ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2022.238.124-136isplta-121Research ArticleТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВОКTECHNOLOGY AND EQUIPMENT OF LOGGING INDUSTRIESОценка экологической совместимости колесных трелевочных тракторов с пачковым захватом с почвенно-грунтовыми условиямиEvaluation of ecological compatibility of wheeled skidders with forest soilhttps://orcid.org/0000-0002-5493-1092ПетросянС. С.PetrosianS. S.

ПЕТРОСЯН Сергей Суренович – соискатель кафедры технологии лесозаготовительных производств

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

PETROSYAN Sergei S. – applicant of the Department of Logging Technology

194021. Institutskii per. 5. St. Petersburg

petrosyan1974@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7758-5110ИльюшенкоД. А.IliushenkoD. A.

ИЛЬЮШЕНКО Дмитрий Александрович – доцент кафедры технологии лесозаготовительных производств

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

ILIUSHENKO Dmitrii A. – PhD (Technical), associate professor of the Department of Logging Technology

194021. Institutskii per. 5. St. Petersburg

yegorkhitrov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1463-1319БарышниковаЕ. В.BaryshnikovaE. V.

БАРЫШНИКОВА Елена Вячеславовна – доцент кафедры водоснабжения и использования водных ресурсов, кандидат технических наук

346428, Пушкинская ул., д. 111, г. Новочеркасск, Ростовская область

BARYSHNIKOVA Elena V. – PhD (Technical), associate professor of the Department of Water Supply and Use of Water Resources

346428. Pushkinskaya str. 111. Novocherkassk. Rostov region

barsoft@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4569-9508ХитровЕ. Г.KhitrovE. G.

ХИТРОВ Егор Германович – профессор кафедры технологии лесозаготовительных производств

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

KHITROV Egor G. – DSc (Technical), professor of the Department of Logging Technology

194021. Institutskii per. 5. St. Petersburg

yegorkhitrov@gmail.comСанкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. КироваРоссияSt.Petersburg State Forest Technical UniversityRussian FederationНовочеркасский инженерно-мелиоративный институт Донского государственного аграрного университетаРоссияNovocherkassk Engineering and Reclamation Institute of the Don State Agrarian UniversityRussian Federation2022220220240238124136Copyright © Петросян С.С., Ильюшенко Д.А., Барышникова Е.В., Хитров Е.Г., 20242024Петросян С.С., Ильюшенко Д.А., Барышникова Е.В., Хитров Е.Г.Petrosian S.S., Iliushenko D.A., Baryshnikova E.V., Khitrov E.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/121

Тяжелые лесные машины нарушают структуру почвогрунта, по этой причине исследователи уделяют значительное внимание вопросам воздействия движителей лесных машин на поверхности движения. Глубина колеи, образующейся после первого прохода, является одним из самых информативных показателей воздействия машины на лесную экосистему. Вместе с тем известно сравнительно мало исследований, результаты которых раскрывают характер воздействия движителей колесных тракторов с пачковым захватом на почвогрунт. Для дальнейшего совершенствования процесса трелевки древесины колесными тракторами с пачковым захватом необходимы разработки, позволяющие проводить оценку их экологической совместимости с почвенно-грунтовыми условиями. В данном исследовании использованы сведения об эксплуатационных характеристиках скиддеров Tigercat, John Deere, Weiler, полученные с официальных сайтов производителей. Оценка глубина колеи выполнена с использованием положений механики грунтов и теории движения автомобильного транспорта в условиях бездорожья. Математическая модель образования колеи реализована численно. При обработке результатов моделирования использованы методы аппроксимации данных. В результате получены зависимости, позволяющие на практике оценить экологическую совместимость скиддера с почвенно-грунтовыми условиями. При этом характеристиками машины являются: масса, число колес, ширина и диаметр колеса, давление в шине, площадь сечения захвата. Грунт характеризуется несущей способностью либо конусным индексом. Модели учитывают средний объем хлыста в трелюемой пачке лесоматериалов. По полученным уравнениям возможно решение обратной задачи: обоснование допустимой массы машины и площади сечения захвата с учетом характеристик движителя и почвенно-грунтовых условий.

