Технологии промежуточных рубок на труднодоступных территориях

УДК

630.372:629.733.34

DOI:

10.37482/0536-1036-2021-4-117-130

Аннотация

В рамках реализации принципов устойчивого лесопользования как на лесопромышленных предприятиях, так и в организации лесного хозяйства актуальным становится вопрос разработки технологий и оборудования, отвечающих современным требованиям сохранения лесной среды и щадящего режима лесоэксплуатации. К подобным технологиям относятся разработанные и апробированные на практике опытные методы заготовки древесины с использованием аэростатно-канатных систем при проведении различных видов рубок. Особый интерес представляет концепция применения указанного оборудования исходя из назначения рубок и предъявляемых при их реализации экологических и лесохозяйственных требований. Статья носит познавательно-информационный характер, ее цель – дать специалистам сведения о новых технологиях и конструкциях специализированного оборудования для обеспечения щадящих режимов лесопользования и лесоэксплуатации. Представлены результаты теоретических исследований по возможным направлениям применения аэростатно-канатных систем при проведении работ на лесных участках, расположенных на землях особо охраняемых природных территорий. Предложены конструкции специализированного оборудования для вертикального изъятия деревьев (хлыстов) в процессе промежуточных рубок на участках с признаками труднодоступности и экологической зависимости. Такие механизмы позволят значительно снизить энергозатраты при удалении ветвей и сучьев со стоящего дерева и его вертикальном изъятии из насаждения. Конструкции в виде захватного, захватно-срезающего и сучкорезно-срезающего устройства с захватом за счет того, что спил и транспортировка дерева осуществляются без его предварительного падения, обеспечивают максимально возможное сохранение лесной среды, поскольку не наносят ущерба ни стоящему рядом древостою, ни подросту, ни почве.
Для цитирования: Абузов А.В., Рябухин П.Б. Технологии промежуточных рубок на труднодоступных территориях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 4. С. 117–130. DOI:10.37482/0536-1036-2021-4-117-130

Сведения об авторах

А.В. Абузов, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: AAK-3854-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1082-9392
П.Б. Рябухин, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: AAK-3906-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1735-1942
Тихоокеанский государственный университет, ул. Тихоокеанская, д. 136,
г. Хабаровск, Россия, 680042; e-mail: ac-systems@mail.ru, 000340@pnu.edu.ru

Ключевые слова

промежуточные рубки, территории с признаками экологической зависимости, аэростатно-канатная система, грузозахватный механизм, захватно-срезающее устройство, натяжение каната, контур лесного участка

Для цитирования

Абузов А.В., Рябухин П.Б. Технологии промежуточных рубок на труднодоступных территориях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 4. С. 117–130. DOI:10.37482/0536-1036-2021-4-117-130

Литература

1. Абузов А.В. Анализ повреждаемости растущих древостоев от процесса валки дерева на горном склоне // Дальний Восток: проблемы развития архитектурно-строительного и дорожно-транспортного комплекса: в 2 т. Т. 2. Хабаровск: Тихоокеан. гос. ун-т, 2019. С. 555–557. (Научные чтения памяти профессора М.П. Даниловского. Вып. 18). Abuzov A.V. Analysis of Damage to Growing Forest Stands from the Process Rolls Tree on the Hillside. The Far East: Problems of Development of the Architecture and Construction and the Road-Transport Complex. In 2 vol. Vol. 2. Khabarovsk, PNU Publ., 2019, pp. 555–557.

2. Абузов А.В., Бертонас Р.В. Особенности лесозаготовительного процесса при вертикальном изъятии и транспортировке деревьев воздушным способом // Философия современного природопользования в бассейне реки Амур / под ред. проф. П.Б. Рябухина. Хабаровск: Тихоокеан. гос. ун-т, 2015. С. 67–70. Abuzov A.V., Bertonas R.V. Features of the Logging Process during Vertical Removal and Transportation of Trees by Air. Philosophy of Modern Nature Management in the Amur River Basin. Ed. by P.B. Ryabukhin. Khabarovsk, PNU Publ., 2015, pp. 67–70.

3. Абузов А.В., Казаков Н.В. Экологические последствия в лесных насаждениях, подверженных техногенному воздействию при лесозаготовительных и транспортных операциях // Вестн. Рос. ун-та дружбы народов. Сер.: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2020. Т. 28, № 1. С. 7–18. Abuzov A.V., Kazakov N.V. Ecological Consequences in Forest Stands Subject to Anthropogenic Impact during Logging and Transport Operations. Vestnik Rossiiskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Ekologiya i bezopasnost’ zhiznedeyatel’nosti [RUDN Journal of Ecology and Life Safety], 2020, vol. 28, no. 1, pp. 7–18. DOI: https://doi.org/10.22363/2313-2310-2020-28-1-7-18

4. Абузов А.В., Рябухин П.Б. Аэростатный транспорт для горных лесозаготовок в условиях Дальнего Востока: моногр. Хабаровск: Тихоокеан. гос. ун-т, 2013. 199 с. Abuzov A.V., Ryabukhin P.B. Balloon Transport for Mountain Logging in the Far East: Monograph. Khabarovsk, PNU Publ., 2013. 199 p.

