Полная статья. Рубрика в журнале - Resources and Technology
Исследование коэффициента полнодревесности усовершенствованной плоской сплоточной единицы
Статья научная
Выполнение сплава лесоматериалов по транспортно-технологическим схемам, функционирующим на базе плоских сплоточных единиц, требует совершенствования конструкций сплоточных единиц и определения их основных транспортно-эксплуатационных показателей. Разработана конструкция плоской сплоточной единицы, отличительной особенностью которой является укладка рядов круглых лесоматериалов перпендикулярно друг другу с обязательным соединением между собой крайних круглых лесоматериалов первого (нижнего) и третьего рядов, а также второго и четвёртого рядов с помощью скоб. При расчёте основных транспортно-эксплуатационных показателей усовершенствованной плоской сплоточной единицы, а именно её осадки в конкретный период времени и содержания фактического объёма древесины в ней, требуется установление коэффициента полнодревесности. Установление коэффициента полнодревесности плоской сплоточной единицы для различного диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе, из которых собираются ряды сплоточной единицы, осуществлялось экспериментальным путём. Все экспериментальные работы проводились согласно матрице планирования опытов, которая была построена по функциональной схеме проведения эксперимента, учитывающей качественные и количественные факторы, влияющие на эксперимент. При этом использовались модели плоской сплоточной единицы, а все данные, полученные для модели, переводились пропорционально для плоской сплоточной единицы натуральных размеров. В результате проведённых экспериментальных исследований и полученных расчётных данных был построен график зависимости коэффициента полнодревесности сплоточной единицы от диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе. На основании полученного графика было установлено, что при увеличении диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе, из которых собираются ряды сплоточной единицы, коэффициент полнодревесности увеличивается. Причём наиболее интенсивное возрастание коэффициента полнодревесности плоской сплоточной единицы наблюдается при изменении диаметра круглых лесоматериалов в верхнем отрезе - от 10,0 до 30,0 см. Использование полученных экспериментальных и расчётных данных коэффициента полнодревесности позволит максимально точно определить требуемые транспортно-эксплуатационные показатели усовершенствованной плоской сплоточной единицы, что обеспечит эффективное выполнение транспортных работ на первоначальном и магистральном сплаве лесоматериалов.
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
Опираясь на негативное влияние фактора сезонности на процессы лесозаготовки и преимущественное использование снежно-ледяных дорог, проявляется потребность как в лесовозных дорогах круглогодичного действия, так и в обеспечении отрасли качественными дорожно-строительными материалами. Цель работы — исследование и сравнительная оценка фильтрационных свойств природных песков и песков-отсевов дробления гранита. В качестве материалов исследования рассматривались пробы природных песков и песков-отсевов дробления гранита месторождений Карелии крупностью 0—5 мм. По ходу исследования были оценены следующие показатели и выявлено их влияние на фильтрационные свойства: минеральный и гранулометрический составы, модуль крупности, содержание пылевидных частиц, однородность, лещадность, пустотность. Определены зависимости коэффициента фильтрации от модуля крупности для природных песков и сквозная зависимость для всех исследуемых проб коэффициента фильтрации от содержания пылевидных частиц крупностью менее 0,05 мм. В ходе исследования установлено, что пески-отсевы дробления гранита уступают по фильтрационным свойствам природным пескам. Песок-отсев дробления гранита является искусственным материалом, образующимся в результате технологического процесса дробления, которое, в свою очередь, влияет на увеличение пылевидных частиц, лещадности, пустотности и неоднородности проб песков-отсевов, что косвенно и напрямую приводит к изменениям коэффициента фильтрации.
