Технология лесозаготовки

1.Становлення та тенденції розвитку сучасних технологічних процесів лісозаготівель

На сучасному етапі  основне поширення на лісозаготівлях отримали три технології, що базуються  на різних способах трелювання деревини. При цьому спосіб трелювання визначає характер і технологію виконання  інших операцій лісозаготівель (валку, пакетування, обрізку гілок, навантаження).

Перша технологія - технологія заготівлі та трелювання деревини цілими деревами. У цьому технологічному процесі після валки дерева воно в цілому вигляді трелюється до навантажувального  пункту.

Друга технологія близька  до першої, оскільки в її основі лежить переміщення по лісі (трелювання) також  довгомірного вантажу - хлиста. У цьому  технологічному процесі після валки  дерева воно вже не в цілому вигляді  трелюется до навантажувального пункту. У пня проводиться обрізка сучків. Навантаження хлистів на автомобільний транспорт проводять відразу після трелювання.

Валка дерев і обрізка  сучків в переважній більшості випадків виробляються бензопилами, а трелювання - чокерними трелювальними тракторами, або бесчокернииі маніпуляторами типу «Форвардер».

Третя технологія - технологія заготівлі та трелювання деревини сортиментами. У цьому технологічному процесі дерево валиться, після чого прямо у пня проводиться обрізка сучків і розкрежування (поперечна оброблення) хлиста на сортименти різної довжини. Сортименти формуються в пачки. У дороги ліс складується, а потім вантажиться на автопоїзда і вивозиться споживачам. При цьому придорожні лісові склади мають значно меншу площу в порівнянні з площею складів при заготівлі лісу цілими деревами. На них не зосереджується потужна сучкорізна і вантажна техніка.

У технічному плані основу сучасної сортиментної (або як її називають  останнім часом - скандинавської) технології складають валочно - сучкорізальної - раскрежовочні машини маніпуляторного типу (харвестери) і самозавантажувальні машини для трелювання сортиментів у повністю зануреному положенні - підбирачі - сортиментовози (форвардери). Така система машин забезпечує заготовку 85-90% всієї деревини в скандинавських країнах.

Застосування тієї чи іншої  технології визначається масою різних обставин.

Перші дві технології найбільшого  поширення набули в Росії і  Північній Америці, т. е. країнах, де лісозаготівлі ведуться в найбільш великих обсягах на крупноконцентрованих лісосіках в так званих диких лісах, власниками яких є держава, освоюваних в першу чергу рубками головного користування.

Таке її широке застосування в названих країнах пояснюється  тим, що основний обсяг лісозаготівель тут ведеться в лісах природного походження з різновікових деревостанів хвойних і листяних порід, що характеризуються великою кількістю вад деревини. Це вимагає розбирання і розсортування  деревини по великому числу типорозмірів. Крім того, лісозаготівельні підприємства значно віддалені від споживачів.

Технологія заготівлі  лісу цілими деревами і хлистами при  суцільній вирубці дозволяє найбільш легко відновлювати ліси методом, при  якому як насіннєвих дерев залишають  на корені 40-70 кращих дерев на гектарі. Досить ефективно може вирішуватися питання механізованого великомасштабного  штучного лісовідновлення

В минулому на півночі Росії, США та Канаді досить широко була поширена і сортиментна технологія. Однак  високий рівень немеханізованого ручної праці з одночасним появою в 50 - 60-і  роки потужних машин і механізмів для здійснення високопродуктивних лісозаготівель цілими деревами і хлистами на довгі роки знизив ступінь застосування сортиментної технології.

Велике число приватних  лісовласників (у Швеції 51% лісових земель належать приватникам, 33% компаніям і тільки 9% державі, у Фінляндії 62% лісів знаходиться в приватному володінні, 8% належать компаніям і близько 25% державі) з розрізненими по всій території лісовими наділами стало стримуючим фактором на шляху розповсюдження перших двох технологій і властивих їм методів машинізації лісозаготівель. З'явилися в 60-ті роки перші зразки класичних трелювальних машин не призвели до очікуваного технологічного буму в лісі. І сьогодні частка перших двох технологій в скандинавських лісах навряд чи складе 1%.

Скорочення запасів деревини в промислово розвинених районах  та наявність труднощів в освоєнні диких лісів на нових малонаселених  територіях, не мають широких дорожніх мереж та системи переробних підприємств, а також збільшення уваги суспільства  до екологічних наслідків освоєння лісів призводить до необхідності перегляду  лісової політики в цих країнах  в напрямку збільшення обсягів проведення вибіркових рубок і рубок догляду  за лісом. У зв'язку з цим зростає  інтерес і до сортиментної технології лісозаготівель, що дозволяє найбільш продуктивно механізувати ці види рубок  з урахуванням сучасних екологічних  вимог.

