Полная статья. Рубрика в журнале - Resources and Technology
Автоматизация планирования первоначального сплава лесоматериалов в плоских сплоточных единицах
Статья научная
Эффективное и экономически выгодное выполнение первоначального сплава лесоматериалов обеспечивается научно обоснованным планированием сплавных работ. Для выполнения оперативного планирования первоначального сплава лесоматериалов в усовершенствованных плоских сплоточных единицах разработана специализированная компьютерная программа. Она даёт возможность выполнить расчёт транспортно-эксплуатационных показателей плоских сплоточных единиц в зависимости от транспортных условий, параметров используемых круглых лесоматериалов, физико-механических свойств сплавляемой древесины, процентного содержания древесины повышенной и ограниченной плавучести и вида используемого сплоточного такелажа. Также программа позволяет построить графики зависимости осадки плоских сплоточных единиц от основных факторов, влияющих на данный показатель. С помощью разработанной компьютерной программы было реализовано планирование первоначального сплава лесоматериалов в усовершенствованных плоских сплоточных единицах при сплаве вольницей для условий, когда изменяются габариты сплавного хода в период навигации. Также установлено, что в весенний и осенний периоды при изменении минимальной глубины сплавного хода от 2,0 до 1,4 м и при варьировании минимальной ширины сплавного хода от 10,0 до 8,8 м обязательно используется конструкция плоской сплоточной единицы, выполненной по патенту РФ № 2777676. В летний период, когда габариты сплавного хода на протяжении длительного периода времени принимают минимальное значение, т. е. минимальная глубина сплавного хода равна 1,3 м, а минимальная ширина сплавного хода - 8,6 м, следует применять конструкцию плоской сплоточной единицы, выполненную по патенту РФ № 210485. Применение разработанной компьютерной программы позволяет автоматизировать оперативное планирование первоначального сплава лесоматериалов в плоских сплоточных единицах.
Бесплатно
Анализ боковых реакций почвы на колесах трактора при повороте
Статья научная
Задачей проведённых исследований явилось аналитическое определение боковых реакций на колёсах трактора со стороны опорной поверхности на участках «вход в поворот» и «установившийся поворот» кругового беспетлевого поворота. Объекты исследований: навесной комбини-рованный широкозахватный агрегат КРШ-8,1 + НП-5,4 + ЛТЗ-155 + ССТ-18 и кинематические способы поворота трактора (передние управляемые колёса; передние и задние управляемые колёса - поворот их относительно остова в разные стороны). Расчёт выполнен численной реализацией математической модели криволинейного движения машинно-тракторного агрегата в интерактивной среде программирования Matlab/Simulink. При расчётах принято, что переход от прямолинейного движения на траекторию большой кривизны совершается при одном и том же законе равномерного вращения рулевого колеса и, следовательно, при том же законе поворота управляемых колёс. Установлено отрицательное влияние поворота задних колёс на управляемость и устойчивость движения машинно-тракторного агрегата: с одной стороны, при способе поворота четырьмя управляемыми колёсами мгновенный радиус поворота уменьшается, но интенсивность и величина отклонения его от заданной траектории движения увеличиваются. Боковая сила увеличивается также при повышении скорости движения за счёт роста центробежной силы инерции и момента сопротивления повороту вследствие более интенсивного динамического воздействия микропрофиля опорной поверхности. В простейшем случае, когда направляющими являются колёса только переднего моста, величина боковой реакции, приходящейся на его колёса, при входе в поворот со скоростью движения 0,68 м/с выше в 6,6-8,8 раза, чем на колёса задней оси, а со скоростью 1,37 м/с - в 2,0-2,3 раза. При всех управляемых колёсах получены следующие результаты: при скорости 0,68 м/с - 1,16-1,20 раза, при 1,37 м/с - 1,50-1,52 раза. Полученный характер изменения боковых реакций и перераспределения их по осям трактора обусловлен величинами и соотношениями касательных сил тяги, сил сопротивления качению и вертикальных сил на колёсах, условиями их качения, изменением положения центра тяжести машинно-тракторного агрегата, ускорений вертикальных колебаний и геометрических характеристик поворота. Более равномерное распределение боковых сил по мостам трактора при входе в поворот всеми управляемыми колёсами способствует лучшей управляемости и устойчивости агрегата, несмотря на то, что вертикальная нагрузка, приходящаяся на передний мост, в 1,56-1,63 раза выше, чем на задний, во всех вариантах расчёта. При этом создаются наиболее благоприятные условия качения колёс и реализации силы тяги. Таким образом, рациональным с точки зрения создания наиболее благоприятных условий для улучшения управляемости и повышения устойчивости движения при повороте является применение способа поворота передними и задними колёсами на всех этапах кругового беспетлевого поворота.