Heavy forest machines disrupt the forest soil structure, for this reason, researchers pay considerable attention to the impact of forest machines on the movement surface. The rut depth after the first pass of the machine is one of the most informative indicators of the ecological impact. At the same time, relatively few studies are known, the results of which reveal the impact of wheeled skidders on the soil. To improve the process of skidding, further developments are needed to assess skidders environmental compatibility with forest soil conditions, which is the subject of our work. When performing the work, information about performance characteristics of skidders Tigercat, John Deere, Weiler, obtained from the official websites of manufacturers, was used. The rut depth was estimated using the principles of soil mechanics and the theory of off-the-road locomotion. The mathematical model of rut formation is implemented numerically. When processing the simulation results, data approximation methods were used. As a result of the study, models were obtained that allow in practice to assess the ecological compatibility of the skidder with forest soil conditions. The models use following characteristics of the machine: weight, number of wheels, width and diameter of the wheel, tire pressure, grapple opening area. The soil is characterized by its’ bearing capacity or cone index. The models take into account the average volume of a tree skidded in the bundle. According to the obtained models, it is possible to solve an inverse problem: justification of the permissible mass of the machine and the grapple opening area, taking into account the characteristics of the mover and the soil conditions.

масса трактораплощадь сечения захватасреднее и номинальное давление движителя на грунтглубина колеинесущая способность почвогрунтаконусный индекс почвогрунтаtractor massgrapple opening areaaverage and nominal ground pressurerut depthsoil bearing capacitysoil cone indexReferencesАндронов А.В., Петросян С.С., Егорин А.А., Ильюшенко Д.А., Хитров Е.Г. Классификация форвардеров с использованием кластеризации данных об их эксплуатационных характеристиках // Resources and Technology. 2021. Vol. 18, no. 4. P. 1–16.Andronov A.V., Petrosian S.S., Egorin A.A., Iliushenko D.A., Khitrov E.G. Klassifikatsiia forvarderov s ispolzovaniem klasterizatsii dannykh ob ikh ekspluatatsionnykh kharakteristikakh [Classification of forwarders using clustering of data on their operational characteristics]. Resources and Technology, 2021, vol. 18, no. 4, pp. 1–16. (In Russ.)Бурмистрова О.Н., Просужих А.А., Хитров Е.Г., Куницкая О.А., Лунева Е.Н. Теоретические исследования производительности форвардеров при ограничениях воздействия на почвогрунты // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2021. № 3 (381). С. 101–116.Burmistrova O.N., Prosuzhikh A.A., Khitrov E.G., Kunitskaia O.A., Luneva E.N. Teoreticheskie issledovaniia proizvoditelnosti forvarderov pri ogranicheniiakh vozdeistviia na pochvogrunty [Theoretical studies of the performance of forwarders with limited impact on soils]. Izvestiia vysshikh uchebnykh zavedenii. Lesnoi zhurnal, 2021, no. 3 (381), pp. 101–116. (In Russ.)Егорин А.А., Петросян С.С., Андронов А.В., Хитров Е.Г., Степанищева М.В. Анализ эксплуатационных характеристик современных харвестеров // Системы. Методы. Технологии. 2021. № 4 (52). С. 127–131.Egorin A.A., Petrosian S.S., Andronov A.V., Khitrov E.G., Stepanishcheva M.V. Analiz ekspluatatsionnykh kharakteristik sovremennykh kharvesterov [Analysis of the performance characteristics of modern harvesters]. Sistemy. Metody. Tekhnologii, 2021, no. 4 (52), pp. 127–131. (In Russ.)Кочегаров В.Г., Бит Ю.А., Меньшиков В.Н. Технология и машин лесосечных работ. М.: Лесн. пром-сть, 1990. 387 с.Kochegarov V.G., Bit Iu.A., Menshikov V.N. Tekhnologiia i mashini lesosechnykh rabot [Technology and machines of logging operations]./ M.: Lesnaia promyshlennost, 1990. 