ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Статья посвящена актуальным исследованиям состояния и закономерностям роста основных древесных пород (62-летних вяза приземистого и ясеня ланцетного), применяемых в защитном лесоразведении сухостепной и полупустынной зон РФ. Авторы представили аналитический обзор, согласно которому положительное влияние на рост, повышение устойчивости лесных полос к болезням (где графиоз - главная причина, сдерживающая широкое использование вяза) и вредителям оказывает улучшение водного режима почвы. Целью исследований было установление закономерностей роста вяза приземистого и ясеня ланцетного в полезащитных лесных полосах орошаемого сухостепного Заволжья, расположенных по периметру орошаемого участка. В основе исследований был опыт на 4 пробных площадях лесных полос, размещенных в зависимости от их удаленности относительно оросительного канала, где из-за изношенности облицовки наблюдаются значительные потери воды на фильтрацию через дно и стенки канала, оказывающие влияние на рост и развитие древесных пород. Насаждения изучались методами лесной таксации согласно ОСТ 56-69-83, методике ВНИАЛМИ и учебному пособию Санкт-Петербургского лесотехнического университета. Отдельные таксационные показатели изучались по К. К. Высоцкому, С. С. Пятницкому. Экспериментами выявлен опережающий рост вяза и ясеня в лесных полосах по мере приближения к оросительному каналу. На расстоянии 50 и 150 м от канала корнедоступные почвенные влагозапасы, за многолетний период исследования, составили 75-70% наименьшей влагоемкости (НВ), соответственно 750 и 1300 м - 55-50%, при значении влажности завядания 48% НВ. Снижение влажности почвы - результат меньшего поступления воды с фильтрационными потерями из оросительного канала в виде верховодки. В зависимости от расстояния до канала показатель напряженности роста у вяза ниже чем у ясеня до 59,5%, а продуктивность камбиальной ткани выше до 26,5%. Бонитет вяза и ясеня увеличивается на класс и более при приближении лесной полосы к каналу. При улучшении водного питания у вяза было отмечено отсутствие графиоза. Коэффициенты детерминации связи роста в высоту вяза и ясеня, произрастающих в лесных полосах, показателями возраста, напряженности роста, продуктивности камбия составили 0,96-0,97, что указывает на тесную взаимосвязь. Авторы рекомендуют использовать вяз приземистый и ясень ланцетный (в качестве главной породы) в защитных лесных насаждениях сухостепной зоны, особенно на орошаемых землях по схеме смешения Ял-Вп-Вп-Ял, вместо существующей Вп-Ял-Вп-Ял-Вп-Ял.
Для условий лесосек с избыточным увлажнением почв важно определить возможности их защиты хворостяной подушкой из порубочных остатков, укладываемых на волоки, при разработке низкобонитетных древостоев. Это необходимо для корректировки технологических параметров разработки лесосек в северной подзоне тайги (Архангельская область) в связи с уязвимостью почвенно-растительного покрова. В пределах лесосеки, разрабатываемой комплексом лесозаготовительной техники, подобрали участки с 4 проездами форвардера, груженого 20 м3 еловых и березовых сортиментов. Исходный участок леса представлен ельником черничным V класса бонитета, состава 8Е2Б+С, произрастающим на почвах с двучленными отложениями (верх профиля - супесчаный, низ - тяжелосуглинистый). Провели детальное изучение строения колей, вскрывали почвогрунт и делали описание горизонтов/слоев почвы, определили влажность, твердость и плотность сложения в толще 0-20 см. В качестве контроля отбирали подобные образцы на пасеке. В камеральных условиях определили плотность твердой фазы и рассчитали скважности общую и аэрации (F). Установили, что применение порубочных остатков в объеме 0,008 м3/м2, что характерно для данного типа леса, при минимальном числе проездов техники не исключает негативных последствий повреждения почвенно-растительного покрова, однако способно минимизировать их. Прежде всего, исключается образование колейности в местах проезда груженой техники. Негативное воздействие проявляется в уплотнении лесной подстилки, однако хворостяная подушка из порубочных остатков предохраняет 20-сантиметровую толщу почвы от уплотнения и нарушения водно-воздушного режима, по сравнению с колеями, формирующимися при проезде по непокрытым хворостяной подушкой волокам. При большем числе проездов имеющейся толщи порубочных остатков может не хватить, и повреждения могут быть выше.
