Aэростатические аппараты для лесозаготовок в труднодоступных районах

УДК

630.376:629.733.5

DOI:

10.37482/0536-1036-2022-1-110-127

Аннотация

Проанализирована ситуация, сложившаяся на большинстве лесозаготовительных предприятий дальневосточного региона: истощение легкодоступных лесных территорий, которые возможно осваивать традиционными способами заготовки с использованием наземных комплексных систем. В последние годы область лесозаготовок смещается в лесные массивы, которые имеют признаки труднодоступности и экологической зависимости и, как правило, окружены горными склонами с резким перепадом высот. Такие характеристики лесного фонда отрицательно влияют на себе стоимость лесозаготовительных работ. В этой связи возникает необходимость поиска новых способов заготовки и транспортировки древесины, позволяющих повысить не только рентабельность выполняемых работ, но и их экологическую и технологическую составляющие. Проанализированы исследования отечественных и зарубежных авторов в области изучения возможностей использования различных транспортных средств для доставки древесины от мест ее заготовки на труднодоступных лесных территориях до пунктов реализации. Сделан вывод, что единственной альтернативой автомобильному транспорту, используемому в настоящее время, могут быть только воздушные транспортные средства на основе аэростатической подъемной силы (дирижабли гибридного типа). Показаны результаты теоретических исследований по разработке методики поиска наиболее эффективной модели дирижабля среди всех существующих конструкций, функционирующих в конкретных природно-климатических условиях, и сравнения ее с другими видами транспортных средств для труднодоступной местности. Предлагается метод многокритериального структурно-параметрического синтеза на основе принципов оптимального управления с разработкой комплексной целевой функции. Чтобы оценить эффективность и возможность применения конкретных моделей аэростатических летательных аппаратов в труднодоступных лесных массивах предлагается оригинальная методика, базирующаяся на возможностях математических систем и способов управления базами данных. Проведенные исследования актуальны для организаций, имеющих потребность доставки лесной продукции, заготовленной на труднодоступных лесных территориях, воздушным транспортом.

---

Данная статья опубликована в режиме открытого доступа и распространяется на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная (CC BY 4.0) • Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов

Сведения об авторах

А.В. Абузов, д-р техн. наук, проф.; Researcher ID: AAK-3854-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1082-9392
П.Б. Рябухин, д-р техн. наук, проф.; Researcher ID: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

труднодоступные лесные территории, воздушные транспортные средства, дирижабль, компромиссное решение, целевая функция, алгоритм, компьютерная программа, заготовка древесины

Для цитирования

Абузов А.В., Рябухин П.Б. Aэростатические аппараты для лесозаготовок в труднодоступных районах // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 1. С. 110–127. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-110-127

