическая эффективность данного вида деятельности. Снижение транспортных издержек будет способствовать уменьшению стоимости международных перевозок древесины, что, в свою очередь, приведёт к значительной экономии средств, актуальной в условиях текущего экономического кризиса. Это особенно важно для малых предприятий, работающих в приграничных зонах и осуществляющих экспорт леса автомобильным транспортом. Анализ деятельности лесозаготовительных предприятий и научных исследований в сфере международных перевозок древесины показал, что нет единого алгоритма поддержки принятия решений для повышения их эффективности и снижения экономических затрат. Автором данной статьи предложена специальная методика для поддержки принятия решений по выбору схемы транспортно-технологического процесса международных перевозок древесины. Методика основывается на теоретико-множественной модели логистической системы международных перевозок древесины. Разработанная методика направлена на решение следующих задач: выбор модели транспортировки и определение вида (видов) транспорта, выбор типов транспортных средств, выбор схемы транспортировки, учёт и обоснование параметров функционирования пограничных переходов, обоснование мощностей на перевозках. Данная методика включает следующие блоки: сбор и обработка исходных данных, имитационное моделирование различных схем транспортно-технологического процесса международных перевозок древесины, обработка результатов моделирования, выбор наиболее экономически эффективной схемы транспортировки. Основным элементом методики является имитационная модель международных перевозок древесины, выполненная в среде компьютерного моделирования AnyLogic PLE. Основной задачей модели является имитация различных схем транспортировки древесины заграничному потребителю с учётом максимального количества факторов, влияющих на процесс транспортировки. В результате апробации методики удалось сократить транспортные издержки при экспорте древесины автомобильным транспортом на 30 %.
Бесплатно
Статья научная
При работе на склонах колёсные лесные машины (харвестеры, форвардеры, скиддеры) со встроенными в трансмиссию лебёдками обычно оснащаются съёмными гусеницами для повышения устойчивости и эффективности работы. При разработке горных склонов системами машин, включающими специальные самоходные лебёдки, даже на крутых склонах эффективно работают гусеничные валочно-пакетирующие машины. Поэтому изучение процесса воздействия лесных машин с гусеничным движителем на почвогрунты горных лесосек является достаточно актуальным. Представленная работа посвящена экспериментальной проверке в лабораторных условиях положений ранее выполненных теоретических исследований. С учётом полученных результатов на настоящем этапе изучения планировалось проведение экспериментальных исследований, основываясь при моделировании на геометрическом подобии (1 : 15, коэффициент для пересчёта линейных параметров k = 15). Оригинальный лабораторный стенд был собран на кафедре «Технология и оборудование лесного комплекса» Арктического государственного агротехнологического университета. В результате статистической обработки полученных экспериментальных данных установлено, что отклонения теоретических значений несущей способности почвогрунта, находящегося под воздействием гусеничного движителя, не превышают границ, связанных с погрешностями экспериментального определения данной величины. Отклонения находятся в пределах 13 %. Отклонения теоретических значений допустимого среднего давления гусеничного движителя на почвогрунт не превышают границ, связанных с погрешностями экспериментального определения данной величины. Отклонения находятся в пределах 14 %.
Бесплатно
Методика моделирования лесной почвы при взаимодействии с рабочими органами лесохозяйственных машин
Статья научная
Представлена разработанная методика математического описания структурно сложной лесной почвенно-растительной среды на основе метода конечных элементов в рамках моделирования работы лесных почвообрабатывающих агрегатов. Почва при этом представляется в виде элементов шарообразной формы, определённым образом взаимодействующих между собой, а также с рабочими поверхностями лесных машин. Отмечено, что взаимодействие почвенных частиц носит вязкоупругий характер. Представлен алгоритм расчёта сил воздействия элементов друг на друга в зависимости от расстояния расположения. Приведены составленные уравнения движения, описывающие изменение динамического состояния почвы с течением времени. Движение шарообразных элементов в рамках реализации математической модели рассматривается в прямоугольном параллелепипеде с задаваемыми размерами. Авторами отмечена возможность моделирования взаимодействия рабочих органов лесных машин с почвенной средой, включающей в т. ч. и корни растений, которые представляются множеством сферических элементов, расположенных в геометрической области, представляющей собой цилиндрическую верхнюю часть корневой системы, плавно переходящую в корни конической формы. Начальное размещение частиц, составляющих корень растения, производится путём расположения с равным шагом вдоль осевых линий определённого количества базовых точек.