Так, наприклад, проведене  вченими порівняння рівня використання різних технологій в державних і  великих приватних володіннях в  Канаді показує збільшення обсягів  проведення лісозаготівель сортиментної способом, починаючи з 1990 року.

Все більшого поширення сортиментна  технологія знаходить і на Півночі  європейської частини Росії, в тому числі в Республіці Карелія. Сьогодні ряд лісових підприємств вже  придбав і успішно експлуатує фінську лісозаготівельну техніку, працюючи по сортиментної технології.

Зростаючий інтерес до сортиментної технології викликав необхідність у пошуку власних вітчизняних  засобів для машинізації робіт. Розроблені і виготовляються малими серіями вітчизняні форвардери на базі тракторів МТЗ. Онежский тракторний завод разом з опрацюванням класичної моделі колісного форвардера, пропонує гусеничну модель Тб-1М-16. Є й інші вітчизняні пропозиції, але вони поки не є дієвими конкурентами зарубіжним, в першу чергу фінським, моделям машин.

Основними напрямами вдосконалення  лісосічний техніки сьогодні є:

- Підвищення її надійності  та продуктивності;

- Поліпшення умов роботи  оператора;

- Зменшення впливу техніки  на лісову середовище і, перш  за все, на грунт.

Цікавим прикладом вирішення  останнього завдання може служити макетний зразок харвестера на крокуючим шасі, розроблений фінською фірмою Plustech OY, яка є дочірньою компанією Timberjack

У лісі крокуюча машина може працювати на виключно важкопрохідної місцевості, обходити перешкоди і пристосовуватися до нерівностей лісового ґрунту. Більше того, оператор може змінювати кліренс машини від 200 до 1200 мм, в результаті чого ущільнення ґрунту зводиться до мінімуму. Всі операції здійснюються автоматично. Оператор просто повертає машину за допомогою одного важеля керування, який також використовується для без ступінчатого регулювання швидкості руху машини. Крокуюча машина відкриває нові перспективи у розвитку природо зберігаючих методів механізації лісозаготівель.

Таким чином, автоматизована лісозаготівельна техніка вузькоспеціального і багатофункціонального призначення  вплинула на розвиток технології лісозаготівель, багаторазово підвищила продуктивність праці, невпізнанно змінила, полегшила  працю лісоруба, зробила його незмірно продуктивніше. При цьому її поява  і впровадження відбулося протягом декількох десятиліть.

Лісозаготівельне виробництво  являє собою ланцюг послідовних  взаємопов'язаних технологічних операцій, основними з яких є валка лісу, вивезення деревини та виробництво  круглих лісоматеріалів. Незалежно  від технології лісозаготівель (хлистова або сортиментна), технічних засобів, що застосовуються для валки лісу і транспортування деревини, технологічні та виробничі параметри цих операцій є ключовими для визначення потреби  в технологічному і транспортному  устаткуванні, вибору режимів їх експлуатації, планування і прогнозування обсягів  виробництва.

Технологічний аналіз, що виконується  усередненням виробничих показників по колу підприємств, оправдовує себе в  умовах великих лісозаготівельних  обсягів, що включаються до 50 випробувальних одиниць. Сучасний уклад лісозаготівельного виробництва відлізається мінімальною  ціною лісозаготівельних підприємств, зазвичай не більше 5-6 одиниць в управлінні одного власника, при цьому точність і ефективність аналізу традиційних  середовищних показників різко знизилися. Потрібні більш удосконалені методи технологічного аналізу лісозаготівельного виробництва.

Сучасні методи обробки і  практичного використання інформації про процеси у вигляді часових  рядів зможуть забезпечити ефективність виробітку автоматизованих систем управління технології, а також процесами  в лісо заготівельному виробництві. Тому дослідження і розробка нових  методів і засобів, що дозволяють науково організувати і ефективно  використовувати виробничу інформацію про лісозаготівлю, є актуальною науковою задачею.

Аналіз господарської  діяльності лісозаготівельного підприємства вимагає вивчення його економічного стану і характеру лісосировинної бази, транспортних засобів, технічної  оснащеності, інших факторів, що впливають  на виробничу діяльність підприємства, на основі аналізу вдосконалюється  планування, облік, фінансування, госпрозрахунок і інші сторони економіки підприємства.

Не менш важлива причина  при лісозаготівлі зношення основного  обладнання. Виникає необхідність його заміни новими. У той же час придбання  нових машин через їхню високу вартість не вигідно для підприємств, навіть незважаючи на те, що їх застосування сприяє підвищенню продуктивності праці, скорочення застосування ручної праці.