Бесплатно
Статья научная
В статье анализируются исследования, направленные на выявление основных проблем разрушения лесовозных дорог и их ремонта. В отобранных статьях рассматривались характеристики лесовозных дорог и их разрушения, причинно-следственная связь образования повреждений дорожного покрытия, эксплуатация лесовозных дорог в зимний период и в межсезонье, а также ремонт и усовершенствование их конструкций. На основе результатов анализа авторы выявили основные причины повреждений, существующие подходы к ремонту лесовозных дорог и замене дорожного полотна, а также основные направления ремонта лесовозных дорог. В связи с неудовлетворительным состоянием значительной части дорожной сети Республики Карелия, включая дороги лесного комплекса, и нехваткой средств, выделяемых на строительство и эксплуатацию дорог, авторами предложено создать систему, оптимизирующую программу дорожных работ и повышающую эффективность использования фондов. Исследования в области совершенствования лесовозных дорог предлагается проводить на стыке технологий дорог общего пользования и лесовозных дорог с использованием нейронных сетей. Проведён анализ научных работ, описывающих использование искусственного интеллекта в лесотранспортной отрасли, а также освещены технологии и методы нейронных сетей, применимые в области ремонта лесовозных дорог. На основании анализа результатов исследования, целью дальнейшего исследования является улучшение транспортных и эксплуатационных качеств лесовозных дорог путём разработки интеллектуальных систем принятия решений по их техническому обслуживанию и ремонту. Проводимые исследования включают в себя следующие вопросы: 1) разработка методики анализа состояния дорожных покрытий с использованием мобильных дорожных лабораторий для определения их ключевых повреждений, что позволит сократить время анализа значительного количества километров дорог; 2) детальное изучение материально-ресурсной базы дорожного строительства. материалы в регионе, включая географическое расположение баз и качественные характеристики материалов на них, чтобы выбрать дорожную одежду из материала ближайшего карьера; 3) проектирование и расчёт вариантов дорожных конструкций с учётом особенностей материалов региона; 4) обучение нейронной сети анализу разрушений, показанных на видеоданных, полученных с мобильных устройств дорожных лабораторий; 5) создание и интеграция алгоритма принятия решений по выбору строительных конструкций в зависимости от географического расположение объекта и его дефектов; 6) проверка адекватности разработанных методов и оценка экономического эффекта.
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
Математическая модель образования неровности типа «Гребёнка»
Статья научная
Повышение качества дорожных покрытий лесовозных автомобильных дорог и снижение затрат на их содержание является актуальной проблемой. Интенсивное движение лесовозных автопоездов существенно уменьшает срок службы покрытий. На покрытиях переходного типа наиболее часто встречаются разрушения в виде износа, т. е. уменьшения толщины, просадок, пучин, сплошной ямочности и гребёнки. Среди вышеперечисленных деформаций наиболее частым явлением будет гребёнка или неровность типа «стиральная доска». Данный вид разрушений является малоизученным и достаточно не прост с точки зрения понимания процессов, происходящих при развитии гребёнки. Так, например, в Республике Карелия общая протяжённость дорог с некапитальным покрытием составляет 9430 км, или 72,9 % от общей протяжённости дорог региона. В работе рассмотрена математическая модель образования неровности типа «стиральная доска» как на лесовозных дорогах, так и дорогах общего пользования с грунтовыми покрытиями и покрытиями переходного типа в виде щебёночных и песчаногравийных смесей. В математической модели, разработанной и представленной в данной статье, вопрос с размахом гребёнки был решён путём использования уравнений регрессии. В результате получили математическую модель процесса образования неровности типа «гребёнка», которая учитывает скорость движения транспортных средств, характеристики подрессорной части автомобилей, нагрузки на покрытие, число циклов нагружения дорожного полотна проезжающими машинами, а также характеристики материала покрытия. Все вышеперечисленные параметры позволяют определить шаг, размах гребёнки, скорость роста гребёнки и тем самым спрогнозировать работы по содержанию лесовозных автомобильных дорог.
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
Эффективная переработка порубочных остатков в большинстве случаев предусматривает их измельчение, которое выполняется при помощи мобильных рубительных машин. При этом возникает проблема, заключающаяся в загрязнённости порубочных остатков частицами почвогрунта, что приводит к быстрому износу ножей рубительных машин. Анализ показал, что предварительная очистка порубочных остатков от минеральных частиц позволяет значительно снизить скорость резания. Ранее в качестве простого и эффективного средства очистки порубочных остатков было предложено использование мобильных установок барабанного типа, во много аналогичных мобильным окорочным барабанам. В настоящей статье представлена математическая модель, основанная на приближении образующей тела вращения, моделирующего элементы перерабатываемых порубочных остатков, на основе сплайн-интерполяции с учётом геометрических размеров предмета труда (диаметра в месте вершинного распила и длины, сбега), а также параметров их распределения. Установлено, что распределение параметров моделей порубочных остатков, образующихся при заготовке древесины сосны, соответствует логарифмически-нормальному закону распределения. Использование полученных результатов представляется перспективным при проведении исследований в области имитационного моделирования процессов переработки отходов лесосечных работ и бережливого лесопользования, совершенствования планирования и управления комплексным циклом лесопереработки.
