Warning: session_start(): open(/var/lib/php/session/sess_vs589avgdagak3eqtqales46t5, O_RDWR) failed: No such file or directory (2) in /var/www/u4261/data/www/forest-karelia.ru/lib/index.php on line 64 Лесной портал Карелии
5 лет в Сети
Фотогалереи

Проблема интенсификации лесосечных и лесовосстановительных работ в единой ресурсосберегающей технологии

ноябрь 17, 2011
По запасам древесины Россия занимает первое место в мире (на ее территории расположена четверть мировых запасов древесины), однако доля страны в мировой заготовке составляет менее 6 %. Такое несоответствие объемов располагаемых возобновляемых ресурсов и степени их использования является народнохозяйственной проблемой, решение которой требует обоснования технических, экономических и технологических решений.
Согласно Лесному кодексу, выполнение лесозаготовок и лесохозяйственных работ вменяется в обязанность лесопользователю – гражданину или юридическому лицу, получившему лесные участки для заготовки древесины. Такой лесопользователь, в отличие от государства, имеет ограниченные средства для приобретения ресурсов (машин, материалов, рабочей силы и т. п.), используемых при выполнении указанных работ на лесном участке.

Ограниченность средств вынуждает такого лесопользователя решать следующие задачи: 1) заготовить древесину с минимальными затратами ресурсов; 2) обеспечить лесовосстановление хозяйственно-ценными породами также с минимальными затратами. При этом следует ответить на непростые вопросы:

  • Как организовать работу на лесном участке?
  • Какие нужны машины?
  • Насколько это все будет выгодно лесопользователям?

С технологической точки зрения, основным объектом воздействия в лесопользовании является сам лесной участок, на котором осуществляются работы по заготовке и восстановлению леса. Со времен профессора Г.Ф. Морозова существовала идея объединить лесосечные и лесовосстановительные работы, профессор И.К. Иевинь впервые предложил объединить работы в лесу на основе сети постоянно-действующих технологических коридоров (ПДТК). Однако достаточное теоретическое обоснование количественных параметров сети ПДТК еще не выполнено, что затрудняет применение единой технологии на практике.

Единая технология лесосечных и лесовосстановительных работ предполагает:

  1. Проведение с минимальными затратами энергии и воздействиями на поверхность лесного участка основных операций (валка, трелевка, обработка почвы, посев, посадка леса или содействие его возобновлению), создающих добавленную стоимость;
  2. Исключение вспомогательных операций, таких как корчевка пней и повторная разметка проходов;
  3. Организация движения машин – лесосечных и для работ в период роста леса только по ПДТК, с минимальным числом проходов лесокультурных машин по пасекам в период проведения лесовосстановительных работ;
  4. Сбережение ресурсов и окружающей среды на лесосечных работах обеспечивается посредством оптимизации сети ПДТК, а при лесовосстановлении – использованием машин, работоспособных на нераскорчеванных вырубках.

Нами количественно обоснована связь между лесосечными и лесовосстановительными работами в единой технологии в виде параметров сети ПДТК (ширина, расстояние по осям, затраты на их прокладку), с учетом продуктивности насаждений (которую можно оценить бонитетом), лесоводственных ограничений, а также макроэкономических условий осуществления лесопользования в регионе/стране.

Установлено, что организация сети ПДТК целесообразна, когда прибыль от ее эксплуатации по интенсивной модели лесопользования (заготовки древесины при осуществление рубок спелых лесных насаждений и рубках ухода) превышает прибыль от выращивания древесины на участке по экстенсивной модели (заготовки древесины только при осуществление рубок спелых лесных насаждений).

Продуктивность насаждений конкретного региона (т. е. условия для выращивания древесины) предлагается учитывать в разработанных моделях с помощью таблиц хода роста древостоев и сортиментно-сортным таблицам, либо вычислять по известным методикам моделирования развития древостоев. Сокращение трудозатрат на сбор данных о продуктивности насаждений обеспечивает использование различных компьютерных программ: «JABOWA», «SimForest», «Motti» и других, позволяющих моделировать развитие древостоев при различных режимах лесоуправления.