Литература

1. Абузов А.В. Лесотранспортные системы: новые возможности и перспективы развития // Состояние лесов и актуальные проблемы лесоуправления / отв. ред. А.П. Ковалев. Хабаровск: ДальНИИЛ Х, 2013. С. 101–104. Abuzov A.V. Timber Transport Systems: New Opportunities and Prospects of Development. State of the Forests, Actual Problems of Forestry and Forest Management. Ed. by A.P. Kovalev. Khabarvosk, DalNIILH Publ., 2013, pp. 101–104.
2. Абузов А.В., Казаков Н.В. Экологические последствия в лесных насаждениях, подверженных техногенному воздействию при лесозаготовительных и транспортных операциях // Вестн. РУДН. Сер.: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2020. Т. 28, № 1. С. 7–18. Abuzov A.V., Kazakov N.V. Ecological Consequences in Forest Stands Exposed to Technogenic 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: http://dx.doi.org/10.22363/2313-2310-2020-28-1-7-18
3. Абузов А.В., Рябухин П.Б. Транспортное освоение труднодоступных лесных территорий с применением летательных аппаратов. Хабаровск: ТО ГУ, 2020. 115 с. Abuzov A.V., Ryabukhin P.B. Transport Development of Hard-to-Reach Forest Territories Using Aircraft. Khabarovsk, PNU Publ., 2020. 115 p.
4. Абузов А.В., Казаков Н.В., Дмитриева И.Н. Особенности использования вертолета на лесозаготовительных операциях // Инж. вестн. Дона. 2014. № 3. Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2014/2469 (дата обращения: 09.12.21). Abuzov A.V., Kazakov N.V., Dmitrieva I.N. Features the Use of Helicopters in Logging Operations. Inženernyj vestnik Dona [Engineering Journal of Don], 2014, no. 3.
5. Антушев Г.С. Методы параметрического синтеза сложных технических систем. М.: Наука, 1989. 88 с. Antushev G.S. Methods of Parametric Synthesis of Complex Technical Systems. Moscow, Nauka Publ., 1989. 88 p.
6. Боггс У., Боггс М. UML и Rational Rose: пер. с англ. М.: Лори, 2000. 582 с. Boggs W., Boggs M. Mastering UML with Rational Rose. Translated from English. Moscow, Lori Publ., 2000. 582 p.
7. Буч Г., Рамбо Дж., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя. М.: Бином, 1999. 560 с. Booch G., Rumbaugh J., Jacobson I. The Unified Modeling Language User Guide. Translated from English. Moscow, Binom Publ., 1999. 560 p.
8. Волкович В.Л. Многокритериальные задачи и методы их решения // Кибернетика. 1998. № 5. С. 68–73. Volkovich V.L. Multi-Criteria Problems and Methods of Their Solution. Kibernetika, 1998, no. 5, pp. 68–73.
9. Глушков В.М., Иванов В.В., Яненко В.Н. Моделирование развивающихся систем. М.: Наука, 1983. 350 с. Glushkov V.M., Ivanov V.V., Yanenko V.N. Modeling of Developing Systems. Moscow, Nauka Publ., 1983. 350 p.
10. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высш. шк., 2002. 479 с. Gmurman V.E. Probability Theory and Mathematical Statistics. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 2002. 479 p.
11. Дьяконов В.П. Справочник по MathCAD PLUS 7.0 PRO. М.: СК Пресс, 1998. 352 с. D’yakonov V.P. Handbook for MathCAD PLUS 7.0 PRO. Moscow, SK Press Publ., 1998. 352 p.
12. Исаков В.Н. Элементы численных методов. М.: Академия, 2003. 192 с. Isakov V.N. Elements of Numerical Methods. Moscow, Akademiya Publ., 2003. 192 p.
13. Ковалев А.П. Эколого-лесоводственные основы рубок в лесах Дальнего Востока. Хабаровск: ДальНИИЛ Х, 2004. 270 с. Kovalev A.P. Ecological and Forestry Bases of Felling in the Forests of the Far East. Khabarovsk, DalNIILH Publ., 2004. 270 p.
14. Козловский В.Б., Худоленко О.В., Деревянко В.С. Аэростатические летательные аппараты для отраслей экономики. М.: Воздушный 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.
15. Лазарев И.А., Балузин В.М. Математическая постановка задачи структурно-параметрического синтеза сложных технических систем // Вопросы кибернетики: Системные принципы организации моделей развития. М., 2011. С. 105–123. Lazarev I.A., Baluzin V.M. Mathematical Formulation of the Problem of Structural and Parametric Synthesis of Complex Technical Systems. Cybernetics Issues: System Principles of Organization of Development Models. Moscow, 2011, pp. 105–123.
