лесосечные работы

Канатные трелевочные установки классифицируются по способу перемещения лесоматериалов, числу пролетов, числу канатов, способу создания запаса каната и назначению (выполняемым технологическим операциям).

Впрактике разработок лесосек получили распространение канатные трелевочные установки различных видов: неподвесные, полуподвесные установки с несущими и без несущих канатов, проволочные и канатные лесоспуски, подвесные установки разнообразных систем — однопролетные и многопролетные.

Втяжелых почвенно-грунтовых условиях, при сложном рельефе, а также при несплошных рубках канатные трелевочные установки превратились в наиболее целесообразное средство механизации первичного транспорта леса, экономически выгодное, а в ряде случаев и единственно возможное решение.

Широкое использование канатных установок различной конструкции для трелевки древесины стало возможным с массовым применением

влесной промышленности лебедок.

Первыми установками с канатной тягой были установки для наземной трелевки древесины лебедками. Однако такие установки не нашли широкого применения, так как перемещение древесины по почвогрунту лесосек было связано с преодолением большого сопротивления движению и приводило к разрушению почвенного покрова и повреждению подроста.

Полуподвесные установки, у которых часть веса транспортируемой пачки лесоматериалов принимали на себя тяговый или несущий канаты, оказались более приемлемыми, так как их перемещение в полуподвешенном состоянии меньше нарушает почвенный покров и, кроме того, создаются условия для расширения сбора древесины с площади лесосеки.

Полуподвесные установки подразделяются на два класса: без несущего каната и с несущим канатом.

Установки без несущего каната применялись, в основном, в заболоченной местности. При их работе основную часть пути пачка перемещается, полностью соприкасаясь с поверхностью движения, а на расстоянии 50…60 м от мачты (в зависимости от ее высоты) передняя часть пачки приподнимается.

Установки с несущим канатом (рис. 3.13) позволяют трелевать пачку в полуподвешенном состоянии от начала движения до головной мачты, что существенно уменьшает сопротивление движению.

Трелевка древесины в подвешенном состоянии является более рациональной с точки зрения уменьшения сопротивления движению и воздействий на почвенный покров лесосеки по сравнению с неподвесной и

71

полуподвесной трелевкой. На подвесных установках вес транспортируемого груза полностью передается несущему канату. Подвеска несущего каната на достаточной высоте устраняет влияние микрорельефа лесосеки на перемещение грузов, создает благоприятные условия для движения грузовой каретки и исключает возможность механического повреждения бревен.

Рис. 3.13. Схема полуподвесной канатной трелевочной установки с несущим канатом: 1- тыловая мачта; 2- несущий канат; 3 - грузовая каретка; 4- головная мачта

По характеру движения тягового каната подвесные установки подразделяются на: установки с маятниковым движением тягового каната и установки с кольцевым движением тягового каната. Первые имеют одну ветвь несущего каната, по которой одна или несколько грузовых кареток перемещаются к месту разгрузки, а затем возвращаются на лесосеку. Вторые имеют две ветви несущего каната и замкнутый контур тягового каната. По одной ветви несущего каната грузовые каретки перемещаются вместе с грузами к месту разгрузки, а по другой возвращаются к погрузочной площадке. Движение тягового каната в этом случае может быть прерывистым, с остановками для прицепа грузов, и непрерывным – с прицепкой грузов на ходу.

Примерами простейших подвесных систем служат проволочные и канатные лесоспуски, у которых проволока или канат являются только несущим элементом, а движение грузов осуществляется под действием собственного веса. Лесоспуски могут быть со свободным движением груза и регулируемым при помощи тягового каната или за счет изменения натяжения несущего каната (с переменной длиной несущего каната). Лесоспуски нашли применение при небольших объемах работ — на спуске с гор дров и других короткомерных сортиментов.

Применение замкнутого тягового каната с вплетенным в него отрезком грузового каната, расположенного параллельно тяговому, и проходящего через грузовую каретку, облегчило подачу грузового крюка на лесосеку. Такая конструкция принята на однопролетных подвесных ус-

72

тановках ВИ с полуавтоматической кареткой, на установках ВТУ, используемых в равнинных условиях, и на других типах установок.