387 p. (In Russ.)Хитров Е.Г., Хахина А.М., Лухминский В.А., Казаков Д.П. Исследование связи конусного индекса и модуля деформации различных типов грунтов // Resources and Technology. 2017. Vol. 14, no. 4. P. 1–16.Khitrov E.G., Khakhina A.M., Lukhminskii V.A., Kazakov D.P. Issledovanie sviazi konusnogo indeksa i modulia deformatsii razlichnykh tipov gruntov [Investigation of the relationship between the cone index and the modulus of deformation of various types of soils]. Resources and Technology, 2017, vol. 14, no. 4., pp. 1–16. (In Russ.)Хитров Е.Г., Котенев Е.В., Андронов А.В., Тарадин Г.С., Божбов В.Е. Теоретический расчет несущей способности связного грунта по конусному индексу и механическим свойствам // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2019. № 226. С. 111–123.Khitrov E.G., Kotenev E.V., Andronov A.V., Taradin G.S., Bozhbov V.E. Teoreticheskii raschet nesushchei sposobnosti sviaznogo grunta po konusnomu indeksu i mekhanicheskim svoistvam [Theoretical calculation of the bearing capacity of cohesive soil from the cone index and mechanical properties]. Izvestiia Sankt-Peterburgskoi lesotekhnicheskoi akademii, 2019, iss. 226, pp. 111–123. (In Russ.)Хитров Е.Г., Андронов А.В., Ильюшенко Д.А. Характеристики современных лесозаготовительных машин (v2.0) // Свидетельство о регистрации базы данных 2020620805, 19.05.2020. Заявка № 2020620541 от 26.03.2020.Khitrov E.G., Andronov A.V., Iliushenko D.A. Kharakteristiki sovremennykh lesozagotovitelnykh mashin (v2.0) [Characteristics of modern forest machines (v2.0)] // Database registration certificate 2020620805, 19.05.2020. Application No. 2020620541 dated 26.03.2020. (In Russ.)Хитров Е.Г., Котенев Е.В., Андронов А.В., Чжан С.А., Никифорова В.А. Исследование экологичности и вопросы сертификации движителей лесных машин // Системы. Методы. Технологии. 2020. № 2 (46). С. 100–105.Khitrov E.G., Kotenev E.V., Andronov A.V., Chzhan S.A., Nikiforova V.A. Issledovanie ekologichnosti i voprosy sertifikatsii dvizhitelei lesnykh mashin [Research of environmental friendliness and issues of certification of movers of forest machines]. Sistemy. Metody. Tekhnologii, 2020, no. 2 (46), pp. 100–105. (In Russ.)Хитров Е.Г., Андронов А.В., Хахина А.М., Григорьев Г.В. Математические модели взаимодействия движителей машин с грунтами (обзор) // Resources and Technology. 2020. Vol. 17, no. 4. P. 15–64.Khitrov E.G., Andronov A.V., Khakhina A.M., Grigorev G.V. Matematicheskie modeli vzaimodeistviia dvizhitelei mashin s gruntami (obzor) [Mathematical models of the interaction of machine propulsors with soils (review)]. Resources and Technology, 2020, vol. 17, no. 4, pp. 15–64. (In Russ.)Хитров Е.Г., Просужих А.А., Рудов С.Е., Куницкая О.А., Григорьев И.В. Исследование взаимосвязей свойств почвогрунтов как опорных поверхностей движения лесных машин // Resources and Technology. 2020. Vol. 17, no. 2. P. 45–79.Khitrov E.G., Prosuzhikh A.A., Rudov S.E., Kunitskaia O.A., Grigorev I.V. Issledovanie vzaimosviazei svoistv pochvogruntov kak opornykh poverkhnostei dvizheniia lesnykh mashin [Study of the relationship between the properties of soils as supporting surfaces for the movement of forest machines]. Resources and Technology, 2020, vol. 17, no. 2, pp. 45–79. (In Russ.)Хитров Е.Г., Андронов А.В., Егорин А.А., Петросян С.С. Мультифакторная классификация современных форвардеров // Свидетельство о регистрации базы данных 2021623079, 21.12.2021. Заявка № 2021623059 от 14.12.2021.Khitrov E.G., Andronov A.V., Egorin A.A., Petrosian S.S. Multifaktornaia klassifikatsiia sovremennykh forvarderov [Multifactor classification of modern forwarders]. Database registration certificate 2021623079, 12/21/2021. Application No. 2021623059 dated 12/14/2021. (In Russ.)Хитров Е.Г., Андронов А.В., Егорин А.А., Петросян С.