Повышение эффективности мультифункциональных машин для ведения интенсивного лесного хозяйства

УДК

630*3

DOI:

10.37482/0536-1036-2021-1-138-149

Аннотация

Рассмотрен метод интенсификации лесного хозяйства способом комплексной механизации лесохозяйственных и лесозаготовительных работ. В качестве технической основы предлагается использовать машины манипуляторного типа: харвестеры, форвардеры и экскаваторы. Повышение эффективности машин манипуляторного типа может быть достигнуто за счет комплекта дополнительного сменного оборудования. Это позволит создавать культуры посадкой саженцев с открытой и закрытой корневой системой, выполнять обработку почвы, посев семян, прореживание молодняков и проводить борьбу с вредителями, мульчирование волоков после осуществления основных работ на лесосеке, а также земляные работы при устройстве лесовозных дорог. Использование дополнительного сменного оборудования превращает машину манипуляторного типа в мультифункциональную. Доказано, что приобретение дополнительного оборудования для лесохозяйственных и лесозаготовительных работ, даже если их объем небольшой, экономически оправдано. Основу интенсивного лесного хозяйства составляют в первую очередь мероприятия по рубкам спелых и перестойных насаждений, уходу за лесом и лесовосстановлению. Предложен ряд технологических схем c использованием мультифункционального агрегата при выполнении рубок как в режиме харвестера, так и в режиме валочно-пакетирующей машины. В последнем варианте раскряжевка хлыстов и обрезка ветвей обеспечивают концентрацию всех порубочных остатков на верхнем складе и создают благоприятные условия для их переработки в сырье для производства биотоплива и уменьшения захламленности лесосек. Рассмотрен вариант использования малогабаритной техники для подтрелевки деревьев в зону действия мультифункциональной машины с установленной харвестерной головкой при выполнении селективных (выборочных) рубок по широкопасечной технологии лесосечных работ. Предлагается предварительная подготовка лесосеки малогабаритной техникой (уборка тонкомерных, сухостойных и валежных деревьев), что существенно снизит повреждение компонентов насаждения и обеспечит большую степень сохранности природной среды в процессе основной работы мультифункциональной машины. Ее использование в наиболее благоприятные сроки за счет выполнения работ по квартально-блочной схеме, уменьшение числа простоев по природно-производственным условиям и числа перебазировок и, соответственно, увеличение количества машино-часов позволят минимизировать общие затраты на проведение комплекса лесохозяйственных и лесозаготовительных работ.
Финансирование: Статья подготовлена по результатам работы над темой «Экологические аспекты рационального природопользования» (номер госрегистрации FEUG- 2020-0013).

Сведения об авторах

Э.Ф. Герц, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: O-6331-2018,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0434-7282
А.В. Мехренцев, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: AAE-5378-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2186-0152
В.В. Побединский, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: G-3245-2018,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6318-3447
Н.Н. Теринов, д-р с.-х. наук; ResearcherID: N-2884-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5936-208X
А.Ф. Уразова, канд. с.-х. наук; ResearcherID:AAD-2602-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2771-2334
Уральский государственный лесотехнический университет, Сибирский тракт, д. 37, г. Екатеринбург, Россия, 620100; e-mail: gerz.e@mail.ru, mehrentsev@yandex.ru,
n_n_terinov@mail.ru, ura-alina@mail.ru

Ключевые слова

комплексная механизация, мультифункциональные машины, сменное оборудование, квартально-блочная организация работ

Для цитирования

Герц Э.Ф., Мехренцев А.В., Побединский В.В., Теринов Н.Н., Уразова А.Ф. Повышение эффективности мультифункциональных машин для ведения интенсивного лесного хозяйства // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 1. С. 138–149. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-138-149