Бесплатно
Анализ газогенерирующих систем для автономного энергоснабжения лесных терминалов
Статья научная
Одной из наиболее острых проблем лесного комплекса Российской Федерации, в настоящее время, является истощение запасов спелых и перестойных эксплуатационных лесов в экономически доступной удаленности. Ежегодно растет расстояние вывозки заготовленной древесины, особенно в Сибири и на Дальнем Востоке. Рост расстояния вывозки заготовленной древесины приводит к существенному росту себестоимости продукции лесозаготовительного производства, поскольку в себестоимость транспортной составляющей входят не только строительство и содержание лесных дорог, но и горючее, масла, шины, и т.д. для автолесовозов, заработная плата водителей. Для снижения транспортной составляющей себестоимости разработана и успешно используется в Сибири и на Дальнем Востоке технология создания лесных терминалов (непостоянных лесопромышленных складов), производящих, обычно, пиломатериалы, иногда ряд других видов продукции. Это позволяет существенно повысить коэффициент полнодревесности воза автолесовозов. Для эффективной работы лесных терминалов необходимы автономные источники энергоснабжения. В настоящее время, обычно, энергоснабжение мобильных деревообрабатывающих станков производится от вала отбора мощности трактора, или дизельного генератора. Такой вариант энергоснабжения не оптимален, ввиду дороговизны самого горючего и его доставки к лесному терминалу. Использование газогенерирующих систем позволяет существенно снизить расходы на энергоснабжение лесных терминалов. Работа выполнена в рамках научной школы «Инновационные разработки в области лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства» Арктического государственного агротехнологического университета.
Бесплатно
Статья научная
В хвое различных климатипов и подвидов сосны обыкновенной, произрастающих на территории Негорельского учебно-опытного лесхоза (Республика Беларусь), определено содержание основных компонентов эфирного масла. Установлен различный уровень содержания эфирного масла у исследуемых климатипов сосны обыкновенной по группам монотерпенов, сесквитерпенов и кислородсодержащей составляющей, а также выявлены существенные различия по содержанию ряда компонентов внутри каждой из исследуемых групп. Полученные данные по составу эфирного масла и соотношению в нем ряда компонентов внутри различных групп среди климатипов, подвидов и разновидностей сосны обыкновенной (подвиды лапландская, сибирская, лесостепная, европейская, разновидности европейской западная и восточная) позволят в дальнейшем проводить отбор наиболее перспективных климатических экотипов для селекции на устойчивость к биотическим и абиотическим факторам среды с учетом показателей продуктивности древостоев, качества стволов, жизненного состояния деревьев в насаждении, их сохранности, роста и развития. Полученные сведения по содержанию компонентов эфирного масла в хвое климатипов и подвидов сосны обыкновенной позволяют расширить знания в области экологической устойчивости растений, особенно в условиях наметившегося изменения климата.
Бесплатно
Анализ факторов, влияющих на несущую способность автомобильной дороги с покрытием капитального типа
Статья научная
Несущая способность автомобильной дороги является одним из важнейших показателей для эффективной её эксплуатации. При снижении данного показателя значительно снижается пропускная способность дороги. Особенно это актуально при сезонной вывозке древесины по лесовозным дорогам. Для сохранения несущей способности автомобильной дороги её следует правильно эксплуатировать, учитывая все негативные факторы. В настоящее время изучено множество зависимостей и предложены мероприятия по снижению отрицательного воздействия на автодорогу. Однако в сложных автодорожных процессах уже необходимо использовать многофакторное моделирование. Целью настоящего исследования является определение факторов, влияющих на несущую способность автомобильной дороги с покрытием капитального типа, а также их значимость. Для исследования, по результатам литературного анализа, определены 35 факторов. Условно каждый фактор отнесён к одной из групп: природно-климатическая, технологическая, эксплуатационная. Анализ факторов проводился по результатам экспертных оценок. Экспертами являлись инженерно-технические работники автодорожных предприятий, сотрудники Министерства транспорта Красноярского края и представители кафедры автомобильных дорог и городских сооружений Сибирского федерального университета. Всего в оценке участвовало 18 человек. При анализе оценок определены весомости каждого фактора. Наибольшая весомость с суммой 9,2 % у показателей «Влажность грунта» и «Материал дорожной одежды». Также можно выделить факторы с весомостью более 0,04. Количество таких показателей равно 6, именно на них следует воздействовать, в первую очередь, при управлении несущей способностью. Кроме того, были определены 17 из 35 факторов с показателем весомости менее 0,025, их оценки незначительные. При оценке дисперсии и вариации согласованность мнений экспертов определена как удовлетворительная. В целом результаты исследований согласуются с ранее полученными данными, представленными в авторитетных научных изданиях. В дальнейших исследованиях, при проведении лабораторных испытаний необходимо учитывать 6 наиболее значимых факторов: влажность грунта; материал дорожной одежды: температура воздуха и солнечная радиация; величина нагрузки на ось транспортного средства и показатель давления в автомобильных шинах; количество повторений приложения тяжёлой нагрузки и интервал между этими приложениями; плотность слоёв дорожной одежды и земляного полотна.