С. Мультифакторная классификация современных харвестеров // Свидетельство о регистрации базы данных 2021623080, 21.12.2021. Заявка № 2021623058 от 14.12.2021.Khitrov E.G., Andronov A.V., Egorin A.A., Petrosian S.S. Multifaktornaia klassifikatsiia sovremennykh kharvesterov [Multifactor classification of modern harvesters]. Database registration certificate 2021623080, 12/21/2021. Application No. 2021623058 dated 12/14/2021. (In Russ.)Хитров Е.Г., Андронов А.В., Хахина А.М., Григорьев Г.В. Комплексная оценка показателей взаимодействия движителей машин с лесными грунтами на базе методов теории движения транспорта в условиях бездорожья // Resources and Technology. 2021. Vol. 18, no. 1. P. 1–52.Khitrov E.G., Andronov A.V., Khakhina A.M., Grigorev G.V. Kompleksnaia otsenka pokazatelei vzaimodeistviia dvizhitelei mashin s lesnymi gruntami na baze metodov teorii dvizheniia transporta v usloviiakh bezdorozhia [Comprehensive assessment of indicators of the interaction of machine propulsors with forest soils based on the methods of the theory of traffic in off-road conditions]. Resources and Technology, 2021, vol. 18, no. 1, pp. 1–52. (In Russ.)Grigorev I., Ivanov V., Gasparian G., Nikiforova A., Khitrov E. Softwood harvesting and processing problem in Russian Federation // 14th INTERNATIONAL MULTIDISCIPLINARY SCIENTIFIC GEOCONFERENCE SGEM 2014. Sofia, 2014. С. 443–446.Grigorev I., Ivanov V., Gasparian G., Nikiforova A., Khitrov E. Softwood harvesting and processing problem in Russian Federation. 14th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM, 2014. Sofia, 2014, pp. 443–446.Khitrov E., Ivanov V., Stepanishcheva M., Kochnev A. Linking the deformation moduli and cone indices of forest and peatland soils // 18th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2018. Conference proceedings. 2018. С. 297–304.Khitrov E., Ivanov V., Stepanishcheva M., Kochnev A. Linking the deformation moduli and cone indices of forest and peatland soils [Linking the deformation moduli and cone indices of forest and peatland soils]. 18th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2018. Conference proceedings. 2018. pp. 297-304. (In Russ.)Khitrov E.G., Andronov A.V. Bearing floatation of forest machines (theoretical calculation) // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 108, Development, Research, Certification. Сер. «108th International Scientific and Technical Conference of the Association of Automotive Engineers "Intelligent Car Systems: Development, Research, Certification». 2019. С. 012020.Khitrov E.G., Andronov A.V. Bearing floatation of forest machines (theoretical calculation). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 108, Development, Research, Certification. Ser. «108th International Scientific and Technical Conference of the Association of Automotive Engineers “Intelligent Car Systems: Development, Research, Certification”», 2019. 012020.Khitrov E.G., Andronov A.V., Martynov B.G., Spiridonov S.V. Interrelations of various soil types mechanical properties // Journal of Physics: Conference Series. 2019. С. 012032.Khitrov E.G., Andronov A.V., Martynov B.G., Spiridonov S.V. Interrelations of various soil types mechanical properties. Journal of Physics: Conference Seriepp. 2019. 012032.Tigercat company official website: https://www.tigercat.com/products/skidders/ (дата обращения: 25.02.2022).Tigercat company official website: https://www.tigercat.com/products/skidders/ (date of access: 25.02.2022]Weiler company official website: https://www.weilerforestry.com/equipment/wheel-skidders/s250 (дата обращения: 25.02.2022).Weiler company official website: https://www.weilerforestry.com/equipment/wheel-skidders/s250 (date of access: 25.02.2022).John Deere company official website: https://www.deere.com/en/skidders/ (дата обращения: 25.02.2022).John Deere company official website: https://www.deere.com/en/skidders/ (date of access: 25.02.2022).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.