МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛЕСНЫХ МАШИН И ТРЕЛЕВОЧНЫХ СИСТЕМ С ПОЧВОГРУНТОМ ПРИ РАБОТЕ НА СКЛОНАХ

В.А. Каляшов, В.Я. Шапиро, И.В. Григорьев, О.А. Куницкая, О.И. Григорьева

Скачать

№ 1 (45)

Технологии. Машины и оборудование

Сведения об авторах

Виталий А. Каляшов – доцент кафедры начертательной геометрии и инженерной графики ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет», 2-я Красноармейская ул., 4, г. Санкт-Петербург, 190005, Российская Федерация, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8145-7058, e-mail: vit832@yandex.ru.

Владимир Я. Шапиро – профессор кафедры Высшей математики ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», Институтский пер., 5, г. Санкт-Петербург, 194021, Российская Федерация, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6344-1239, e-mail: shapiro54vlad@mail.ru.

Игорь В. Григорьев – профессор кафедры «Технология и оборудование лесного комплекса» ФГБОУ ВО «Арктический государственный агротехнологический университет», Республика Саха (Якутия), шоссе Сергеляхское, 3 км, д. 3, г. Якутск, 677007, Российская Федерация, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5574-1725,
e-mail: silver73@inbox.ru.

Ольга А. Куницкая – профессор кафедры «Технология и оборудование лесного комплекса» ФГБОУ ВО «Арктический государственный агротехнологический университет», Республика Саха (Якутия), шоссе Сергеляхское, 3 км, д. 3, г. Якутск, 677007, Российская Федерация, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8542-9380,
e-mail: ola.ola07@mail.ru.

Ольга И. Григорьева – доцент кафедры Лесоводства ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», Институтский пер., 5, Санкт-Петербург, 194021, Российская Федерация, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5937-0813, e-mail: grigoreva_o@list.ru.

 

Аннотация: 

В Российской Федерации значительная часть территории лесного фонда расположена на вечной мерзлоте. Леса на вечной мерзлоте играют глобальную экологическую роль, депонируя большое количество углерода. Однако при достижении возраста перестойного леса, при распаде насаждения этот углерод выбрасывается в атмосферу. Поэтому с экологической точки зрения леса на вечной мерзлоте необходимо рубить по достижении возраста спелости, с соблюдением требований по их восстановлению. Многие перечисленные регионы обладают большими запасами спелых и перестойных эксплуатационных лесов, причем значительная часть этих запасов расположена в труднодоступных местах, не только по отношению к развитости дорожной сети, но и по рельефу местности. В настоящее время подавляющий объем заготовок древесины в России производится при помощи современных машинных комплексов, в основном включающих колесные лесные машины различной компоновки и назначения (харвестеры, форвардеры, скиддеры и т.д.). При помощи специальных технических решений, таких как интегрированные в трансмиссию лебедки или самоходные лебедки (T-winch, ROB), эти машины с успехом могут эксплуатироваться и на достаточно крутых склонах. При этом проблема негативного воздействия колесных лесных машин и трелевочных систем на их базе не просто остается актуальной, а приобретает еще большую остроту, поскольку экосистемы горных лесов, лесов на склонах сопок и т.д. относятся к наиболее ранимым, подверженным водной и ветровой эрозии. В статье представлена разработанная математическая модель, позволяющая обоснованно произвести оценку динамического воздействия колесной лесной машины (трелевочной системы) на почвогрунт при работе на склонах с учетом основных технических и технологических факторов.

 

Ключевые слова: 

леса на склонах, лесосечные работы, трелевка, почвогрунты, леса на вечной мерзлоте

 

Для цитирования: 

Каляшов В. А. Математическое моделирование процесса динамического взаимодействия лесных машин и трелевочных систем с почвогрунтом при работе на склонах / В. А. Каляшов, В. Я. Шапиро, И. В. Григорьев, О. А. Куницкая, О. И. Григорьева // Лесотехнический журнал. – 2021. – Т. 12. – № 1 (45). – С. 82–95. – Библиогр.: с. 91–94 (21 назв.). – DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2022.1/7.