Бесплатно
Аннотация к статье в области технических наук и её машинный перевод
Статья научная
Аннотации на русском и английском языках пишутся по определенным правилам. Для статей, написанных на русском языке, аннотация на английском языке является единственным средством информирования мирового научного сообщества о результатах исследований авторов статьи. Однако далеко не всегда качество аннотаций на русском языке и их перевод на английский удовлетворяет критериям удобочитаемости и соответствует грамматическим, лексическим и стилистическим правилам английского языка. Для перевода аннотаций на английский язык авторы часто используют системы машинного перевода (МП), однако далеко не всегда учитывают требования к качеству исходного текста и ограничения, присущие этим системам. Автор статьи проанализировала структуру аннотаций к эмпирическим статьям, опубликованным в журнале “Resources and Technologies” и выявила основные структурные нарушения, грамматические, лексические и терминологические ошибки. Автор приходит к выводу, что эффективное использование систем МП для перевода аннотаций на английский язык возможно, если исследователи владеют русским и английским языками на уровне, достаточном для выражения своих мыслей в соответствие с нормами научного стиля. Процесс МП текста аннотации должен включать три этапа: предпереводческую подготовку исходного русскоязычного текста, сам перевод и постпереводческое редактирование полученного текста на английском языке. Для проверки качества МП текста авторы могут воспользоваться инструментами, доступными в Интернете.
Бесплатно
Влияние длины измельчаемого отрезка бревна на фракционный состав щепы
Статья научная
Было замечено, что в условиях реального производства длина балансов, подаваемых в рубительную машину, оказывает влияние на фракционный состав щепы. Теоретическое изучение этого вопроса подтверждает наличие корреляции между длиной измельчаемых балансов и фракционным составом получаемой щепы. В частности, результат теоретического исследования показал, что фракционный состав щепы, полученной при измельчении отрезков брёвен дисковой рубительной машиной, зависит от их длины. Аналитическое исследование показало, что с увеличением длины измельчаемого отрезка (при прочих равных условиях) выход кондиционной фракции растёт. Таким образом, после проведения теоретических исследований были поставлены две задачи, которые следовало решить с помощью экспериментальных исследований. Первая - проверить влияние длины перерабатываемых отрезков бревна на фракционный состав щепы, вырабатываемой дисковыми рубительными машинами. Вторая - установить, как доля короткомера в общем потоке сырья, подаваемого в дисковую рубительную машину, влияет на фракционный состав щепы в условиях реального производства. Результаты исследований на экспериментальной установке показали, что между длиной отрезка бревна, измельчаемого в дисковой рубительной машине, и фракционным составом получаемой щепы существует зависимость при верхнем и нижнем способах выброса щепы. Уменьшение длины измельчаемого отрезка в исследованном диапазоне скоростей резания (17-38 м/с) приводит к снижению доли кондиционной фракции в щепе. В ходе эксперимента в производственных условиях также установлена зависимость между долей короткомеров в массиве сырья, подаваемого в рубительную машину, и фракционным составом вырабатываемой щепы. Зависимости массовых долей различных фракций щепы с достаточной для практики точностью могут быть аппроксимированы линейными выражениями. Исследования в производственных условиях показали, что уменьшение доли отрезков брёвен длиной не более 0,8 м в общем объёме балансов от 68 до 38 % ведёт к увеличению выхода кондиционной фракции в щепе на 2,5 %. При этом также происходит уменьшение долей крупной и мелких фракций на 0,8 % на 1,7 % соответственно. Уравнения регрессии, полученные по результатам производственного эксперимента, позволили установить предельно допустимую долю короткомеров в потоке сырья. Таким образом, получение щепы, отвечающей по фракционному составу требованиям к щепе марки Ц1 по ГОСТ 15815-83, возможно в рубительной машине с ножевым диском диаметром 2500 мм, если в подаваемом на измельчение потоке балансов доля отрезков длиной не более 0,8 м не превышает 45 %.