Установлено, что индексы CVP и ГТК, определяющие потенциальную продуктивность растительного покрова, в том числе и лесов, на изучаемой территории имеют высокую годичную изменчивость для всех рассмотренных районов. Средние коэффициенты вариации индексов CVP и ГТК равны 38,5 и 48,4%, соответственно. Изучение изменений индексов по годам показало наличие линейной тенденции (тренда) к их увеличению за изучаемый период. Более выражена тенденция к увеличению индекса CVP. Графики изменений индексов показали наличие значительных случайных колебаний (отклонений) индексов от трендов. Случайный характер колебаний проверен с помощью медианного теста. Для расчетов потенциального прироста древесной растительности на основе литературных данных получено уравнение связи величины прироста и индекса CVP с высоким коэффициентом детерминации, равным 94,5%. С помощью этого уравнения проведены расчеты потенциального прироста древесной растительности для всех районов на изучаемой территории. Расчеты показали, что в результате высокой изменчивости индексов CVP и ГТК по годам изучаемого периода (1995-2021 гг.) потенциальная продуктивность лесов на изучаемой территории составляет в среднем 0,7 м3/га-год. В благоприятные годы максимальные значения прироста могут достигать 1,5 м3/га-год, а в неблагоприятные прирост может падать до нуля, ставя таким образом древесную растительность на грань выживания. Установлена прямая пропорциональная связь между величинами индексов CVP и ГТК с коэффициентом детерминации 86,0% для изучаемой территории, что позволяет использовать один индекс вместо другого в случае такой необходимости. В целом, гидротермические условия для роста лесов в районе г. Эрбиль следует оценить как неблагоприятные.
Состояние дубовых лесов Среднего Поволжья ухудшается на протяжении многих десятилетий. Биологическая устойчивость, продуктивность и качество дубовых насаждений снижаются из-за значительного воздействия комплекса неблагоприятных природно-климатических факторов (морозы, засуха, вредители, дикие животные и т. д.), а также последствий недостаточно эффективной хозяйственной деятельности. В данной статье представлены материалы и результаты исследований по Государственному заданию Рослесхоза, выполнявшихся в 2018-2021 годах филиалом Всероссийского научно-исследовательского института лесоводства и механизации лесного хозяйства (ФБУ ВНИИЛМ) «Восточно-Европейская лесная опытная станция». Цель исследования - выявление эффективных и разработка инновационных и усовершенствованных технологий в процессе лесовосстановления дубовых насаждений, прореживания, защиты от вредителей, диких животных и пожаров для выращивания качественных и устойчивых дубовых насаждений в Среднем Поволжье. В работе представлены опытно-производственные объекты (всего 26 общей площадью 177,4 га) с плантациями дуба искусственного и естественного происхождения в возрасте 21-37 лет, созданные в период 1983-1999 гг. и сформированные под руководством сотрудников станции на вырубках и на участках реконструкции погибших дубрав с применением различных методов и технологий лесовосстановления и ухода за дубравами на территории республик Чувашия и Татарстан. Результатом исследований являются инновационные и усовершенствованные технологии и методы ведения лесного хозяйства в дубравах, а также рекомендации для их использования в лесах Среднего Поволжья.
Важное значение для шмелей рода Bombus (Hymenoptera: Apidae), как насекомых-антофилов с растянутым периодом жизни семьи, является формирование такого фенологического календаря, который позволяет шмелям различных видов и обитателям разнообразных экотопов приспособиться к трофическому использованию произрастающих там растений. Анализ многолетних рядов фенонаблюдений показал: самая ранняя фиксированная дата вылета шмелей для западной и центральной частей Ленинградской области за период наблюдений с 1925 по 2023 годы - 3 апреля (Тосненский район), самая поздняя - 26 мая (Подпорожский район). Средние даты вылета лежат в интервале от 22 апреля до 11 мая. Самые поздние вылеты в пунктах наблюдений фиксировались в период с 5 мая по 26 мая. Интервал между самым ранним и самым поздним сроком вылета шмелей в разных пунктах наблюдений изменяется от 14 до 40 суток. Среднее значение этого интервала составляет 29,67 суток. Высокий и средний уровень зависимости сроков выхода шмелей из зимней диапаузы показан для широтной характеристики (бореальности) ареала обитания, влияние долготной характеристики (континентальности) ареала обитания имеет большей частью слабый уровень влияния на сроки вылета перезимовавших самок шмелей. Средний уровень зависимости от долготы отмечен только по средним срокам вылета (r=0,529, р = 0,615). Зависимость сроков вылета от высоты местности над уровнем моря не выявлена.