Дальнейшие исследования рекомендуется вести в направлении сравнительной оценки эффективности технологий выращивания леса без прокладки в лесу сети ПДТК (с применением малогабаритной техники - типа мини-тракторов и др., работающих под пологом леса) с технологиями, предполагающими организацию в лесу сети ПДТК (с применением известных и перспективных лесосечных машин, требующих прокладки технологических коридоров для передвижения в лесу) в различных лесорастительных условиях.

Для оптимального выбора машин нами был разработан универсальный критерий, учитывающий прибыль и расходование ресурсов при выполнении лесосечных и лесовосстановительных работ.

При сравнении комплексов широко распространенных в России машин для лесосечных работ по традиционным и новому показателю установлено, что наилучшим решением являются комплексы в составе колесных харвестеров и форвардеров. При сравнении комплексов для лесовосстановительных работ вне конкуренции оказалась универсальная машина для лесовосстановления на базе динамического лункообразователя Л-2У для дискретной подготовки почвы, разработанная в Санкт-Петербургской Лесотехнической академии и Петрозаводском государственном университете, обеспечивающая максимум прибыли и рост производительности труда в 2,8–4 раза и механизацию трудоемких лесовосстановительных работ по сравнению с существующими технологиями.

Необходимо отметить, что в настоящее время уровень механизации лесовосстановительных работ значительно отстает от уровня механизации работ по заготовке древесины. Одной из причин сложившейся ситуации следует считать внедрение в лесное хозяйство в XX веке машин, созданных на основе сельскохозяйственных машин. Для работы на в лесных условиях эти машины были усилены и снабжены предохранителями.
Основными препятствиями, затрудняющими работу лесокультурных агрегатов на вырубках, являются пни при количестве более 500 шт./га на избыточно-увлажненных и более 600 шт./га на свежих и сухих почвах. В таежной зоне вырубки с количеством пней от 600 шт./га занимают свыше 55 % лесокультурного фонда, в том числе на Северо-Западе их более 80 %. Кроме пней, помехи работе агрегатов создают порубочные остатки, валежник, оставленные растущие деревья, камни и корни.

Применение машин сельскохозяйственного типа на вырубках в таежной зоне (число пней от 800 шт./га и более, каменистые почвы) оказалось не эффективным вследствие отказов из-за поломок сошников, а также по показателям качества работы при встрече их с препятствиями в процессе непрерывного рабочего хода.
Удаление препятствий (корчевка пней и проч.) в разы удорожает работы и ухудшает условия для развития леса, поэтому для условий таежной зоны оказалось целесообразным отказаться от непрерывного хода рабочих органов в пользу дискретной подготовки посадочных мест под лесные культуры. Работы в этом направлении были начаты в Ленинградской Лесотехнической академии под руководством С. Ф. Орлова, наилучший эффект был получен при использовании динамических лункообразователей (ЛТУ-1, Л-2У и др.), теория и применение которых были впервые обоснованы А. М. Цыпуком. Опыт применения таких лункообразователей на нераскорчеванных вырубках определил необходимость обоснования прочности их конструкции при ударах о препятствия (пни, камни).

При переходе от испытаний к производственной эксплуатации имели место непредвиденные поломки машин при взаимодействии с препятствиями (удары о камни, пни) на вырубках, что затрудняет внедрение лункообразователей в производство. Кроме того, создание универсальной машины для лесовосстановления (обеспечивающей подготовку почвы при содействии естественному возобновлению, посев семян, подготовку посадочных мест для сеянцев или саженцев) на основе динамического лункообразователя типа Л-2У потребовало не только обоснования параметров высевающего приспособления, работоспособного в условиях нераскорчеванных вырубок, но также анализа нагруженности этого приспособления при встрече с препятствиями.

Установлено, что в процессе работы такой универсальной машины для лесовосстановления в среде препятствий на вырубке возможны следующие неблагоприятные ситуации: удар рабочего органа (рычага) о пень, удар рычага о камень, удар опорной лыжи о пень, удар лыжи о камень после преодоления пня (т. е. падение с высоты пня), соударение опорно-приводного колеса высевающего приспособления с неподвижным препятствием (пнем), падение колеса с высоты пня и удар о камень. Во всех этих случаях должна обеспечиваться прочность узлов машины.