По назначению (выполняемым технологическим операциям) канатные установки подразделяются на: трелевочные, трелевочнопогрузочные и погрузочные.

Выбор типа лесотранспортной установки зависит от многих факторов и должен производиться в соответствии с ее назначением, т.е. удовлетворять требованиям выполняемой транспортной, а в ряде случаев и погрузочной операции. Производительность установки при этом должна быть наибольшей, а условия работы благоприятными для ее конструкции.

Основными факторами, определяющими выбор типа установки, являются: топографические условия лесосырьевой базы; лесохозяйственные требования и методы разработки лесосек; требуемая производительность; размеры и вес трелюемых грузов; запас древостоя, тяготеющий к проектируемому пути; затраты на строительство установки; условия примыкания к основному пути вывозки, глубина лесосек и их концентрация.

При резко пересеченном рельефе местности, если трасса проектируемой дороги пересекает естественные препятствия в виде ручьев, рек или выпуклых переломов профиля, где для сохранения непрерывности пути требуется устройство дорогостоящих искусственных сооружений, целесообразно применять подвесные канатные установки

Сохранение почвенного покрова горных лесосек является одной из важных задач ведения лесного хозяйства в горных районах. Лесохозяйственные требования по обеспечению защиты почвенного покрова и подроста от повреждения всегда имели и имеют большое значение и обязательно должны учитываться при проектировании транспортного освоения лесосек. Особенное значение лесовозобновлению придается в горных густонаселенных районах, где лес имеет большое народнохозяйственное значение, водорегулирующее, почвозащитное и оздоровительно значение. В отдельных случаях, где толщина почвенного покрова достаточна и опасность эрозии меньше, можно применять полуподвесные установки, однако и их применение также ограничивается условиями лесовозобновления.

Выбор типа установки в каждом отдельном случае определяется рядом местных условий путем технико-экономического сравнения нескольких вариантов конструктивных решений. Однако установки, оправдывающие себя при сплошных рубках, зачастую могут стать малоэффективными на выборочных рубках, так как для их работы требуется устраивать просеки шириной 10…15 м и иметь дополнительные средства для подтаскивания древесины к несущему канату.

73

Требуемая производительность является одним из важных факторов, определяющих выбор типа установки. Основным критерием для оценки производительности канатной трелевочной установки является не ее протяженность, а расход времени на вспомогательные операции — подтаскивание древесины со стороны, формирование пачки, прицепку или погрузку и последующую разгрузку. При сравнительно небольшой длине канатных установок (1,5…2 км) затраты времени на непосредственное перемещение груза обычно составляют 10…15% всего цикла, а расход времени на вспомогательные операции достигает на подвесных установках 75%.

Размеры и вес транспортируемых лесоматериалов определяют потребную мощность установки, ее конструктивные и геометрические параметры. Если при проектировании подвесных установок среднюю нагрузку на рейс принять равной нагрузке полуподвесных установок, производительность установки можно увеличить, но при этом соответственно увеличиваются вес установки и расходы на монтаж, а срок ее службы значительно сокращается. Поэтому вес и размеры перемещаемых грузов должны строго сочетаться со всеми другими параметрами установки и со сроком ее эксплуатации.

Конструкция установки и срок ее действия в большой степени зависят и от характера выполняемых транспортных или погрузочных операций.

Определение производительности трелевочной установки. Сила тяжести трелюемой пачки (кН) определяется по формуле:

где: Zл - тяговое усилие лебедки, кН, ηбл - КПД блока (ηбл =0,97); Gк - вес каретки с частью грузового каната, кН; µ0 - коэффициент сопротивления движению каретки по несущему канату (определяется расчетным путем); γ - угол отклонения несущего каната от горизонтали, рад; k’ - коэффициент распределения веса пачки между кареткой установки и волоком; ϕп - коэффициент сопротивления движению пачки по волоку (0,65…0,75); α - угол отклонения волока от горизонтали, рад.