Проблемою для лісозаготівельних  підприємств, що займаються переробкою власної продукції, є комплексне використання деревини. Відходи лісозаготівель і низькоякісна деревина з переважно  залишаються на лісосіках.

Вирішення цих проблем  є завданням першорядної для  лісової галузі та на найближчу перспективу.

Успішний розвиток лісозаготівель забезпечується тільки при достатньому  оснащенні підприємств галузі високопродуктивними  машинами і правильною їх експлуатацією.

Найважливішою загальною  вимогою, дотримання якого дає можливість вважати набір машин системою, є рівність або кратність їх продуктивності. При цьому лісосічні машини повинні  відповідати технологічному процесу  і по можливості мати єдину базу. Цим вимогам відповідають обрані нами системи машин.

Надзвичайно велике народногосподарське  та економічне значення мають ліси України. Ліс – це тип природних  комплексів, в якому поєднуються  переважно деревна та чагарникова  рослинність з відповідними ґрунтами, трав'яною рослинністю, тваринним світом, мікроорганізмами та іншими природними компонентами, що взаємопов'язані у  своєму розвитку, впливають один на одного і на навколишнє природне середовище

Розробляючи лісові масиви, необхідно забезпечити збереження лісового середовища, створити умови  для природного відновлення лісів  з підвищенням їх продуктивності, охорони лісових ґрунтів від  ерозії та підтримання рівноваги  існуючих екологічних систем. Згідно з низкою нормативних документів, затверджених Урядом та Верховною Радою  України.

На лісозаготівлях в Україні  до цього часу використовується потужна  техніка, яка не відповідає лісоексплуатаційним  вимогам і завдає непоправної  шкоди як лісам, так і навколишньому  середовищу.

 Залежно від рельєфних  умов лісосік, об'єму деревостану  та наявності мережі лісовозних  доріг для освоєння лісових  масивів вибирають певну систему  машин. Під час вибору та  експлуатації системи машин для  лісозаготівлі.

Вирішення вибору і обґрунтування  технологічного процесу лісозаготівель та комплектів машин і устаткування ускладнене різноманітністю можливих технологічних процесів (заготівка  в хлистах, сортиментах, дерев і  ін.), лісозаготівельних машин (трактори з тросочокерним устаткуванням, з маніпулятором, з пачковим захопленням, харвестер, форвардер, звалювально-пакетуюча машина і ін.), автопоїздів.

Питання щодо обґрунтування  комплектів машин і вибору технології розв'язується фахівцями лісозаготівельного підприємства або із залученням науково-дослідних  або проектних організацій.

Після визначення кількісного  складу бригад, комплектів машин і  устаткування для розробки лісосіки приступають до проектування виробничих елементів лісосік (розташування верхніх  складів, вибір схеми та розмітку трелювальних волоків, розміщення складу ГСМ, побутового будиночка і ін.).

До кожної лісосіки повинен  бути підведений лісовозний вус. Вуси можуть бути грантовими, зимовими, лежневими, складальними, на хворостяній подушці.

Тип вуса лісовоза вибирається  залежно від виду лісовозного  транспорту , ґрунтово-кліматичних  умов, наявності дорожньо-будівельних матеріалів.

Розміщення вусів в  межах лісосічного фонду залежить від розмірів лісосік і вартості будівництва і утримання 1 км вуса, витрат на трелювання, наявності і  стану існуючої транспортної мережі.

Проблеми сортиментної заготівлі  деревини висвітлювались у роботах  дослідників Плаксіна М.В., Шкірі Т.М., Литвинчука М.М., Савицького Ю.М., Шелгунова Ю.В.

Ефективність роботи машин  оцінюється відповідними показниками, які поділяються на технічні, технологічні, економічні та екологічні.

За характером відображення показники ефективності поділяються  на економічні й технічні. Основними економічними показниками є капітальні та зведені витрати, собівартість виготовленої продукції. Однак застосування економічних показників не дає точної оцінки ефективності роботи для прийняття рішення, тому що відсутні зв'язки між цими показниками і конструктивними характеристиками машин. Одними з найважливіших експлуатаційних характеристик машин є їх надійність, продуктивність та енергомісткість (потужність).

У країнах Європи широко використовують на лісозаготівлях складні 

одно- і багатоопераційні машини для звалювання дерев і їх наземного трелювання (харвестери, форвардери, процесори). Деякі типи цієї техніки можна успішно застосовувати на лісозаготівлях України. Однак вартість такої техніки досить висока. Тому доцільність придбання та використання закордонної техніки потрібно обґрунтувати з врахуванням природно-виробничих факторів, які впливають на роботу машин і, відповідно, їх економічні показ-ники. При цьому застосування у лісогосподарському виробництві сучасних методів лісозаготівель не можливе без улаштування оптимальної мережі лі-совозних доріг.