Опытные комплексные рубки проводились в разновозрастных сосняках в 1984 г., через 17 лет после устройства каналов на верховом торфянике. Удалялась старовозрастная часть древостоя, в молодой части проводилось разреживание. В год проведения рубок подрост сосны имелся на всех участках в количестве 7-10 тыс. экз./га. В течение последующих 15 лет (к 1999 г.) количество подроста сосны уменьшилось до 0,2-3,3 тыс. экз./га. Еще через 15 лет (2014 г.) подрост сосны полностью перешел в отпад. По-видимому, основной причиной явилась усилившаяся конкуренция за свет и питательные вещества почвы со стороны интенсивно растущего древостоя. Подрост берёзы сформировался через 15 лет после рубок на всех участках в количестве 0,4-4 тыс. экз./га. Еще через 15 лет (2014 г.) густота березы на большинстве участков возросла до 2-5 тыс. экз./га, и к настоящему времени (2023 г.) это количество почти не изменилось. Тем самым подтверждается, что молодое поколение березы лучше адаптируется к новым условиям на осушаемых объектах по сравнению с сосной. Больше подроста березы у каналов, где лучше световой и питательный режим. Подрост ели в год проведения рубок встречался единично. К 1999 г. густота подроста ели на отдельных участках составляла 0,1-0,4 тыс. экз./га, и в дальнейшем почти не увеличивалась. Несмотря на крайне незначительное количество елового подроста и его неравномерное распределение по площади, за последние 15-25 лет практически отсутствует его отпад.
Представлены результаты 50-летних испытаний различных видов лиственницы в географических культурах Ломоносовского лесничества Ленинградской области. На объекте к настоящему времени сохранились семенные потомства 14 климатипов со следующей видовой принадлежностью: Larix decidua Mill., L. archangelica Laws., L. sibirica Ledeb., L. dahurica Laws., L. amurensis Kolesn. ex Dylis, L. kamtschatica (Rupr.) Carriere, L. komarovii Kolesn. и L. principis-rupprechtii Mayr. Выполнена оценка сохранности, состояния, роста потомств, и отмечены их генеративные особенности. На основании полученных данных сделан вывод, что потомство Larix principis-rupprechtii происхождением из северной части Сахалинской области является лидером по сохранности (33%), продуктивности (352 м3/га) и репродуктивной способности. Второй и третий ранги занимают соответственно потомства происхождением из Челябинской (L. archangelica, L. sibirica и их гибридные формы) и Читинской (L. dahurica) областей. Единичные особи остались в потомствах L. decidua из Республики Латвия и L. sibirica из Красноярского края. При интродукции лиственницы в Ленинградскую область важно принимать во внимание особенности географического происхождения климатипов. Удалённость мест заготовки семян от района использования в направлении «запад-восток» не имеет большого значения; но в направлении «север-юг» не рекомендуется разница более чем на 4° в направлении «север» и 6-8° - «юг». Очень большое значение имеет высота над уровнем моря, тепло- и влагообеспеченность в районе происхождения семян. Данный опыт показал возможность создания смешанных культур лиственницы с елью при густоте посадки около 2 тыс. шт./га.
Усадьба Елисеевой-Фоминой является уникальным для Ленинградской области примером усадебной архитектуры с ярко выраженной эстетикой модерна первого - начала второго десятилетия XX века, выступающей по своим стилевым характеристикам как символ нового времени, воплощение общественных перемен. В исторической перспективе она представляла собой загородный усадебный комплекс, увязанный с природным ландшафтом и имеющий достаточно развитую планировочную структуру и разнообразные вспомогательные и хозяйственные постройки. До настоящего времени сохранились усадебный дом и церковь. Данные здания являются уникальными по своей архитектуре, выдержаны в духе начала XX века, обладают яркими признаками стилевой принадлежности. Главный дом усадьбы в настоящее время находится в состоянии восстановления новым собственником и требует проведения дальнейших работ по сохранению объекта культурного наследия. Оставшаяся парковая территория усадьбы нуждается в реставрации и восстановлении. Проведённый анализ архивных планов и натурное обследование территории выявили, что формировавшаяся последовательно планировочная структура комплекса мызы сохранилась достаточно хорошо и просматривается на местности. Окружающий ландшафт усадьбы мало искажен, но требует ухода, так как не везде сохранились аллеи вдоль дорог, часть территорий заросла. В настоящее время еще возможно предпринять меры для сохранения восприятия ансамбля и его объектов в характерной и подлинной исторической среде, сохранения духа места загородной усадьбы Санкт- Петербургской губернии начала XX века. Сочетание уникальных природных условий прибрежной зоны реки Оредеж, сохранившихся парковых насаждений и памятников архитектуры и истории могли бы сделать усадебно-парковый комплекс «Белогорка» привлекательным местом для отдыха и экскурсий.