16. Леоненков А.В. Самоучитель UML. СП б.: БХВ-Петербург, 2001. 304 с. Leonenkov A.V. UML Self-Study Guide. Saint Petersburg, BHV-Petersburg Publ., 2001. 304 p.
17. Малахова Л.А. Анализ себестоимости продукции лесозаготовок // Лесн. пром-сть. 1986. № 2. С. 27–28. Malakhova L.A. Analysis of the Cost of Logging Products. Lesnaya promyshlennost’, 1986, no. 2, pp. 27–28.
18. Плис А.И., Сливина Н.А. MathCAD: математический практикум для экономистов и инженеров. М.: Финансы и статистика, 1999. 656 с. Plis A.I., Slivina N.A. MathCAD: Mathematical Workshop for Economists and Engineers. Moscow, Finansy i statistika Publ., 1999. 656 p.
19. Рябухин П.Б. Моделирование технологических процессов в лесопромышленном комплексе. Хабаровск: ТО ГУ, 2013. 168 с. Ryabukhin P.B. Modeling of Technological Processes in the Timber Industry Complex. Khabarovsk, PNU Publ., 2013. 168 p.
20. Рябухин П.Б., Абузов А.В. Горным лесоразработкам – средосберегающее технологическое оборудование // Лесн. хоз-во. 2008. № 6. С. 36–37. Ryabukhin P.B., Abuzov A.V. Mountain Logging – Environment-Saving Technological Equipment. Lesnoye khozyaystvo, 2008, no. 6, pp. 36–37.
21. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М., 2006. 110 с. Sobol’ I.N., Statnikov R.B. Optimal Parameter Choice in Problems with Many Criteria. Moscow, Nauka Publ., 2006. 110 p.
22. Солодовников В.В., Зверев В.Ю. Применение методов теории автоматического управления и многокритериальной оптимизации для автоматизации проектирования АСУ ТП . М.: Машиностроение, 1984. 48 с. Solodovnikov V.V., Zverev V.Yu. The Use of Methods of Automatic Control Theory and Multi-Criteria Optimization for Automated Control System Design Automation. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1984. 48 p.
23. Урусов В.М. Дальний Восток: природопользование в уникальном ландшафте. Владивосток: Дальнаука, 2000. 340 с. Urusov V.M. The Far East: Nature Management in a Unique Landscape. Vladivostok, Dal’nauka Publ., 2000. 340 p.
24. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975. 536 с. Himmelblau D. Applied Nonlinear Programming. Translated from English. Moscow, Mir Publ., 1975. 536 p.
25. Якимович С.Б. Постановка и решение задачи синтеза и оптимального управления технологическими процессами лесозаготовок // Вестн. МГУЛ – Лесн. вестн. 2003. № 5. С. 96–103. Yakimovich S.B. Organization and Solution of Problem of Syntheses and Optimum Management of Technological Processes of Logging. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta lesa – Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2003, no. 5, pp. 96–103.
26. Aglietti G.S. Dynamic Response of a High-Altitude Tethered Balloon System. Journal of Aircraft, 2009, vol. 46, no. 6, pp. 2032‒2041. DOI: https://doi.org/10.2514/1.43332
27. Balloon Logging Systems. Phase I – Analytical Study. Research Report. Portland, OR, Goodyear Aerospase Corporation, 1964. 110 p.
28. Balloon Logging Systems. Phase II – Logistics Study. Research Report. Portland, OR, Goodyear Aerospase Corporation, 1964. 171 p.
29. Developing a Forest Conservation Strategy for the Russian Far East. Russia Country Report 2002/2003. Ed. by H. Kakizawa, M. Inoue. Hayama, Japan, IGES, 2004, pp. 1–42.
30. Duda R.O., Hart P.E., Stork D.G. Pattern Classification. New York, Wiley, 2000. 688 p.
31. Guimier D.Y., Vern Wellburn G. Logging with Heavy-Lift Airships. Technical Report No. TR-58. Vacouver, FERIC, 1984. 115 p.
32. Hughes N., Penner P. Todays Foresterers Need Conflict Resolution Skills. Forest Chron., 2001, vol. 77, no. 6, p. 563.
33. People and Forest – Policy and Local Reality in Southeast Asia, the Russian Far East, and Japan. Ed. by M. Inoue, H. Isozaki. Dordrecht, Kluwer Academic Publishers, 2003. 374 p.
34. Sheingauz A. Overview of the Forest Sector in the Russian Far East. Forest Tends, 2004. 55 p. Available at: https://www.forest-trends.org/wp-content/uploads/imported/Sheingauz_rev.pdf (accessed 10.12.20).