Бесплатно
Методика определения жесткости балансов, результаты численных экспериментов и испытаний образцов
Статья научная
В данной работе представлены материалы ранее выполненных исследований, связанных с определением сил контактного взаимодействия балансов, подвергаемых очистке в корообдирочном барабане. Под балансом в данной работе понимаются круглые сортименты, предназначенные для производства древесно-волокнистых полуфабрикатов в целлюлозно-бумажной промышленности. Основное внимание уделяется вопросам определения жесткости балансов.
Бесплатно
Методика определения показателей долговечности деталей форвардеров Timberjack
Статья научная
Представлена методика определения показателей долговечности деталей форвардеров Timberjack по результатам фактического расхода запасных частей на эксплуатацию.
Бесплатно
Методика оптимального проектирования захватного устройства харвестерной головки
Статья научная
Приводится описание методики оптимального проектирования компоновки захватного устройства харвестерной головки.
Бесплатно
Методика оценки энергозатрат при движении форвардера
Статья научная
Предлагается методика оценки энергозатрат лесных машин. Основой методики является определение энергии на деформацию почвы. Приведены результаты сравнения с реальными данными о расходе топлива. Показано практическое соответствие расчетных и практических затрат топлива.
Бесплатно
Статья научная
Современное дорожное строительство ведётся поточным методом, обеспечивающим непрерывность работ, что требует своевременных и точных разбивочно-контрольных измерений и построений. Поэтому несвоевременное восстановление и закрепление уничтожаемых разбивочных знаков малопроизводительными методами, особенно на закруглениях, ведёт к задержке строительного процесса, либо к перерасходу стройматериалов при нарушении параметров дороги в плане, либо к перерасходу машино-часов, энергоресурсов при устранении брака многократным, плохо управляемым перемещением грунта и стройматериалов. Недостаточная детальность распределения разбивочных знаков на закруглениях (в той же мере, как и непроизводительное либо неточное их восстановление) также ведёт к искажению проектных криволинейных очертаний дорог, что, в свою очередь, приводит к нарушениям функций переходных кривых, ухудшению их динамических свойств, снижению зрительной ясности, плавности, эстетики восприятия закруглений, а это психологически отрицательно влияет на водителей. Всё вышеизложенное ведёт к снижению технико-экономических показателей и безопасности движения транспорта. Цель работы состоит в совершенствовании методики последовательного анализа и определения стандартов отклонений от проектных параметров лесовозных автомобильных дорог. Определены стандарты отклонений от проектных параметров в соответствии с нормативными требованиями и даны рекомендации по контролю строительства дорожных закруглений. Результаты исследований с применением теории марковских случайных процессов по прогнозу объёма контрольных измерений для последовательного анализа позволили определить шаг измерений, оптимизировать их количество и, таким образом, сократить их общий объём в 4 раза по сравнению с рекомендациями СНиП. Разработанная и исследованная подсистема принятия решений последовательного анализа лесовозных автомобильных дорог позволила обосновать предлагаемую методику приёмки с дифференцированной оценкой качества геометрических параметров построенных лесовозных автомобильных дорог.
Бесплатно
Методика расчета параметров гидроцилиндра телескопической стрелы манипулятора лесной отрасли
Статья научная
Статья посвящена проблеме совершенствования технической эксплуатации автомобилей и транспортно-технологических машин (ТТМ), в частности, проектированию ремонтно-обслуживающих баз (РОБ) автомобилей. Как известно, в технической эксплуатации машин важнейшей задачей была и остаётся задача правильной организации и проектирования РОБ. Для её решения используется общепринятая методика, в которой завершающим результатом является расчёт площади производственного корпуса, а также площади зоны постов и различных производственных подразделений. Но её решение является достаточно сложным, что вызвано, главным образом, свойствами неопределённостей, данных в задаче. Условия неопределённостей учитываются различными коэффициентами, делениями на категории, рекомендациями, что не добавляет точности решению задачи. По этой причине вновь созданные предприятия по ТО и Р автомобилей дорабатываются в процессе их эксплуатации. Для более обоснованного принятия проектных решений в задачах такого класса могут использоваться интеллектуальные системы и нейросети. Таким образом, была определена цель исследований, которая заключалась в создании нейронной сети для определения проектной площади в производственном корпусе зоны технологических постов для ТО и Р. Результатами работы являются разработанная нейронечёткая сеть для определения площади зоны технологических постов для ТО и Р. Для практического использования результаты рекомендуется применять при проектировании РОБ парка автомобилей.
Бесплатно
Методика расчета тяговых и прочностных характеристик сортиментных плотов для условий Онежского озера
Статья научная
Приводится методика расчета элементов сортиментных плотов для Онежского озера. Даются рекомендации по применению необходимых параметров в условиях Республики Карелия. Предлагаемая методика учитывает опыт транспортировки плотов в бассейнах, схожих по условиям с Онежским озером.
Бесплатно
