Математическое моделирование и классификация технических средств для сбора порубочных остатков

Технологический процесс удаления нежелательной древесно-кустарниковой растительности с территорий ряда инфраструктурных объектов нередко предусматривает технологическую операцию сгребания и/или сбора порубочных остатков механизированным способом с помощью таких средств механизации, как лесные грабли. Ввиду многообразия указанных технических средств (различающихся по назначению, области применения, способам агрегатирования с базовым транспортным средством, а также конструктивным особенностям) их классификация по некоторым классификационным признакам (в частности – ширине захвата и густоте) затруднена ввиду значительного влияния субъективной составляющей, оказывающей воздействие на непосредственное отнесение классифицируемых лесных граблей к тому или иному элементу соответствующего классификационного ряда. На основе анализа основных конструктивных параметров более 500 моделей лесных граблей отечественного и зарубежного производства установлена система уравнений, описывающих положение границ характерных зон распределения ширины захвата лесных граблей от количества их зубьев. Для оценки ширины захвата лесных граблей в качестве классификационного признака предложено использовать критерий удельной ширины граблей, определяемый как функция соотношения ширины захвата граблей и ширины одного зуба. Для оценки густоты распределения зубьев лесных граблей по ширине их захвата в качестве классификационного признака предложено использовать критерий густоты зубьев, учитывающий соотношение интервала между двумя соседними зубьями и ширины лесных граблей, предложены граничные значения данного критерия. Показаны результаты математического моделирования критической (минимальной) ширины лесных граблей в зависимости от их количества зубьев и ширины одного зуба, характеризующие момент перехода лесных граблей в категорию «лесные щётки». Рассмотренная в работе математическая модель позволяет с достаточной степенью точности выполнить классификацию лесных граблей в части разделения существующих и/или перспективных технических средств для сбора и сгребания порубочных остатков по таким классификационным признакам, как «ширина граблей» и «густота распределения зубьев».

1. Бартенев И.М., Драпалюк М.В., Казаков В.И. Совершенствование технологий и средств механизации лесовосстановления: монография. М: ФЛИНТА-Наука, 2013. 208 с.

2. Базаров С.М., Беленький Ю.И., Свойкин Ф.В., Свойкин В.Ф., Бальде Т.М.Д. Системный анализ технологической эффективности производства сортиментов на базе ВСРМ // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2020. № 233. С. 177-188. DOI: 10.21266/2079-4304.2020.233.177-188.

3. Глинский В.В., Ионин В. Г. Статистический анализ. М.: Инфра-М, 2002. 240 с.

4. Михайлов К.Л., Гущин В.А., Тараканов А.М. Организация сбора и переработки лесосечных отходов и дров на лесосеке // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2016. № 6 (354). С. 98–109. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.6.98

5. Мясищев Д.Г. Потенциал малой механизации в лесохозяйственных технологических процессах // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2018. № 1 (361). С. 70–79. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.1.70

6. Патякин В.И. и др. Технология и машины лесосечных работ: учебник / под ред. В.И. Патякина. СПб.: СПбГЛТУ, 2012. 362 с.

7. Силаев Г.В. Машины и механизмы в лесном и лесопарковом хозяйстве. В 2 ч. Ч. 2. М.: Изд-во Юрайт, 2020. 229 с.

8. Шегельман И.Р., Скрыпник В.И., Галактионов О.Н. Техническое оснащение современных лесозаготовок. СПб.: ПРОФИ-ИНФОРМ, 2005. 344 с.

9. Сюнёв В.С. Энергетическое использование древесной биомассы: заготовка, транспортировка, переработка и сжигание: учеб. пособие. Петрозаводск: Издательство ПетрГУ, 2014. 123 с.

10. Coleman G.R.Y., Stead A., Rigter M.P., Xu Z., Brooker G.M., Sukkarieh S., Walsh M.J. Using energy requirements to compare the suitability of alternative methods for broadcast and site-specific weed control // Weed Technology. Vol. 33. Iss. 4. 1 August 2019. Р. 633–650. DOI: 10.1017/wet.2019.32

11. Ersson B.T., Platonov A., Zimarin S.V. Analysis of the information content of tenders for the removal of unwanted vegetation // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Forestry Forum «Forest ecosystems as global resource of the biosphere: calls, threats, solutions». 2020. С. 012022. DOI: 10.1088/1755-1315/595/1/012022.

12. Karpachev S.P., Zaprudnov V.I., Bykovskiy M.A., Karpacheva I.P. Simulation studies on line intersect sampling of residues left after cut-to-length logging // Croatian Journal of Forest Engineering. 2020. Vol. 41. no 1. pp. 95-107. DOI: 10.5552/crojfe.2020.531

13. Yoshida T. Concepts Constituting Performance-Based Contracting for Road Maintenance and Multiple Effects of it // Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. F4 (Construction and Management). 2012. Vol. 69, no 3. P. 176–189. DOI: 10.2208/jscejcm.69.176