5. Буткин В.Д. Аэростатно-канатные транспортные системы для открытых горных работ // Горн. журн. 1998. № 6. С. 56–57. Butkin V.D. Balloon Cable Transport Systems for Surface Mining. Gornyi Zhurnal [Mining Journal], 1998, no. 6, pp. 56–57.

6. Венценосцев Ю.Н. Методика поиска наилучших технических и технологических решений // Материалы Всесоюз. симп. по проблемам автоматизации проектирования транспортного и мелиоративного освоения лесных массивов / отв. ред. Г.А. Борисов. Петрозаводск: КФ АН ССС Р, 1979. C. 32–38. Ventsenostsev Yu.N. The Methodology for Searching the Best Technical and Process Solutions. Proceedings of the All-Union Symposium on Problems of Design Automation of Transport and Land Reclamation of Woodlands. Ed. by G.A. Borisov. Petrozavodsk, KF AN SSSR Publ., 1979, pp. 32–38.

7. Волков Е.С., Плютов Ю.А. Результаты испытаний гравитационной аэростатно-канатной транспортной установки // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: VIII Междунар. науч.-техн. конф. «Чтения памяти В.Р. Кубачека». Екатеринбург: УГГУ, 2010. С. 20–22. Volkov E.S., Plyutov Yu.A. Test Results of Gravitational Balloon Cable Transport Installation. Technological Equipment for the Mining and Oil and Gas Industry: The 8th International Science and Technology Conference “Readings in Memory of V.R. Kubachek”. Yekaterinburg, USTU Publ., 2010, pp. 20–22.

8. Герц Э.Ф. Вероятность повреждения деревьев в процессе трелевки при несплошных рубках // Лесн. пром-сть. 2004. № 2. С. 13–14. Gerts E.F. Probability of Damage to Trees in the Process of Skidding during Partial Logging. Lesnaya promyshlennost’, 2004, no. 2, pp. 13–14.

9. Дитрих Я. Проектирование и конструирование: систем. подход / пер. с польск. М.: Мир, 1981. 454 с. Ditrih Ya. Design and Construction: System Approach. Trans. from Polish. Moscow, Mir Publ., 1981. 454 p.

10. Исаев В.И. Влияние техники и технологии лесосечных работ на изменение водно-физических свойств почвы // Пути и методы лесорастительной оценки почв и повышение их продуктивности. Пушкино: ВНИИЛ М, 1980. С. 80–81. Isayev V.I. Influence of logging Machinery and Technology on Changes in Water- Physical Properties of Soil. Ways and Methods of Forest Growth Assessment of Soils and Improvement of Their Productivity. Pushkino, VNIILM Publ., 1980, pp. 80–81.

11. Ковалев А.П. Роль способов рубок в рациональном использовании природных ресурсов Дальнего Востока // Рациональные основы организации и ведения лесного хозяйства. Хабаровск: ДальНИИЛ Х, 2001. С. 197–219. Kovalev A.P. The Role of Logging Methods in the Rational Use of Natural Resources of the Far East. Rational Basis of Forestry Management and Organization. Khabarovsk, Dal’NIILKh Publ., 2001, pp. 197–219.

12. Козловский В.Б., Худоленко О.В., Деревянко В.С. Аэростатические летательные аппараты для отраслей экономики. М.: Воздуш. транспорт, 2007. 480 с. Kozlovsky V.B., Khudolenko O.V., Derevyanko V.S. Balloon Aircrafts for Economic Sectors. Moscow, Vozdushnyy transport Publ., 2007. 480 p.

13. Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование возможностей использования летательных аппаратов на лесозаготовках в горных условиях». Ч. 1 и 2. Химки: ЦНИИ МЭ, 1985. 189 с. Research Report “Study of the Possibilities of Using Aircrafts for Logging in Mountains”. Parts 1, 2. Khimki, TsNIIME Publ., 1985. 189 p.

14. Отчет об испытаниях аэростата-крана ЭПАК -1. М.: МПНСУ треста Центротехмонтаж, 1977. 50 с. Test Report of the Aerostat Crane EPAC-1. Moscow, MPNSU Tsentrotekhmontazh Publ., 1977. 50 p.

15. Печенкин В.Е., Мазуркин П.М. Бесстружечное резание древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1986. 144 с. Pechenkin V.E. Mazurkin P.M. Chipfree Wood Cutting. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1996. 144 p.

16. Родионов В.И., Скобей В.В. Статический расчет тягово-удерживающих канатов аэростатно-трелевочной установки (АТУП ) // Тр. ЦНИИ МЭ. М., 1966. № 75. с. 113–126. Rodionov V.I., Skobey V.V. Static Analysis of Tether Line Cables of a Balloon Logging System. Academic Papers of the Central Research and Design Institute of Mechanization and Energy of the Forest Industry. Moscow, 1966, no. 75, pp. 113–126.