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
Матричный метод моделирования поточных линий лесопромышленного комплекса
Статья научная
Поточные линии на предприятиях лесопромышленного комплекса и сеть транспортных механизмов, агрегатов и машин обеспечивают заданные объёмы и качество продукции в соответствии с требованиями рынка. Следует отметить, что значительная часть транспортных операций связана с первичной обработкой древесного сырья в индивидуальном порядке, т. е. имеется тесная связь поточных линий (например, раскряжёвочных) с операциями сортировки, окорки, подачи в цех лесопиления и др. При этом приходится индивидуально проектировать не только раскряжёвочные поточные линии, но и примыкающее оборудование, которое в общем случае имеет нестандартные параметры и может представлять собой отдельный поток. В статье предлагается обобщающий подход к описанию структуры поточных линий переходными матрицами 4 × 4 и 5 × 5 в сокращённой (аналитической) и развёрнутой формах записи переходными квадратными единичными диагональными матрицами, позволяющими описать разные уровни расположения оборудования. Для наглядности метод модели-рования рассмотрен для последовательности поточной линии из пяти агрегатов, размещённых на трёх уровнях (x, y, z). При этом структура описывается аналитически диагональными единичными матрицами 4 × 4 с последующей интерпретацией в виде векторного уравнения с графическим решением в виде пространственной суммы векторов. Векторное уравнение позволяет получить значения скоростных характеристик предмета труда во время выполнения последовательных операций. Переход от векторной модели к континуальной производится преобразованием структуры модели из матриц четырёхмерного формата в пятимерный добавлением пятого измерения в виде оси времени. Рассмотрен вариант поточной линии (для упрощения из трёх агрегатов) с описанием структуры переходными матрицами 5 × 5, которые обеспечивают переход к континуальности моделирования технологического процесса. Далее подробно рассмотрено графическое соответствие переходных матриц 5 × 5 графикам зависимости перемещений от времени, которое обеспечивает визуализацию континуальной модели технологического процесса поточной линии с последовательным расположением оборудования в количестве более двух. В заключении представлена графическая модель идеальной поточной линии в формате 4D. Основой модели являются графики зависимости перемещений предмета труда от времени на станках (агрегатах), которые получены при переходе от четырёхмерной модели к пятимерной на основе переходных матриц.
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
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
Статья научная
В статье уделяется внимание проблемам транспортного освоения удалённых, труднодоступных лесных территорий, решение которых особенно актуально в связи со значительным истощением запасов леса в хорошо освоенных эксплуатационных лесных массивах и, возможно, за счёт использования аэростатических летательных аппаратов. Представлена методика расчёта экономической эффективности использования дирижаблей на транспортно-грузовых операциях, которая позволяет определить показатели себестоимости лётного часа с использованием оценки абсолютной и сравнительной эффективности. Особое внимание уделяется срокам окупаемости полнокомплектного дирижабельного парка с учётом полного «жизненного» цикла летательных аппаратов и наземной инфраструктуры обслуживания. Приведены принципы сравнения эксплуатационных возможностей дирижаблей с другими видами транспорта, где наиболее важным показателем являются затраты на горюче-смазочные материалы, плановые техобслуживания и ремонт корпуса, а также силовых установок. Предложенная методика является базовой для более развёрнутых расчётов под конкретные случаи и условия эксплуатации аэростатических летательных аппаратов с учётом их лётно-технических характеристик. По этой методике также можно сравнивать себестоимости лётного часа разных дирижаблей, а также дирижаблей с самолётами и вертолётами.
Бесплатно