Литература

1. Азаренок В.А., Залесов С.В. Экологизированные рубки леса. Екатеринбург: УГЛТУ, 2015. 97 с. [Azarenok V.A., Zalesov S.V. Ecological Forest Cuttings. Yekaterinburg, USFEU Publ., 2015. 97 p.].
2. Бартенев И.М., Попов И.В. Современное развитие конструкций лесопосадочных машин за рубежом // Лесотехн. журн. 2014. Т. 4, № 2(14). С. 203–216. [Bartenev I.M., Popov I.V. Modern Development of Designs of Tree Planting Machines Abroad. Lesotekhnicheskiy zhurnal [Forestry Engineering Journal], 2014, vol. 4, no. 2(14), pp. 203–216]. DOI: 10.12737/4528
3. Васильев А.С. Выбор базовых технологий лесопромышленных производств для формирования новых объектов интеллектуальной собственности // Образование и наука в современных условиях. 2016. № 1(6). С. 256–257. [Vasil’yev A.S. The Choice of Basic Technologies of Timber Industries to Form New Objects of Intellectual Property. Obrazovaniye i nauka v sovremennykh usloviyakh, 2016, no. 1(6), pp. 256–257].
4. Васильев А.С., Ивашнев М.В., Щукин П.О. Многофункциональное оборудование для выполнения широкого спектра работ на лесосеке // Научное и образовательное пространство: перспективы развития: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 24 апр. 2016 г.) / редкол.: О.Н. Широков [и др.]. Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2016. С. 272–274. Режим доступа: https://interactive-plus.ru/e-articles/251/Action251-79319.pdf (дата обращения: 08.02.20). [Vasil’yev A.S., Ivashnev M.V., Shchukin P.O. Multifunctional Equipment to Carrying out a Wide Range of Works at the Logging Site. Scientific and Educational Space: Prospects for Development: Proceedings of the 2nd International Scientific and Practical Conference, Cheboksary, April 24, 2016. Cheboksary, TsNS «Interaktiv plyus» Publ., 2016, pp. 272–274].
5. Герц Э.Ф., Теринов Н.Н. К вопросу об организации рубок с применением бензомоторных пил и мини-тракторов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. № 2. С. 86–94. [Gerts E.F., Terinov N.N. On the Issue of Thinning Schedule Using Gasoline Saws and Mini Skidders. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 2, pp. 86–94]. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.2.86, URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/1ed/86_94.pdf
6. Каштелян Т.В., Ермалицкий А.А., Юреня Е.Г. Совершенствование системы подрядных отношений в лесном комплексе Беларуси // Тр. БГТУ. № 7. Экономика и управление. 2014. № 7. С. 131–133. [Kashtelyan T.V., Ermalitskiy A.A., Yurenya E.G. Improvement of the System of Contractual Relations in the Forestry Complex of Belarus. Trudy BGTY. Ekonomika i upravleniye [Proceedings of BSTU. Economics and Management], 2014, no. 7, pp. 131–133].
7. Концепция интенсивного использования и воспроизводства лесов. СПб.: СПбНИИЛХ, 2015. 16 с. [The Concept of Intensive Use and Regeneration of Forests. Saint Petersburg, SPbNIILH Publ., 2015. 16 p.].
8. Кречетников Е.Г., Слезов М.А., Костырченко В.А., Мадьяров Т.М. Обзор конструкций харвестеров для подготовительных работ при строительстве дорог // Наземные транспортно-технологические комплексы и средства: материалы междунар. науч.-техн. конф. (г. Тюмень, 08 февр. 2016 г.) Тюмень: Тюмен. индустр. ун-т, 2016. С. 145–148. [Krechetnikov E.G., Slezov M.A., Kostyrchenko V.A., Madyarov T.M. Review of Structures Harvesters for Preparatory Works in Road Construction. Ground Transport and Technological Systems and Facilities: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference, Tyumen, February 8, 2016. Tyumen, TyuIU Publ., 2016, рр. 145–148].
9. Мельник М.А., Волкова Е.С. Природные опасности как реорганизующий фактор лесопользования в южной тайге Западной Сибири // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017. Т. 3, № 2. С. 245–249. [Melnik M.A., Volkova E.S. Natural Hazards as a Reorganizing Factor of Forest Management in the Southern Taige of West Siberia. Interekspo Geo-Sibir, 2017, vol. 3, no. 2, pp. 245–249].
10. Рукомойников К.П. Выбор рациональной технологии и обоснование параметров поквартального освоения лесных участков: моногр. Йошкар-Ола: ПГТУ, 2016. 296 с. [Rukomojnikov K.P. Choosing a Rational Technology and Justification of Parameters of Quarterly Development of Forest Areas: Monograph. Yoshkar-Ola, Volgatech Publ., 2016. 296 p.].
11. Теринов Н.Н., Герц Э.Ф. Выборочные рубки в насаждении с подпологовыми лесными культурами // Леса России и хозяйство в них. 2017. № 3(62). С. 19–26. [Terinov N.N., Gerts E.F. Selective Cuttings in the Forest Stand Including Forest Culture. Lesa Rossii i khozyaystvo v nikh, 2017, no. 3(62), pp. 19–26].
12. Теринов Н.Н., Луганский Н.А. Уральский учебно-опытный лесхоз УГЛТУ – проблемы и перспективы // Леса России и хозяйство в них. 2016. № 2(57). С. 21–26. [Terinov N.N., Lugansky N.A. The Ural Educational-Researh Forestry of USFEU – Problems and Prospects. Lesa Rossii i khozyaystvo v nikh, 2016, no. 2(57), pp. 21–26].
13. Шегельман И.Р., Скрыпник В.И. О потенциале гусеничных движителей лесных машин // Инж. вестн. Дона. 2014. № 1(28). Режим доступа: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2014/2231 (дата обращения: 08.02.20). [Shegelman I.R., Skrypnik V.I. The Potential Drivers of Tracked Forestry Machines. Inzhenernyy vestnik Dona [Engineering Journal of Don], 2014, no. 1(28)].
14. Ersson B.T., Jundén L., Bergsten U., Servin M. Simulated Productivity of One- and Two-Armed Tree Planting Machines. Silva Fennica, vol. 47, no. 2, art. 958. DOI: 10.14214/sf.958
15. Hall P. Mechanical Site Preparation Using Excavators. New Zealand Journal of Forestry, 1995, vol. 40(2), pp. 31–35.
16. Hallongren H., Laine T., Rantala J., Saarinen V.-M., Strandström M., Hämäläinen J., Poikela A. Competitiveness of Mechanized Tree Planting in Finland. Scandinavian Journal of Forest Research, 2014, vol. 29, iss. 2, pp. 144–151. DOI: 10.1080/02827581.2014.881542
17. Laffan M.D., Naughton P., Hetherington S., Rees S. Comparison of the Effects of Spot and Strip Cultivation on the Early Growth of Eucalyptus nitens and Pinus radiata in Tasmania. Tasforests, 2003, vol. 14, рр. 137–144.
18. Laine T., Rantala J. Mechanized Tree Planting with an Excavator-Mounted M-Planter Planting Device. International Journal of Forest Engineering, 2013, vol. 24, iss. 3, pp. 183–193. DOI: 10.1080/14942119.2013.844884
19. Nieuwenhuis M., Egan D. An Evaluation and Comparison of Mechanised and Manual tree Planting on Afforestation and Reforestation Sites in Ireland. International Journal of Forest Engineering, 2002, vol. 13, iss. 2, pp. 11–23. DOI: 10.1080/14942119.2002.10702459
20. Rantala J., Laine T. Productivity of the M-Planter Tree-Planting Device in Practice. Silva Fennica, 2010, no. 44, no. 5, pp. 859–869. DOI: 10.14214/sf.125