Бесплатно
Влияние пара в севообороте на качество сеянцев
Статья научная
В настоящее время нарастает интерес к дифференцированному использованию посадочного материала, характеризующегося разными биометрическими свойствами, с целью повышения его жизнеспособности при пересадке. Для разработки программ выращивания посадочного материала под условия конкретной культурной площади необходима база данных, описывающая влияния разных комплексов факторов на габитус и виталитет сеянцев. Наличие такой базы позволит разработать технологические схемы выращивания сеянцев, рекомендуемые для применения в конкретных лесорастительных районах. В ходе предварительной оценки установлено, в что Северо-Западном регионе паровое поле вводится в севооборот лишь у 80 % постоянных питомников открытого грунта. Цель исследования состояла в оценке влияния пара в севообороте на качество сеянцев. Оценивали двухлетние сеянцы сосны и ели в постоянном питомнике открытого грунта Балтийско-Белозерского лесного района с классической технологией проведения работ. При отсутствии в технологической схеме выращивания пара отмечается низкий выход сеянцев. Густота сеянцев в 3,4 раза меньше по сравнению с полем, на котором парование проводилось. Включение в севооборот паровых полей позволяет сократить срок выращивания сеянцев, особенно сосны. Количество сеянцев, достигших нормативных размеров на второй год развития, под влиянием пара возросло на 76 % у сосны, на 30 % у ели. Парование полей способствует большему развитию надземной части сеянцев обеих пород. Так, масса надземной части сосны возрастает на 65 %, а ели - на 125 %. Это ухудшает соотношение массы тонких корней и надземной части у сеянцев сосны. Низкие индекс выносливости и соотношение длины надземной и подземной частей отмечались у сеянцев, выращенных на полях, не подвергавшихся парованию, при достижении ими нормативных размеров можно рекомендовать их к посадке в засушливых условиях.
Бесплатно
Влияние рубок ухода на рост и плодоношение сибирской и европейской елей в культурах на Среднем Урале
Статья научная
Цель исследований - изучение влияния прочистки на регулирование морфоструктуры и густоты древостоя, рост ствола и кроны, ускорение и увеличение репродуктивной способности ели. Объектом исследований являлся участок 19-летних культур ели сибирской и ели европейской, заложенных одновременно на старой вырубке в типе леса ельник разнотравно-зеленомошниковый со свежими, периодически влажными почвами. На участке проведена прочистка разной интенсивности изреживания смешанного древостоя. После прочистки образовалось шесть секций: контрольная (без рубки), остальные опытные - с вырубкой стволов древесных видов: 19, 24, 38, 44 и 67 %. Все виды естественного возобновления на последних 2 секциях вырублены сплошь. Исследованиями установлено, что эффективность рубок ухода определялась интенсивностью изреживания лиственного древостоя. Максимальные периодические (за 12 лет) приросты высоты и диаметра стволов, проекции и объёма кроны обоих видов елей отмечены на последних двух секциях. При этом полное отсутствие лиственных пород на участке способствовало повреждению центральных побегов ствола и ветвей елей высотой до 5 м поздневесенними заморозками, а в летне-осенний период у елей с максимальными размерами кроны в культурах третьего и начала четвёртого десятилетий отмечалась ветровальность. На секциях с участием лиственных пород влияние этих абиотических факторов на ели не отмечено. Ель европейская по некоторым таксационным показателям к 31-летнему возрасту культур превосходит ель сибирскую. Прочистка способствовала активному накоплению деревьев елей обоих видов в первом ярусе древостоя. Больше всего их было на секциях без лиственных пород и в рядах с изреживанием елей. Увеличенный размер кроны елей и постоянная освещённость её солнечными лучами стимулируют семеношение с наибольшим количеством репродуктивных органов по сравнению с деревьями елей на секциях с участием лиственных пород. Через 15 лет после посадки культур ежегодно в опадоуловителях имелись здоровые семена елей. Их количество (0,1-1,2 кг/га) зависело от возраста культур и урожайности шишек. В междурядьях постоянно появляются всходы, из которых образуется подрост. За счёт его накопления есть возможность сформировать разновозрастные еловые древостои, что создаст предпосылку для «натурализации» культурценозов. Даны рекомендации по организации здесь постоянного лесосеменного участка ели сибирской и ели европейской.
Бесплатно
Статья научная
Древесно-стружечные плиты получают способами горячего прессования смеси древесных частиц со связующим. Полимеризация связующего при горячем прессовании обеспечивает прочность клеевых соединений древесных частиц друг с другом. Размер и форма древесных частиц являются основными факторами, влияющими на прочность плит. Ранее проведённые экспериментальные исследования показали, что увеличение доли мелких древесных частиц ведет к повышению прочности плиты. В работе приводятся результаты теоретического исследования, влияния формы и размеров древесных частиц на прочность плит при растяжении перпендикулярно пласти. При разработке математической модели принято во внимание, что силовое взаимодействие частиц друг с другом осуществляется в отдельных локальных областях на поверхности частиц. Поэтому в качестве количественной характеристики прочности принято количество адгезионных контактов частиц друг с другом. Разработанная математическая модель позволила получить оценку влияния размеров и формы частицы на удельное количество адгезионных контактов, приходящихся на единицу площади поверхности разрушения. Кроме того, получена оценка количества адгезионных контактов для смеси древесных частиц неодинаковых размеров и формы. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования прочности плит в зависимости от соотношения размеров и формы древесных частиц, использовавшихся для их изготовления. Это позволяет обосновать использование низкокачественной древесины в качестве сырья для изготовления древесно-стружечных плит. Адекватность результатов исследования подтверждена их согласованностью с экспериментальными данными авторов, а также с известными по литературе результатами.