Представлены материалы по оценке количественных характеристик основных видов полезных растений в высокопродуктивных ельниках Охтинского участкового лесничества Учебно-опытного лесничества Ленинградской области. Цель исследования - оценка потенциальных сырьевых ресурсов в высокопродуктивных ельниках. Установлены видовой состав, встречаемость, проективное покрытие и фитомасса растений, имеющих сырьевое значение. Показано, что в зависимости от характеристик доминанта и эдификатора видовой состав и количественные характеристики сырьевых растений в живом напочвенном покрове различаются существенным образом. Густота древостоя и сомкнутость крон - основные факторы, от которых зависят видовой состав, встречаемость, проективное покрытие и фитомасса растений в составе живого напочвенного покрова. При сомкнутости крон 89% и густоте древостоя около 1,1 тыс./га под пологом ельника кисличного зафиксировано 14 видов сосудистых растений, а при сомкнутости крон 73% и густоте древостоя 745 экз./га - 25 видов. В составе мохово-лишайникового яруса и на первом, и на втором опытных участках выявлено несколько видов мхов, относящихся к классу листостебельных мхов - дикранумы, мох Шребера, ритидиумы, кукушкин лен. Сырьевое значение имеют 12 видов под пологом густого ельника и 20 видов - под пологом изреженного ельника. По величине встречаемости и проективному покрытию к преобладающим видам отнесены кислица, майник, щитовник. По фитомассе доминируют зеленые мхи и щитовники. Полученные результаты могут быть использованы для пополнения базы данных по сырьевым растениям и видовому разнообразию коренных ельников таежной зоны европейской части России.
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВОК
В физической модели процесса теплопроводности анализируется роль скорости, с которой в сплошной среде распространяется энергия. На базе общего определения вектора плотности энергии даётся основное определение вектора плотности теплового потока и выводится формула для определения объёмной плотности энергии, переносимой за счёт теплопроводности. Для общего случая выводится формула расчёта распределения локальной поверхностной плотности теплового потока на произвольной поверхности, принадлежащей телу, при известном поле вектора плотности теплового потока.
В современном лесном хозяйстве, акцентирующем внимание на устойчивом использовании ресурсов, ключевым становится внедрение информационных технологий, обеспечивающих точную оценку лесных ресурсов для обеспечения эффективного управления, заготовки и переработки. Исследование фокусируется на разработке метода распознавания стволов деревьев с применением современных технологических решений. Применение технологий искусственного интеллекта (ИИ) значительно трансформировало подходы к измерению и анализу физических объектов, предлагая методы автоматизации оценки размеров и характеристик деревьев с повышенной точностью и эффективностью. Исследование подчеркивает, что оптимальные условия для проведения замеров с использованием специализированных технических средств предполагают низкую плотность древостоя и отсутствие обильного подроста и подлеска. Анализ показывает, что интеграция алгоритмов ИИ в процессы сбора и анализа данных обеспечивает высокую точность и надежность измерений, сравнимую с традиционными ручными методами, демонстрируя таким образом свой потенциал практического применения. В работе обозначена проблема идентификации отдельных деревьев при их плотном расположении, когда система может ошибочно воспринимать несколько стволов как единый объект, что мешает точному измерению диаметров. Для дальнейшего улучшения точности и надежности измерений рекомендуется использование беспилотных летательных аппаратов для сбора визуальных данных с разных ракурсов, развитие и оптимизация алгоритмов ИИ, а также проведение исследований на расширенном объеме данных, что поможет адаптировать технологии ИИ к разнообразным условиям лесных экосистем.