 

Литература: 
  1. Рябухин П. Б., Абузов А. В. Горным лесоразработкам – средосберегающее технологическое оборудование. Лесное хозяйство. 2008; 6: 36-37.
  2. Рябухин П. Б., Ковалев А. П., Казаков Н. В., Луценко Е. В. Лесозаготовки на Дальнем Востоке – состояние и перспективы. Хабаровск : Изд-во ДальНИИЛХ, 2010. 283 с.
  3. Рябухин П. Б., Луценко Е. В., Кравец А. Д. Анализ систем лесозаготовительных машин для освоения горных лесов по критериям производительности и экономической эффективности. Вестник КрасГАУ. 2010; 10: 148-155.
  4. Рябухин П. Б., Луценко Е. В., Кравец А. Д. Эффективные объемы лесозаготовительного производства в условиях горных лесных массивов Дальнего Востока. Актуальные проблемы лесного комплекса : сб. науч. трудов по итогам междунар. науч.-техн. конференции. Вып. 25. Брянск : БГИТА, 2010. С. 160–163.
  5. Абузов А. В., Рябухин П. Б. Аэростатный транспорт для горных лесозаготовок в условиях Дальнего Востока. Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2013. 199 с.
  6. Рябухин П. Б., Рыжаков М. Р. Эффективность систем лесозаготовительных машин в лесорастительных и производственных условиях Дальнего Востока. Философия современного природопользования в бассейне реки Амур : сб. докл. междунар. экол. семинара (Хабаровск, 6-8 мая 2015 г.) / под ред. проф. П. Б. Рябухина. Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2015. С. 74–78.
  7. Рябухин П. Б. Оценка эффективности лесозаготовительных машин в природно-производственных условиях лесопромышленных предприятий Дальневосточного федерального округа : моногр. – Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2018. 176 с.
  8. Лышко А. С., Мохирев А. П., Медведев С. О. Перспективы транспортной инфраструктуры Арктики и Крайнего Севера. Современные машины, оборудование и IT-решения лесопромышленного комплекса: теория и практика : Матер. Всерос. науч.-практ. конференции. Воронеж, 2021. С. 235–239.
  9. Мохирев А. П., Брагина Н. А., Рукомойников К. П. Обработка статистических данных о климатических условиях северных лесопромышленных регионов. Лесной и химический комплексы – проблемы и решения : сборник материалов по итогам Всерос. науч.-практ. конференции ; под общ. ред. Ю. Ю. Логинова. Красноярск, 2021. С. 37–41.
  10. Лышко А. С., Медведев С. О., Мохирев А. П. Обоснование транспортно-логистических маршрутов на территории Арктики и крайнего севера Красноярского края. Инновации в химико-лесном комплексе: тенденции и перспективы развития : сборник матер. Всерос. науч.-практ. конференции. Красноярск, 2021. С. 79–82.
  11. Григорьев И. В., Макуев В. А., Шапиро В. Я., Рудов М. Е., Никифорова А. И. Расчет показателей процесса уплотнения почвогрунта при трелевке пачки хлыстов. Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. 2013; 2: 112-118.
  12. Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Жукова А. И. Влияние сдвиговых деформаций на процесс циклического уплотнения почвы. Естественные и технические науки. 2006; 1 (21): 174-180.
  13. Шапиро В. Я., Григорьев И. В. Деформация и циклическое уплотнение почвогрунта между грунтозацепами крупногабаритных лесных шин. Техника и технология. 2006; 2 (14): 94-100.
  14. Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Особенности взаимодействия трелевочной системы с оттаивающим почвогрунтом. Лесной вестник. Forestry Bulletin. 2019; 23 (1): 52-61. DOI: 10.18698/2542-1468-2019-1-52-61.
  15. Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Оценка несущей способности мерзлого и оттаявшего грунта при неполной информации о состоянии его взаимодействия с трелевочной системой. Системы. Методы. Технологии. 2019; 2 (42): 80-86. DOI: 10.18324/2077-5415-2019-2-80-86.
  16. Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Жукова А. И., Иванов В. А. Исследование механических процессов циклического уплотнения почвогрунта при динамических нагрузках. Вестник КрасГАУ. 2008; 1: 163-175.
  17. Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Моделирование взаимодействия лесных машин с почвогрунтом при работе на склонах. Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2021; 6 (384): 121-134. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6-121-134.
  18. Jarkko L. Design Parameter Analysis of the Bogie Track Surface Pressure in Peatland Forest Operations. Master of Science Thesis. Tampere, Tampere University of Technology, 2018. 59 p.
  19. Lepilin D., Laurén A., Uusitalo J., Tuittila E-S. Soil Deformation and Its Recovery in Logging Trails of Drained Boreal Peatlands. Canadian Journal of Forest Research, 2019, vol. 49, no. 7, pp. 743–751. DOI: https://doi.org/10.1139/cjfr-2018-0385.
  20. Yao L., Wang Y., Zeng Z., Kan J. Vibration Analysis and Optimization of a Vertical Disc Stump Grinder. Advances in Mechanical Engineering, 2018, vol. 10, iss. 2, pp. 1-10. DOI: https://doi.org/10.1177/1687814018758577.
  21. Ding L., Yang H., Gao H. et al. Terramechanics Based Modeling of Sinkage and Moment for in-situ Steering Wheels of Mobile Robots on Deformable Terrain. Mechanism and Machine Theory, 2017; 116: 14-33. DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2017.05.011.