Коэффициент сопротивления движению каретки по несущему канату определяется по формуле:

где: µ1 - коэффициент трения в опорах катков каретки (µ1 =0,02); dц - диаметр цапфы катка каретки, м; f - коэффициент трения качения катков каретки по несущему канату (f=0,0005…0,0006); Dк - диаметр катка каретки, м.

74

где: β - угол от превышения головной мачты над тыловой, рад; δ - угол, образуемый провисанием несущего каната, рад.

где: hг.м - высота головной мачты, м; hт.м - высота тыловой мачты, м; L - расстояние между мачтами канатной установки, м.

где: k1 - коэффициент провисания несущего каната (k1 =0,05…0,06). После определения всех значений величин, входящих в формулу,

подсчитывается сила тяжести трелюемой пачки.

Часовая производительность канатной установки на трелевке определяется по формуле:

где: ϕ1 - коэффициент использования рабочего времени (0,76…0,85); ϕ2 - коэффициент использования расчетного объема пачки (0,8…0,9) Vп – расчетный объем пачки, определяется по формуле (3.35), с учетом формулы (3.36), м3; t1 - время сбора пачки, с; t2 - время отцепки пачки, с; lп - среднее расстояние подтаскивания пачки к несущему канату, м; υср.п - средняя скорость подтаскивания пачки к несущему канату и оттаскивания захватного приспособления к месту зацепки пачки, м/с; lср - среднее расстояние трелевки, м; υср - средняя скорость движения каретки в обоих направлениях, м/с.

Затраты времени на сбор t1 и разгрузку пачки t2 (с) определяются по формулам:

где: a0 =138–246; b0 =126–180; c0 =7,8–22,8.

Средняя скорость движения каретки в обоих направлениях υср (м/с) определяется по формуле:

где: υр.ср - средняя скорость движения каретки с пачкой деревьев, м/с; υх.ср - средняя скорость движения каретки в холостом направлении, м/с.

где: υр.min - скорость каната рабочего барабана на первом ряде витков, м/с; υр.max - скорость каната рабочего барабана на последнем ряде витков, м/с (1,05…1,12 υр. min).

где: υх.min - скорость каната холостого барабана на первом ряде витков, м/с; υх.max - скорость каната холостого барабана на последнем ряде вит-

ков, м/с (1,05…1,12 υх.min).

Средняя скорость подтаскивания пачки к несущему канату и оттаскивания грузозахватов на лесосеку:

После определения всех величин, входящих в формулу, подсчитывается производительность канатной установки на трелевке (м3/ч).

Часовая производительность канатной установки (Пч) на трелевке и погрузке леса (м3/ч) определяется по формуле:

где: Пп.ч – производительность канатной установки на погрузке леса, м3/ч.

Сменная производительность канатной установки (м3/смену) определяется по формуле:

где: Тсм - время смены; tп.з - подготовительно-заключительное время, ч. Воздушная трелевка. Освоение лесных массивов при использова-

нии летательных аппаратов предполагает отсутствие каких-либо посадочных площадок швартовых устройств (мачт, якорных опор и т.д.). Все погрузочно-разгрузочные операции должны производиться в режиме зависания в воздухе на необходимой высоте (иногда до 50 м), чаще всего при отсутствии в данном пункте возможности принять на борт летательного аппарата балласт (воду, песок и др.).

Исходя из этих и других специфических особенностей лесной промышленности, летательные аппараты для вывозки леса должны: быть безбалластными; обладать способностью зависать в воздухе во время производства погрузочно-разгрузочных работ при отсутствии швартовых устройств; осуществлять погрузочно-разгрузочные работы с длинномерными грузами (длиной до 35 м) при скорости ветра до 10…12 м/с, независимо от направления; обнаруживать груз в любой точке разрабатываемых массивов, независимо от времени года и состояния погода; иметь возможность перевозить рабочих и технику, горюче-смазочные материа-

76

лы, проводить авиахимичеокие работы, тушение пожаров в лесу в др.; обладать такими летно-техническими и экономическими показателями, которые обеспечивали бы эффективность их применения при расстоянии вывозки леса 50…200 км.

Экономическая эффективность от применения летательных аппаратов будет определяться следующими факторами.