Следует заметить, что до настоящего времени теория работы лесохозяйственных машин в среде препятствий на вырубках в режиме разнообразных ударов разработана недостаточно, особенно для условий таежной зоны.
Трудности в разработке теории имеют математическую и физическую природу. Математические трудности возникают при учете геометрических характеристик взаимодействующих тел, а физические - проистекают из естественного разброса свойств материала при ударах. Следствием этого является возникновение разнообразных упрощенных теорий удара.

Правомерность упрощающих предположений проверяют, используя экспериментальные данные. Если и в случае применения упрощенной физической модели аналитическое решение задачи невозможно или чрезвычайно затруднено, используются численные методы. Развитие информационных технологий создает предпосылки для построения достаточно реалистичных моделей соударения численными методами.
В настоящее время в Петрозаводском государственном университете ведутся работы по разработке новых методик моделирования соударения элементов универсальной машины на базе динамического лункообразователя типа Л-2У с препятствиями на вырубке.

Целью методики является определение для возможных вариантов соударений рабочих органов машины с препятствиями коэффициентов динамичности, необходимых для проектных и конструкторских работ при создании и совершенствовании динамических лункообразователей и машин на их базе. Полученные данные необходимы для оценки нагруженности и долговечности основных элементов машин, взаимодействующих с препятствиями.
Дальнейшие исследования рекомендуется вести в направлении разработки методик расчета нагруженности и долговечности элементов рассмотренной машины, учитывающих динамический характер ее взаимодействия с препятствиями.

Разработка машины нового типа должна завершиться ее сертификацией, для чего необходимо проведение испытаний в реальных производственных условиях (государственных испытаний).

И вот здесь следует вернуться к началу. Имеем хорошие технологии, хорошие машины, которые в совокупности могут давать экономический эффект, но вместо немедленного внедрения в практику инновационных разработок и перехода на инновационный путь развития имеем унылое расползание лесозаготовок по лесному фонду, сопровождаемое жалобами на отсутствие доступного лесного фонда и денег на покупку новой техники.
Таким образом, возникает проблема - достаточно ли предлагаемых решений для повышения эффективности лесопользования до уровня стран с развитым лесным хозяйством?

Оказалось, что экономической основой реализации единой технологии рубки и восстановления леса в современных условиях служит функционирование системы, включающей представителей государства, предпринимателей и наемных работников. Объектом их совместной деятельности являются лесные ресурсы, а результатом - ежегодный доход от лесной продукции, который в эффективной экономической системе возрастает до некоторого уровня, характерного для отрасли производства. Для достижения максимальных показателей лесопользования предпринимателям необходимо инвестировать в машины и технологии для заготовки и переработки древесины.

Нами были разработаны модели, определяющие возможность и продолжительность достижения максимальных показателей в зависимости от достигнутой рентабельности предпринимателей, а также необходимой величины этой рентабельности для достижения цели за директивно назначаемый период.

Установлено, что при рентабельности меньшей, чем уровень инфляции (в 2010 г. – около 8 %) внедрение любых, самых прогрессивных технологий лесопользования не дает эффекта, т.к. при этом не обеспечивается простое воспроизводство вложенных в новые технологии капиталов.

Выводы:

  1. Уже выполненные и продолжающиеся исследования позволили обосновать комплекс технологических, технических и экономических мероприятий, необходимых для решения такой важной народнохозяйственной проблемы, как повышение эффективности получения древесного сырья в современных условиях.
  2. Обоснованы параметры единой технологии лесосечных и лесовосстановительных работ, выбраны наиболее подходящие лесосечные машины для ее реализации, обоснованы параметры новой универсальной машины на базе динамического лункообразователя для лесовосстановления.
  3. Реализация предлагаемых решений является необходимым условием для достижения показателей лесопользования, близких к показателям стран с развитым лесным хозяйством. Необходимым, но не достаточным, т.к. на повышение эффективности лесопользования влияет множество других факторов и прежде всего - макроэкономические условия, которые находятся в области государственной политики.

Андрей Родионов,
доцент Петрозаводского государственного университета, кандидат технических наук.

Оставить комментарий

Warning: Unknown: open(/var/lib/php/session/sess_vs589avgdagak3eqtqales46t5, O_RDWR) failed: No such file or directory (2) in Unknown on line 0 Warning: Unknown: Failed to write session data (files). Please verify that the current setting of session.save_path is correct (/var/lib/php/session) in Unknown on line 0