Ссылка на английскую версию:

Improving the Efficiency of Multifunctional Machines for Intensive Forestry

IMPROVING THE EFFICIENCY OF MULTIFUNCTIONAL MACHINES FOR INTENSIVE FORESTRY

Eduard F. Gerts, Doctor of Engineering, Prof.; ResearcherID: O-6331-2018,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0434-7282
Andrey V. Mekhrentsev, Candidate of Engineering, Assoc. Prof.;
ResearcherID: AAE-5378-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2186-0152
Vladimir V. Pobedinsky, Doctor of Engineering, Prof.;
ResearcherID: G-3245-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6318-3447
Nikolay N. Terinov, Doctor of Agriculture; ResearcherID: N-2884-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5936-208X
Alina F. Urazova, Candidate of Agriculture; ResearcherID: AAD-2602-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2771-2334
Ural State Forest Engineering University, ul. Sibirskiy trakt, 37, Yekaterinburg, 620100, Russian Federation; e-mail: gerz.e@mail.ru, mehrentsev@yandex.ru, n_n_terinov@mail.ru, ura-alina@mail.ru

Abstract. The method of intensification of forestry by means of integrated mechanization of forestry and logging operations is considered. It is proposed to use manipulator-type machines, such as harvesters, forwarders and excavators, as a technical basis. Improving the efficiency of manipulator-type machines can be achieved through using a set of optional interchangeable equipment. This will allow to create crops by planting seedlings with open and closed root systems, to carry out soil cultivation, seed sowing, thinning of young plants and to carry out pest control, mulching of skidding tracks after major work in the logging site, as well as earthworks during the construction of forest roads. The use of optional interchangeable equipment transforms a manipulator-type machine into a multifunctional machine. It has been shown that the purchase of optional equipment for forestry and logging is a cost-effective investment even for a small amount of works. Intensive forestry is primarily based on the measures of mature and overmature stands cutting, forest tending, and reforestation. Several technological schemes with the use of the multifunctional machine for felling both in the harvester and feller buncher modes are offered. In the latter option, tree length bucking and branch pruning ensure the concentration of all logging residues at the upper depot and create favorable conditions for their processing into raw material for biofuel production and reduce woodwaste in cutting areas. An option of using small size equipment for hauling trees into the area of operation of a multifunctional machine with an installed harvester head is offered when performing selective felling using wide-strip technology of harvesting. Preliminary preparation of the cutting area with small sized equipment (harvesting of small-sized, dead and fallen trees) is proposed. This will significantly reduce the damage to plantation components and provide a greater degree of preservation of the natural environment during the main work of the multifunctional machine. Its use in the most favorable terms due to the work execution on a quarter-block scheme, reducing the number of downtime due to naturalproduction conditions and the number of relocations and, accordingly, increasing the number of machine hours, will minimize total costs of the range of forestry and harvesting works.
For citation: Gerts E.F., Mekhrentsev A.V., Pobedinsky V.V., Terinov N.N., Urazova A.F. Improving the Efficiency of Multifunctional Machines for Intensive Forestry. Lesnoy Zhurnal [russian Forestry Journal], 2021, no. 1, pp. 138–149. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-138-149
Funding: The article is based on the results of work on the topic “Environmental Aspects of Sustainable Nature Management” (state registration No. FEUG-2020-0013).

Keywords: complex mechanization, multifunctional machines, interchangeable equipment, quarter-block organization of works.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
The authors declare that there is no conflict of interest

Поступила 26.03.20 / Received on March 26, 2020