Упрощается технология и снижается трудоемкость лесосечных работ: на лесосеке производится валка леса и формирование пачек до объема, удобного для вывозки по воздуху тем или иным летательным аппаратом.

Отпадает необходимость в строительстве, ремонте и содержании лесовозных магистралей, веток и усов, в приобретении и ремонте тягового и прицепного состава для перевозки леса. Соответственно сократится число рабочих, занятых на вывозке леса.

Создаются условия для круглогодовой ритмичной работы на лесозаготовках, независимо от природно-климатических условий.

Обеспечивается удобная и быстрая ежедневная доставка рабочих в любой пункт разрабатываемой арендной базы и обратно домой на расстояния до 150…200 км. Повышается мобильность техники при перебазировке на новые участки работы, независимо от времени года. Становится возможной заготовка леса в ранее недоступных местах, прежде всего в перестойных лесных массивах.

Первые опыты по использованию вертолетов в лесном хозяйства (в основном для трелевки древесины) проводились еще в 40-х гг. В настоящее время вертолеты применяют для инвентаризации лесных ресурсов, охраны лесов от пожаров, тушения лесных пожаров, защиты леса от вредителей и болезней, внесения удобрений, посева семян лесных деревьев, доставки людей оборудования и грузов, а также для воздушной трелевки древесины.

К недостаткам вертолетной трелевки относится прежде всего ее высокая стоимость. Использование вертолетов для трелевки обходиться в несколько раз дороже, чем традиционные способы наземной трелевки. В этом главная причина того, что вертолеты пока не получили широкого распространения как средство трелевки. К числу проблем вертолетной трелевки можно отнести ограничения связанные с перепадом высот между пунктами погрузки и выгрузки древесины, нехватку мест пригодных для создания верхних складов; зависимость от погодных условий; невыгодность вертолетной трелевки при малых запасах леса на корню и низком качестве древесины; повышенные требования к безопасности выполнения работ и высокие эксплуатационные издержки. Однако применение вертолетов экономически оправдано в тех случаях, когда традиционные средства не могут быть использованы или необходима срочность

77

в трелевке для удаления древесины из молодняков, пострадавших от стихийных факторов (ветровал, снеголом и т.д,), когда из-за эрозии почвы насаждения становятся недоступными или сеть лесных дорог поражена эрозией, вывоза из насаждений деревьев пораженных насекомыми или болезнями, транспортировки древесины до понижения ее качества, освоения насаждений на крутых склонах, болотистых участках и др., сохранения декоративно-эстетической ценности ландшафта и когда создание сети лесных дорог не оправдано экономически.

Вертолеты, используемые для транспортировки древесины должны отвечать следующим требованиям: иметь низкую стоимость производства и эксплуатации; сочетать прочность конструкции с максимальной грузоподъемностью, пропорционально мощности двигателя и собственному весу машины; обеспечивать безопасную транспортировку; быть пригодным для транспортировки грузов на больших высотах над уровнем моря и при высоких температурах; иметь хороший обзор под машиной.

Вертолеты, используемые для трелевки, можно разделить на три группы; тяжелые (грузоподъемность 5,5…9 т), средние (3,3…4,1 т), легкие (менее 2,3 т).

Типовой рабочий цикл при воздушной трелевке древесины вертолетами: перелет вертолета к месту погрузки (на лесосеку); зависание над грузом, во время которого чокеровщик подвешивает груз древесины к электроуправляемому гаку на конце несущего троса; перелет с грузом с лесосеки на верхний склад; полет (зависание) над лесоскладом для спуска груза, отцепление груза.

Производительность (м3/ч) вертолета может быть определена по формуле:

где: К – коэффициент использования грузоподъемности вертолета; М1 – масса переменной нагрузки, равная сумме располагаемой коммерческой нагрузки и начальной массы топлива, за вычетом аварийного неприкосновенного запаса, кг; М2 – масса топлива потребного на рабочий полет, кг; М3 – количество топлива для полета на дозаправку, кг; Т1 – средняя продолжительность цикла, мин; Т3 – время полета на дозаправку, мин; М4 – средняя масса топлива, расходуемая на 1 цикл, кг; ρ – плотность древесины, кг/м3.