Бесплатно
Испытания центробежного измельчителя фуражного зерна
Статья научная
Измельчение фуражного зерна - одна из основных операций, необходимых для приготовления кормов. От качества зернового размола зависят правильная работа пищеварительной системы животных, их здоровье и продуктивность. Для измельчения фуражного зерна на большинстве предприятий агропромышленного комплекса применяют молотковые дробилки, опыт эксплуатации которых выявил недостаточную эффективность протекающего в них процесса измельчения. С целью повышения эффективности процесса измельчения фуражного зерна предложено использовать центробежный измельчитель, в котором реализована другая кинетика движения и протекает несколько иной процесс взаимодействия измельчаемого материала с активными и пассивными рабочими органами по сравнению с молотковыми дробилками. Представлено подробное описание и рассмотрен принцип работы центробежного измельчителя фуражного зерна. Для исследования работы центробежного измельчителя в производственных условиях была создана поточно-технологическая линия по переработке фуражного зерна. Представлена схема и дано описание работы поточно-технологической линии по переработке фуражного зерна в производственных условиях, которая включает следующие основные элементы: шнек загрузочный; центробежный измельчитель; шнек выгрузной; смеситель; устройства контроля и регулирования. Изложена методика проведения экспериментальных исследований в производственных условиях с описанием последовательности и средств контроля выбранных режимных параметров; представлены формулы по определению исследуемых параметров, таких как производительность, потребляемая мощность, средний диаметр измельчённых частиц. Дано обоснование и представлен выбор основных режимных параметров и критериев, исследуемых при проведении экспериментов. Для выбора оптимального режима функционирования центробежного измельчителя фуражного зерна при измельчении зерна ячменя в производственных условиях представлен анализ данных, полученных в ходе лабораторных исследований. Установлено, что при частоте вращения ротора, равной 3500 мин-1, и площади выгрузного окна оперативного бункера 0,001458 м2 наблюдается наибольшая производительность центробежного измельчителя, а в совокупности с величиной потребляемой мощности и полученными размерами измельчённых частиц достигнута наилучшая эффективность процесса измельчения. По результатам проведённых исследований в лабораторных и производственных условиях представлен сравнительный анализ полученных данных и сделан вывод о возможности эксплуатации центробежного измельчителя на выбранном оптимальном режиме и при частоте вращения ротора, находящейся за пределами величины, необходимой для разрушения зерна. Произведён анализ полученных данных с указанием причин расхождения результатов, полученных при проведении экспериментов в лабораторных и производственных условиях.
Бесплатно
Статья научная
Эффективность функционирования лесозаготовительной отрасли зависит от развития и качества транспортной инфраструктуры лесосырьевых баз. Лесовозные автомобильные дороги должны обеспечивать нормативные транспортно-эксплуатационные показатели в течение всего срока их службы. Поэтому при строительстве лесовозных автомобильных дорог требуется применение обоснованных конструктивных решений дорожных одежд с использованием прочных и долговечных дорожно-строительных материалов. Устройство дорожных одежд лесовозных автомобильных дорог из каменных материалов является одной из распространённых технологий в районах, имеющих данную ресурсную базу. На территориях с дефицитом каменных материалов целесообразно применять альтернативные технологии дорожного строительства, одной из которых является устройство конструктивных слоёв дорожных одежд из укреплённых грунтов. Цементогрунтовые слои дорожных одежд имеют высокую прочность, морозостойкость, долговечность и хорошо себя зарекомендовали в дорожном строительстве. Однако в сложных природных условиях лесной зоны, где преобладают слабые, переувлажнённые грунты, и при высоких транспортных нагрузках цементогрунтовые слои имеют низкую трещиностойкость, что приводит к образованию дефектов на покрытии и быстрому разрушению конструкции дорожной одежды. Эффективным решением данной проблемы является технология дисперсного армирования волокнами фибры цементогрунтовых смесей. Получаемый в результате фиброцементогрунт обладает повышенными прочностными показателями, морозостойкостью и трещиностойкостью по сравнению с цементогрунтом, поскольку распределённые и прочно удерживаемые в цементогрунтовой матрице волокна фибры воспринимают внешние нагрузки за счёт своего осевого растяжения и увеличивают физико-механические показатели данного композиционного материала. В связи