Разработана динамическая модель системы «Оператор – валочно-пакетирующая машина - предмет труда - дерево». Математическое описание составлено в форме уравнения Лагранжа 2-го рода. Система уравнений решена относительно упругой деформации спинки сидения оператора методом Рунге-Кутта, с помощью среды программирования MathCAD. Апробация модели осуществлена на примере серийно выпускаемых валочно-пакетирующих машин ЛП-19А.
Работа посвящена обоснованию необходимости качественного проведения заключительных лесосечных работ как элемента технологии лесозаготовительных производств в контексте их влияния на экологию леса и лесовосстановление, а также анализу практики заключительных лесосечных работ в условиях лесничеств Северо-Запада Российской Федерации. Действующие нормативные документы в области лесного хозяйства и лесной промышленности однозначно определяют необходимость заключительных лесосечных работ, в том числе, очистки лесосек. Тем не менее, как в научном сообществе, так и среди специалистов-практиков в области лесного хозяйства и лесной промышленности нет единого мнения относительно необходимости работ по очистке лесосек. Существование различных мнений, как в научном сообществе, так и среди специалистов-практиков в области лесного хозяйства и лесной промышленности относительно необходимости и технологических особенностей заключительных лесосечных работ, в том числе, очистки лесосек, определяет необходимость проведения дальнейших научных исследований на данную тему. При определении направления дальнейших научных исследований в отношении заключительных лесосечных работ как части мероприятий по охране объектов животного мира и среды их обитания и интеграции таких мероприятий в систему технологий лесозаготовительного производства считаем возможным классифицировать ряд способов очистки лесосек как биотехнические способы очистки лесосек. Это, например, такой способ очистки лесосек, как сбор порубочных остатков в кучи и валы с оставлением их на месте для перегнивания и для подкормки диких животных в зимний период. Соблюдение требований по своевременной и качественной очистке лесосек позволит существенно сократить расходы на лесовосстановление примерно на 10-15%.
В статье приводится анализ частоты колебаний вертикально удерживаемого дерева разной высоты на виброподвесе, который позволяет определить условия, при которых вертикальное дерево сохранит свою устойчивость. Были рассмотрены механические системы в виде математического и физического перевернутых маятников. В расчете при максимальной идеализации вся масса вертикально удерживаемого дерева была сосредоточена в его центре тяжести. В расчете на основе физического маятника в первом случае идеализация дерева была проведена в виде равномерного распределения массы ствола и вершины дерева по высоте, во втором случае рассматривалась система с известным моментом инерции дерева при валке относительно его спила. Проведенный анализ показал, что оптимальные значения частоты колебаний деревьев различной высоты - у системы на основе физического маятника с известным моментом инерции относительно спила. Например, для деревьев высотой от 6 до 18 м при максимальной амплитуде колебаний 0,4 значения минимально необходимых колебаний варьируются от 12,2 Гц до 21,2 Гц, что на 21% меньше значений расчета на основе физического маятника в виде однородного стержня или на 26 % меньше значений расчета системы на основе математического маятника. Также полученные графики частоты колебаний показывают, что при амплитуде колебаний начиная от 0,4 м и выше разница частоты колебаний деревьев различной высоты становится минимальной, и появляется возможность подбора на практике элементов вибропривода для деревьев различных параметров.