17. Рябухин П.Б., Абузов А.В. Аэростатические аппараты и их применение в лесной промышленности // Вопросы совершенствования технологий и оборудования в лесопромышленном комплексе и строительстве: Юбил. сб. науч. тр. Дальневосточ. лесотехн. ин-та. Хабаровск: Хабар. гос. техн. ун-т, 1998. С. 75–80. Ryabukhin P.B., Abuzov A.V. Aerostatic Aircrafts and Their Use in the Forest Industry. Issues of Improvement of Technologies and Equipment in the Timber Industry Complex and Construction: Jubilee Collection of Academic Papers of the Far Eastern Forestry Institute. Khabarovsk, KSUT Publ., 1998. pp. 75-80.

18. Aglietti G.S. Dynamic Response of a High-Altitude Tethered Balloon System. Journal of Aircraft, 2009, vol. 46, no. 6, pp. 2032‒2040. DOI: https://doi.org/10.2514/1.43332

19. Avery R.B. Mathematical Model for Determining the Position and Line Tensions for a Tethered Logging Balloon. Corvallis, OR, Oregon State University, 1984. 78 p.

20. Avery R.B. Pendulum-Swing Balloon Logging: Developing and Applying a Static Lift Prediction Model. Forest Products Journal, 1986, vol. 36(3), pp. 17–22.

21. Balloon Logging Systems. Phase I – Analytical Study. Research Report. Portland, OR, Goodyear Aerospaсe Corporation, 1964. 110 p.

22. Balloon Logging Systems. Phase II – Logistics Study. Research Report. Portland, OR, Goodyear Aerospaсe Corporation, 1964. 171 p.

23. Graeter W.F. Tethered Balloon Transport Systems: A Proposal. MS Thesis.Monterey, CA, Naval Postgraduate School, 1978. 229 p.

24. Lambert C. Dynamics and Control of a Multi-Tethered Aerostat Positioning System. PhD Thesis. Monreal, Canada, McGill University, 2006. 164 p.

25. Lambert C., Nahon M. An Aerostat Positioning System with Cable Control. Proceedings of the 17th World Congress of the International Federation of Automatic Control. Seoul, Korea, 2008, pp. 779–784.

26. Lambert M.B., Hoke D., Bergstrom G. Lighter-Than-Air Logging under Multiple- Tethered Ground Control. Proceeding of the International Mountain Logging and Eighth Pacific Northwest Skyline Symposium, Bellevue, Washington, December 14–16, 1992. Bellevue, WA, 1992. pp. 108–120.

Ссылка на английскую версию:

Technologies of Intermediate Felling in Difficult to Access Areas

TECHNOLOGIES OF INTERMEDIATE FELLING IN DIFFICULT TO ACCESS AREAS

Alexandr V. Abuzov, Doctor of Engineering, Prof.; ResearcherID: AAK-3854-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1082-9392
Pavel B. Ryabukhin, Doctor of Engineering, Prof.; ResearcherID: AAK-3906-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1735-1942
Pacific National University, ul. Tikhookeanskaya, 136, Khabarovsk, 680042, Russian Federation; e-mail: ac-systems@mail.ru, 000340@pnu.edu.ru

Abstract. The development of technologies and equipment that meet modern requirements of forest preservation and a gentle mode of forest exploitation becomes a relevant issue within the framework of the implementation of the sustainable forest management principles both at forestry enterprises and in the organization of forestry. Such technologies include developed and field-tested experimental methods of logging using balloon-rope systems for various types and methods of felling. Of particular interest is the concept of using this equipment based on the purpose logging and the environmental and forestry requirements for their implementation. The paper has informative and cognitive nature; its purpose is to provide professionals with information on new technologies and designs of specialized equipment to ensure a gentle mode of forest management and forest exploitation. The article presents the results of theoretical research on possible directions of use of balloon-rope systems when working on forest sites of specially protected natural areas. The authors propose the designs of specialized equipment for the vertical removal of trees (whips) in the process of intermediate felling on the areas with signs of hard access and ecological dependence. Such mechanisms will significantly reduce energy costs when removing branches and limbs from a standing tree and its vertical removal from the plantation. The developed designs of specialized mechanisms for skidding a vertically standing tree without its landing in the form of a grabbing, grabbingcutting and knot-cutting device with a grabber ensure the maximum possible preservation of the forest environment, since they do not cause damage to the nearby stand, the undergrowth or the soil.
For citation: Abuzov A.V., Ryabukhin P.B. Technologies of Intermediate Felling in Difficult to Access Areas. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 4, pp. 117–130. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-4-117-130

Keywords: intermediate felling, areas with signs of ecological dependence, balloon-rope system, load-grabbing mechanism, grabbing-cutting device, rope tension, contour of the forest area.