с изложенным актуальным является исследование деформационных характеристик дорожных одежд лесовозных автомобильных дорог из фиброцементогрунтовых слоёв в сравнении с аналогичными показателями равнопрочных конструкций из цементогрунта и каменных материалов. Исследование деформационных характеристик дорожной одежды выполнено с использованием программного комплекса геотехнических расчётов PLAXІS 2D по методу конечных элементов при различных деформационных характеристиках грунта земляного полотна автомобильной дороги. Для моделирования принималась нагрузка от колеса гружёного лесовоза 55 кН/м2. Показатели структурных прочностных характеристик цементогрунта и фиброцементогрунта (модуль деформации; угол внутреннего трения; удельное сцепление) получены в лабораторных условиях. По результатам моделирования получены зависимости деформаций дорожных одежд различных типов конструкций (цементогрунт, фиброцементогрунт и щебень) от консистенции грунта основания - суглинка лёгкого пылеватого (текучепластичной, твёрдой и мягкопластичной), а также эпюры главных напряжений в конструктивных слоях под действием транспортной нагрузки. Установлено, что конструкция дорожной одежды из щебня на 12,5-22,3 %, в зависимости от консистенции грунта основания, менее подвержена деформациям по сравнению с конструкцией из укреплённых грунтов. Применение фиброцементогрунта в конструкции дорожной одежды лесовозных автомобильных дорог по сравнению с цементогрунтом без добавки фиброволокна позволяет уменьшить вертикальные (на 7,2-12,0 %) и горизонтальные (на 9,5-12,7 %) деформации в зависимости от консистенции грунта основания, причём эффективность возрастает с увеличением прочностных и деформационных характеристик грунта основания.
Бесплатно
Исследование набора прочности фиброцементогрунта в дорожной одежде лесовозной автомобильной дороги
Статья научная
Одним из ключевых факторов развития лесопромышленного комплекса России является увеличение доступных лесосырьевых ресурсов, которое должно обеспечиваться постоянным расширением сети и повышением качества лесовозных автомобильных дорог. Многолесные районы, как правило, значительно удалены от мест добычи и производства традиционно используемых дорожно-строительных материалов: песка, щебня, гравия, щебёночно-песчаных смесей, что приводит к росту затрат на их транспортировку и стоимости строительства лесовозных автомобильных дорог в целом. В данных условиях является эффективным использование технологии укреплённых местных грунтов для строительства лесовозных автомобильных дорог, обеспечивающей высокое качество и долговечность дорожной одежды при снижении стоимости строительно-монтажных работ. Учитывая высокие транспортные нагрузки и распространённые в лесной зоне слабые глинистые грунты в основании земляного полотна, целесообразно применение фиброцементогрунта для устройства слоёв дорожных одежд. Благодаря дисперсному армированию цементогрунтовой матрицы материала, распределённой по всему его объёму фибры, фиброцементогрунт имеет более высокие прочностные показатели, морозостойкость и трещиностойкость конструкции дорожной одежды по сравнению с цементогрунтом. Процесс структурообразования фиброцементогрунта проходит при взаимодействии цементного камня и фибры, поэтому исследование динамики набора прочности данного материала является актуальным. Проведены лабораторные исследования физико-механических показателей при 7, 28 и 56 сутках набора прочности фиброцементогрунта. Также проведены опытно-производственные исследования динамики увеличения модуля упругости фиброцементогрунтового покрытия дорожной одежды на опытном участке лесовозной автомобильной дороги. На основе полученных результатов исследований прочности на сжатие, прочности на растяжение при раскалывании фиброцементогрунтовых образцов установлено влияние добавки фибры на процесс структурообразования и динамику набора прочности материала. При строительстве опытного участка лесовозной автомобильной дороги доказана техническая и технологическая возможность устройства фиброцементогрунтовых слоёв конструкций лесовозных автомобильных дорог. Установлена зависимость фактических показателей модуля упругости фиброцементогрунтового покрытия от времени набора прочности материала, а также минимальный временнóй период, необходимый для достижения расчётного модуля упругости конструкции дорожной одежды лесовозной автомобильной дороги. Устройство фиброцементогрунтовых слоёв дорожных одежд требует использования минимального набора дорожно-строительной техники и количества привозных дорожно-строительных материалов, что существенно снижает стоимость строительно-монтажных работ, а также, благодаря длительному сроку службы дорожных одежд, - затраты на эксплуатацию лесовозных автомобильных дорог.