Строительство лесовозных автомобильных дорог должно обеспечивать нормативные качественные показатели дорожных одежд при минимальной стоимости работ. Традиционно дорожные одежды устраивают из инертных материалов: щебеня и песка. Сложные природные условия лесной зоны и высокие транспортные нагрузки требуют использования значительных объемов инертных материалов, при этом затраты на их транспортировку существенно увеличивают общую стоимость работ. Эффективной технологией в условиях лесной зоны является строительство дорожных одежд из фиброцементогрунта, получаемого при смешении местного природного грунта с добавками портландцемента, волокон фибры и воды. В сравнении с объемами использования инертных материалов, содержание добавок в составе фиброцементогрунтовых смесей является незначительным, что является преимуществом для снижения транспортных расходов и стоимости работ в целом. Для оценки технико-экономической эффективности рассчитаны параметры конструкций и объемы работ по устройству двух равнопрочных дорожных одежд: из фиброцементогрунта и из инертных материалов (щебня и песка), лесовозной автомобильной дороги III-л категории, протяженностью 1 км. Произведены расчеты и составлены поверхности отклика сметной стоимости строительства данных конструкций дорожных одежд в зависимости от различной дальности возки используемых дорожно-строительных материалов. На основании результатов исследований определено, что параметры транспортно-логистической схемы доставки материалов существенно влияют на транспортные расходы и общую сметную стоимость строительства. При средней дальности возки до 30 км, сметная стоимость устройства фиброцементогрунтовых дорожных одежд практически одинакова по сравнению с использованием инертных материалов. При увеличении дальности возки дорожно-строительных материалов более 30 км, применение фиброцементогрунтовых дорожных одежд экономически эффективно, относительно равнопрочных конструкций из щебня и песка. Разработаны номограммы определения стоимости работ по устройству дорожных одежд в зависимости от расстояния возки дорожно-строительных материалов для оперативной оценки технико-экономической эффективности строительства лесовозных автомобильных дорог из фиброцементогрунта.
В статье представлены материалы по особенностям управления манипуляторов валочно-пакетирующих машин ЛП-19 и John Deere серии 800М. Данные машины оборудованы специальными устройствами - валочными головками с фрезой и накопителем. Особенностью работы машин с таким навесным оборудованием является необходимость контроля за положением фрезы в процессе срезания деревьев. Для наиболее эффективной работы оператору необходимо вести фрезу параллельно земле, с небольшим отклонением «на себя». Так как накопитель позволяет поочередно срезать несколько деревьев, оператору неудобно управлять положением стойки валочной головки, стрелой и рукоятью. Для этого, ВПМ ЛП-19 оборудовали дивертором - устройством, соединяющим гидравлический цилиндры стрелы и рукояти в одну линию. При этом оператор машины имеет возможность одной рукой управлять плоскопараллельным движением манипулятора, а второй - корректировать наклон стойки валочной головки. Управление упрощается. Нашей задачей является сравнение ВПМ ЛП-19 и John Deere серии 800М с точки зрения возможности применения дивертора на второй машине. Для этого мы выполнили анализ кинематической схемы манипуляторов и расположения гидроцилиндров. Учтено количество гидроцилиндров, используемых для привода стрелы и рукояти. Определен порядок их работы. Определены объемы поршневых и штоковых полостей. Разработана методика расчета кинематики шарнирно-сочлененного манипулятора валочно-пакетирующей машины. Решена прямая и обратная задача. Определены условия плоскопараллельного движения валочной головки с фрезой для ВПМ ЛП-19 и John Deere серии 800М. Предложен способ обеспечения плоскопараллельного движения валочной головки с фрезой для ВПМ John Deere серии 800М.
В Российской Федерации значительная часть территории лесного фонда расположена на вечной мерзлоте. К таким территориям относятся: Республика Саха (Якутия), Республика Коми, Магаданская область, Ямало-Ненецкий автономный округ, Чукотский автономный округ, Мурманская область, значительные территории Сибири и Дальнего Востока. 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, на базе колесных лесных машин. В статье представлена оценка технологических свойств оттаивающих почвогрунтов под нагрузкой от движителя лесной машины, позволяющая произвести обоснованную оценку одного из совокупности технологических свойств различных участков массивов оттаивающих почвогрунтов - их прочности на одноосное сжатие - под нагрузкой от действия лесной машины или трелевочной системы на ее базе на склонах вблизи с границей зоны вечной мерзлоты. Эффективный учет выявленных закономерностей возможен на базе сбора и обработки данных геологических, в первую очередь, гидрогеологических исследований физико-механических свойств и состояний почвогрунтов, слагающих краевую часть поверхности склона.
ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ, ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЕРЕВОПЕРЕРАБОТКИ
В сушильных частях бумаго- и картоноделателных машин применяют две схемы расположения блоков ротаметров систем циркуляционной смазки подшипников. Компактная схема имеет два блока ротаметров (по одному с лицевой и приводной сторон машины). Распределенная по приводным группам сушильной части схема имеет восемь блоков ротаметров (по два блока на каждую группу по приводу). Схемы расположения блоков ротаметров отличаются разной длиной труб малого диаметра (4-7 мм) подачи масла от ротаметров до подшипников. Влияние длины и диаметра труб подачи масла от ротаметров к подшипникам на мощность привода насоса не изучено. Цель работы состоит в определении влияния длины трубы малого диаметра от ротаметров к подшипникам на мощность привода насоса при компактной и распределенной по приводным группам сушильной части схемам компоновок блоков ротаметров. Разработан метод и выполнены следующие технологические расчеты систем циркуляции масла: расхода, скорости, кинематической вязкости, динамической вязкости. Выполнен гидравлический расчет потерь мощности на отличающихся участках труб малого диаметра по вариантам схем компоновки блоков ротаметров. Разработан метод и выполнены технологические расчеты систем циркуляционной смазки. Обоснованы характеристики систем циркуляции по расходу масла, скорости, кинематической и динамической вязкости масла. Установлено, что снижение потерь мощности привода насоса при компоновке блоков ротаметров в группах по приводу сушильной части составляет 0,225 кВт, а суточный расход энергии сокращается по сравнению с компактной схемой расположения ротаметров на 5,4 кВтч.
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ. БИОТЕХНОЛОГИЯ
Рост потребления одноразовых санитарно-гигиенических изделий (памперсы, пеленки, простыни, прокладки) требует развития науки и производства целлюлозных материалов для их изготовления. Водопоглощение - это один из важнейших показателей для санитарно-гигиенической продукции. Рассмотрены теоретические представления о возникновении, развитии и управлении гидрофильностью целлюлозы. Кратко рассмотрены механизмы водопоглощения, выделены основные из них - смачивание и капиллярность. Сделан расчет удельного водопоглощения целлюлозного композита из целлюлозы сульфатной беленой из хвойной древесины по ГОСТ 9571-89 АО «Архангельский ЦБК». Показано, что у исследуемой целлюлозы водопоглощение много ниже чем у импортных образцов, поэтому исследования в области повышения гидрофильности целлюлозы, обладают высоким потенциалом и практической значимостью. Рассмотрены главные факторы повышения водопоглощения - это повышение гидрофильности целлюлозы за счет размола и использование разного волокна для формирования целлюлозного композита. Показано, что довести показатель водопоглощения до требуемого уровня импортных производителей 4-5 г/г возможно регулированием технологических факторов.
Получение микрокристаллической целлюлозы (МКЦ), как одного из широко востребованных продуктов переработки целлюлозы, из альтернативных источников целлюлозосодержащего сырья является актуальнейшей задачей на сегодняшний день. В качестве альтернативного источника микрокристаллической целлюлозы рассматривается техническая конопля, которая имеет ряд преимуществ по сравнению с другим растительным сырьем, таких как большой объём ежегодного воспроизведения биомассы; невысокие затраты на её возделывание; высокая урожайность по стеблю; содержание лигнина значительно ниже по сравнению с древесиной; упрощённая делигнификация. Техническая конопля перед началом варки размалывалась до размеров 10-20 мм. Из-за высокого содержания костры в размолотой технической конопле разработан многостадийный технологический режим получения микрокристаллической целлюлозы. Многостадийный технологический режим получения микрокристаллической целлюлозы состоит из предгидролиза (натронной варки), пероксидно-молибдатной делигнификации, кислотного гидролиза и отбелки. Натронная варка, по сравнению с сульфатной или сульфитной варкой, обусловлена экологичностью из-за отсутствия соединений серы. Пероксидно-молибдатная делигнификация выбрана из-за более полного удаления остаточного лигнина из растительного сырья. Гидролиз полученного полупродукта минеральными кислотами обусловлен тем, что это самый распространенный и доступный способ получения микрокристаллической целлюлозы. Отбелка необходима для придания окончательных свойств, так как полученная МКЦ представляет собой мелкодисперсные частицы кремового цвета. Применение раствора серной кислоты для кислотного гидролиза тресты технической конопли по предлагаемой технологической схеме получения МКЦ приводит к уменьшению степени полимеризации на 55-60 единиц по сравнению с применением раствора соляной кислоты при этой же технологической схеме получения МКЦ. Микрокристаллическая целлюлоза из тресты технической конопли, полученная с использованием более высоких температур при натронной варке, при одинаковых режимах на других стадиях характеризуется более низкой белизной, из чего следует, что более оптимальным технологическим режимом получения МКЦ из тресты технической конопли является применение низкотемпературной натронной варки при начальной стадии.