78

Аэростатная трелевка. Попытки найти технологию, которая имела бы все преимущества воздушной трелевки, но не обладала бы рядом отрицательных свойств, присущих вертолетной трелевке привела к идее использования аэростатных летательных аппаратов.

Система, предусматривающая использование аэростатов, является средним звеном между вертолетом и наземной техникой, соединяя в себе лучшие качества наземной и воздушной трелевки, аэростатная трелевка имеет следующие преимущества: возможность использования цепной аэростатно-тросовой системы, т.е. работа нескольких аэростатов в одной линии (с помощью этого можно увеличить расстояние трелевки до 7…10 км); возможность использования аэростатов большей грузоподъемности (5…10 тонн); трелевка аэростатом может проводиться как вверх по склону так и вниз (при этом крутизна склона значения не имеет, древесина может выбираться как из впадины, так и из-за сопки); лебедочный механизм может располагаться как на суше, так и воде (плот, баржа, корабль), например, при трелевке с крутого склона вдоль водоема; аэростатная трелевка обеспечивает условия для безопасной работы, т.к., в отличие от вертолета, управление осуществляется с земли оператором; в отличие от стандартных канатных установок аэростатная система не нуждается в предварительной прорубке трасы для несущих канатов.

Аэростаты, используемые для трелевки леса, представляют собой тросовую подвесную систему, дополненную подъемной силой.

Максимальное расстояние трелевки аэростатных систем – около 1500 м. Это значительно снижает требования к наличию подъездных дорог по сравнению со многими канатными трелевочными системами.

Погодные условия при аэростатной трелевке играют критическую роль. Во время работ ветер не должен превышать 15 м/сек, в противном случае аэростат должен быть спущен до прекращения ветра. Также могут оказывать влияние температура и угол возвышения.

Размотка канатной системы по лесосеке выполняется с помощью вспомогательного троса (5…6 мм) и дополнительной лебедки. Предварительно перед трелевкой производится валка деревьев и обрезка сучьев. Вся работа вальщиков, чокеровщиков, механизаторов согласовывается мастером с помощью радиосвязи. При движении в заданном направлении одна из лебедок работает на размотку, другая наоборот наматывает канат на себя. При достижении заданной точки обе лебедки работают на намотку, тем самым притягивая аэростат к земле. После осуществления чокеровки лебедочные механизмы снимаются с тормоза, и аэростат за счет подъемной силы газа подымает пачку бревен, затем производится перемещение аэростата с пачкой бревен в обратную сторону. Обработав определенный сектор делянки, рабочая линия системы перемещается с помощью лебедки в следующий сектор.

79

3.6.Очистка деревьев от сучьев

3.6.1.Общие положения

Взависимости от принятого технологического процесса лесозаготовительных работ, деревья могут очищаться от сучьев на лесосеке, на верхнем складе или на лесопромышленном складе.

На очистке деревьев от сучьев могут использоваться:

1.На лесосеке: топоры; универсальные бензиномоторные пилы («Тайга-

214», «Крона»); бензиномоторные сучкорезки (БС); передвижные ножевые или канатные петлевые установки для групповой очистки деревьев от сучьев; многооперационные лесозаготовительные машины (процессоры и харвестеры) – в этом случае, процесс очистки от сучьев, обычно совмещается с раскряжевкой получаемого хлыста на сортименты.

2.На верхнем складе: самоходные сучкорезные машины для поштучной обработки деревьев (ЛП-30; ЛП-33) используемые также на береговых нижних складах с растянутым фронтом отгрузки.

3.На нижних складах: стационарные сучкорезные установки для поштучной (ПСЛ – 2А; ЛО - 69) и групповой (МСГ – 3; МСГ – 3.1) обработки деревьев.

Втаблице 3.5 приводиться классификация основных способов и исполнительных элементов очистки деревьев от сучьев.

Перерезающие устройства срезают сучок прямолинейным движением ножа иди надвиганием сучка на нож без образования стружки. Усилие протаскивания достигает 60 кН, скорость обработки - 3 м/с и более.

80