Бесплатно
Исследование параметров новой конструкции мультиблока для ресурсосберегающего восстановления дубрав
Статья научная
В статье исследуется влияние технологических параметров конструкции мультиблока для ресурсосберегающего восстановления дубрав на нераскорчёванных вырубках на качественные показатели. Ресурсосберегающие технологии лесовосстановления, позволяющие избегать корчёвки пней, наносят наименьший вред экологии вырубки и экономят материальные средства. Дисковые орудия в условиях нераскорчёванных вырубок значительно превосходят другие в плане обеспечения требуемой проходимости. Достоинством волновых дисков является низкое сопротивление и, следовательно, небольшое тяговое усилие, что создаёт широкие возможности для снижения энергетических затрат. Исследована конструкция волнового диска, обеспечивающая на нераскорчёванных вырубках требуемое качество образования посевной канавки и обработки почвы в ней. Качество выполнения посевной бороздки определялось равномерностью её глубины. Глубину обработки почвы проверяли в нескольких местах по длине гона по всей ширине захвата агрегата. Представлено описание конструкции и принципа работы энергосберегающего мультиблока. Волновой диск повышает технический уровень современных лесных почвообрабатывающих орудий, что улучшит их конкурентные преимущества среди прочих лесных машин, используемых для обработки почвы. В результате проведённых экспериментальных исследований получена регрессионная модель влияния скорости агрегата и глубины хода волнового диска на образование посевной бороздки, позволяющая определять его оптимальные параметры, обеспечивающие качественный технологический процесс обработки почвы с наименьшими энергозатратами. Установлено, что снижение затрат при внедрении новой технологии осуществляется за счёт уменьшения числа технологических операций, количества применяемых для этого машин, орудий и оборудования и расхода посевного материала.
Бесплатно
Исследование почвенных субстратов на основе отходов деревообработки для выращивания лесных сеянцев
Статья научная
Низкая выживаемость сеянцев, снижение плодородия, нарушения лесных почв приводят к недостаточному уровню лесовосстановления в России. Решением данной проблемы может служить подготовка питательных субстратов, компенсирующих дефицит плодородных почв и повышающих устойчивость искусственных лесных насаждений. Почвенные субстраты производились из отходов лесопромышленных предприятий Карелии методом компостирования с добавлением осадка сточных вод близлежащих предприятий ЖКХ. Оценка плодородных свойств субстратов проверялась на всхожести семян и определении скорости роста овса ( Avena sativa L.) и сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.). Субстраты сравнивались с торфосмесью заводского производства. Распределение вариант в выборках на соответствие нормальному закону проверяли критерием Шапиро - Уилка. Для статистической обработки данных использовали методы ресамплинга. Диапазон варьирования показателей оценивали посредством простого непараметрического бутстрепа, доверительные интервалы устанавливали методом процентилей. Для сравнений использовали рандомизационный тест MCR. Тренды изменчивости показателей во времени описывали логарифмическими моделями. Для производства субстратов были использованы опилки сосны (субстрат 1) и кора сосны (субстрат 2). Время производства субстратов отличалось: 5 месяцев и 1,5 года соответственно. Полученные субстраты отличались по химическому составу и морфологической консистенции. В обоих субстратах содержание тяжёлых металлов, отсутствие патогенных микроорганизмов и паразитов соответствовало санитарным нормам, что определяло безопасность их применения. Всхожесть овса варьировала от 0 до 100 %. Длина растений в контроле не отличалась существенно от субстрата 2, но была значимо больше, чем в субстрате 1. Всхожесть семян сосны составила от 20 до 100 %, по числу проросших семян сеянцы значимо не различались, самый медленный рост сеянцев наблюдали в субстрате 1, самый быстрый - в субстрате 2. Средние скорости роста растений в торфе и субстрате 2 значимо не различались. Таким образом, установлено отсутствие существенных различий, испытываемых субстратов для прорастания семян. Результаты исследований свидетельствуют о том, что плодородные свойства полученных субстратов значительно не отличаются от торфосмеси, подготовленной в заводских условиях. Субстраты, полученные при свежем и длительном сроках хранения древесных отходов, можно использовать для выращивания сеянцев в питомниках и повышения плодородия лесных почв при лесовосстановлении и для рекультивации нарушенных земель.
Бесплатно
Статья научная
Постепенное истощение запасов спелых и перестойных лесов в доступных и удобных для освоения местностях приводит к необходимости освоения менее доступных лесных массивов. Большая часть лесного фонда Российской Федерации находится в зоне вечной мерзлоты. Леса криолитозоны, как и леса на склонах гор и сопок, считаются одними из наиболее ранимых в экологическом плане. Значительная часть лесов криолитозоны находится на неудобных (по условиям рельефа) местностях - склонах гор и сопок, а также в условиях вечной мерзлоты, что относит их к возможно самым уязвимым в экологическом плане. В то же время необходимо эффективное освоение таких лесов. Исходя из особой сложности планирования работ в рассматриваемых условиях, как с точки зрения эксплуатационной, так и экологической эффективности, необходима научно обоснованная методическая поддержка принятия решений по выбору машин и оборудования и схеме освоения конкретной лесосеки. В статье представлено обоснование классификации прочности почвогрунтов и их соответствия геотехническим условиям лесозаготовок на склонах оттаивающих почвогрунтов, что позволяет оценить работоспособность трелёвочного волока (технологического коридора) и его эффективность при использовании различных лесных машин и трелёвочных систем.