В настоящее время основной задачей многих инвестиционных программ развития целлюлозно-бумажных предприятий является как снижение уровня загрязнения окружающей среды, так и повышение качества выпускаемой продукции, в том числе и на предприятиях, внедривших элементы наилучших доступных технологий. Анализ результатов многочисленных исследований показывает, что эффективность технологий целлюлозы для химической переработки и для производства бумаги, а также высокий уровень и стабильность качества искусственных волокон, изделий из бумаги и картона могут быть достигнуты только при условии учёта специфики процессов структурообразования в дисперсных системах, дисперсионной средой в которых является вода. Кажущийся дуализм в поведении воды сформировался под влиянием различных точек зрения на природу связей в структуре целлюлозных волокон и изделий из них. В теоретических основах физико-химии полимеров воде отводится роль пластификатора, а в основах физико-химической механики воду рассматривают как коагулянт в дисперсной системе. В статье рассматриваются состояние и перспективы применения теоретических воззрений научных школ физико-химии полимеров и физико-химической механики дисперсных систем при модернизации целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности.
Механизм ингибирования коррозии аустенитных сталей 10Х18Н10Т и 10Х17Н13М2Т в сильных кислотах, а также возможность увеличения антикоррозийного действия экстрактов коры изменением породного состава древесной коры, минеральными и органическими добавками изучены недостаточно. Цель работы - гравиметрическое и электрохимическое исследование влияния температуры и состава ингибирующих композиций на основе водных экстрактов коры осины (ЭКО), ели (ЭКЕ) и сосны (ЭКС) на скорость и механизм коррозии сталей 10Х18Н10Т и 10Х17Н13М2Т в 5%-й соляной кислоте. Эта кислота применяется с добавкой ингибитора для промывки и химической очистки варочного и теплообменного оборудования. Получены и анализируются новые данные по кинетике кислотной коррозии исследованных сталей, необходимые для определения механизма ингибирования водоэкстрактивными веществами древесной коры. Показано, что при одинаковом содержании 1 г/л ингибирующее действие водоэкстрактивных веществ (ВЭВ) древесной коры на кислотную коррозию сталей увеличивается в ряду ЭКС < ЭКЕ < ЭКО, при повышении концентрации ВЭВ до 3,8 г/л и температуры от 20 до 50 °С , при смешении экстрактов коры разных видов и еще сильнее при введении в экстракты синергистов гексаметилентетрамина или йодида калия.
Расчет технологических нормативов сбросов включает определение объектов технологического нормирования. Объекты технологического нормирования являются частью объекта негативного воздействия и, как правило, включают производственные цепочки изготовления товарной продукции. К основной продукции могут относиться производства: небеленой и беленой целлюлозы, бумаги, картона, беленой и небеленой химико-термомеханической массы. Одним из этапов расчета технологических нормативов сбросов интегрированных ЦБК является определение фактических масс сбросов загрязняющих веществ от объектов технологического нормирования с учетом очистки сточных вод на локальных и общезаводских очистных сооружениях. В работе рассмотрена балансовая модель сброса загрязняющих веществ после общезаводских очистных сооружений при производстве интегрированным ЦБК бумаги, картона и ХТММ. Первый объект технологического нормирования (ОТН) (производство бумаги) будет нормироваться по беленой целлюлозе, второй ОТН (производство картона) будет нормироваться по небеленой целлюлозе, третий ОТН (производство ХТММ) будет нормироваться по производству древесной массы. Данный расчет можно выполнить путем разработки балансовой модели. Метод материального баланса используется для оценки эмиссий в окружающую среду от технологического процесса или единицы технологического оборудования и учитывает количества вещества на входе в процесс и выходе из процесса, а также его разложение в технологическом процессе. Определить оптимальные значения технологических показателей можно по предложенным в статье формулам. Картон и бумага представляют собой композицию волокнистых полуфабрикатов, следовательно, необходимо для начала рассчитать технологические показатели сброса для производства хвойной небелёной целлюлозы, хвойной беленой целлюлозы, лиственной беленой целлюлозы и в соответствии с композицией рассчитать технологические показатели, и в соответствии с эффективностью работы очистных сооружений получить финальные значения технологических показателей. По результатам расчета построены графики, показывающие вклад каждого производственного процесса в технологический норматив сброса.
ISSN 2658-5871 (Online)