Бесплатно
Статья научная
Изучены сведения о грузоподъемности, массе, мощности двигателя, энергонасыщенности, номинальном давлении на грунт восьмиколесных форвардеров, предлагаемых производителями техники Gremo, HSM, Komatsu, Logset, Rottne, John Deere, Ponsse, Caterpillar, Tigercat, Timberpro. Для анализа данных использован метод k-средних кластеризации данных. В результате выделено 6 классов машин. Класс особо легких форвардеров, грузоподъемность машин 7-10 т, масса 11-15 т; мощность двигателя 120-130 кВт, повышенный коэффициент энергонасыщенности - в пределах 5-6,5 кВт/т; номинальное давление на грунт 60-90 кПа, не превышает несущую способность лесного грунта средней прочности (100 кПа). Класс легких форвардеров включает в себя машины с грузоподъемностью 10-12 т, массой 15-17 т; мощность двигателя 120-200 кВт, коэффициент энергонасыщенности 4,5-6,5 кВт/т; номинальное давление на грунт 60-90 кПа. Класс средних форвардеров: грузоподъемность 12-15 т, масса 16-20 т; мощность двигателя 120-200 кВт, коэффициент энергонасыщенности 4,5-7,5 кВт/т; номинальное давление на грунт 80-110 кПа, приближается к несущей способности лесного грунта средней прочности либо превышает ее. Класс средне-тяжелых форвардеров: грузоподъемность 15-18 т, масса 20-23 т; повышенная мощность двигателя в пределах 200-230 кВт, коэффициент энергонасыщенности 4,5-5,5 кВт/т; номинальное давление на грунт 80-110 кПа. Класс тяжелых форвардеров: грузоподъемность 18-20 т, масса 22-24 т; мощность двигателя 200-230 кВт, коэффициент энергонасыщенности 4,5-5,5 кВт/т; номинальное давление на грунт 80-110 кПа. В класс особо тяжелых форвардеров отнесены машины, грузоподъемность которых составляет 20-25 т, масса 26-27 т; мощность двигателя 230-250 кВт, коэффициент энергонасыщенности 4,5-5,5 кВт/т; номинальное давление на грунт 105-130 кПа, превышает несущую способность лесного грунта средней прочности.
Бесплатно
Статья научная
При выращивании полноценных и долговременных лесных культур к одному из мероприятий по уходу за искусственно воспроизводимым лесом относится организация и выполнение работ по его осветлению. Срезание или вырубание нежелательной древесно-кустарниковой поросли ручным или механизированным способом зачастую приводит к её возобновлению ввиду оставшихся в почве корней. Одним из перспективных способов механизированного осветления лесных культур, обеспечивающим невозобновление произрастания нежелательной растительности на очищаемой территории, является способ удаления нежелательной поросли вместе с корневой системой, осуществляемый, например, путём воздействия на неё рабочего органа, закреплённого на конце стрелы манипулятора многофункциональной машины. С учётом ранее полученных авторами статьи результатов по моделированию траекторий движения характерных точек звеньев манипулятора и крайних точек выдернутой поросли, авторы в данной статье, с целью определения оптимальных значений конструктивных и технологических параметров манипулятора с размещённым на его конце рабочим органом, разработали математическую модель, учитывающую ряд динамических режимов воздействия указанных технических средств на нежелательную поросль. Выполненное в данном исследовании моделирование было основано в целом на методах классической механики. Для обоснования динамических параметров манипулятора и рабочего органа авторами разработан ряд расчётных схем с указанием координат расположения центров тяжести элементов манипулятора, действующих внешних сил (в том числе, движущих моментов и моментов сопротивления, а также сил трения и сил тяжести). Авторами составлен ряд дифференциальных уравнений движения элементов манипулятора, зависящих от времени, показаны зависимости для моментов инерции данных элементов, создана имитационная модель манипулятора при его воздействии на поросль в среде динамического моделирования сложных технических систем. На основании разработанной математической модели для ряда начальных условий рассчитаны массовые характеристики звеньев манипулятора, построен ряд графиков динамического воздействия на элементы манипулятора, сделаны выводы и определены направления дальнейшего применения полученной имитационной модели.
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
