ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Проведен анализ видового состава живого напочвенного покрова, сформировавшегося под влиянием насаждений карельской березы на двух разновозрастных участках (15-ти и 35-ти лет), расположенных на Заонежской лесосеменной плантации (ЛСП) в Медвежьегорском районе Республики Карелия, где в результате предварительной подготовки территории был существенно поврежден растительный покров и нарушена структура почвы. Установлено, что общее проективное покрытие живого напочвенного покрова в настоящее время составляет в среднем 70%. На обоих участках в целом выявлено 38 видов, из них 32 – сосудистые растения (преимущественно лесные), 4 – лишайники, 2 – мхи. Среди сосудистых растений 94% являются аборигенными и только 6% – адвентивными. Несмотря на значительное сходство в составе напочвенного покрова, выявлены определенные особенности каждого из участков. В частности, на территории 35-летнего насаждения зафиксировано 28 видов сосудистых растений, среди которых преобладают вереск обыкновенный (20% от общего проективного покрытия), вейник тростниковый (20%), ландыш майский (15%), а также овсяночка извилистая (10%). В 15-летнем насаждении обнаружено 19 видов сосудистых растений с доминированием вереска обыкновенного (40%) и брусники обыкновенной (10%). В живом напочвенном покрове травяно-кустарничкового яруса на обоих участках преобладают по отношению: к освещенности – семигелиофиты, к почвенному увлажнению – мезофиты, к почвенному плодородию – мезотрофы. Выявленные особенности живого напочвенного покрова, сформированного под влиянием искусственно созданных насаждений карельской березы, обусловлены прежде всего разной продолжительностью его формирования, количеством поступавшего в почву опада березы (позднее дополняемого опадом травяно-кустарничковой растительности), а также отчасти видовым составом растительности, произрастающей на сопредельной с ними ненарушенной лесной территории, и с неровностью микрорельефа. Сделан вывод, что создание лесных культур плантационного типа является наиболее перспективным способом решения задачи воспроизводства карельской березы, а Заонежская ЛСП представляет собой хороший пример реинтродукции карельской березы in situ. В дальнейшем она может использоваться не только в практическом плане, но и для решения различных научных задач, выступая, в частности, в качестве объекта для проведения ботанических, физиолого-биохимических или молекулярно- генетических исследований.
Выращивание смешанных насаждений сосны и ели позволяет оптимизировать качественные и количественные показатели выращиваемой древесины. Оценка таксационных показателей в насаждениях с различной густотой позволяет определить оптимальное соотношение пород. Исследование качественных характеристик древесины сосны и ели, в частности плотности древесины, позволяет определить показатели выращиваемого объема древесины сосны и ели. Целью исследования является сравнить таксационные характеристики насаждения с разной долей участия сосны и ели и плотности древесины различного состава. Исследования проводились в 50-летних смешанных искусственных насаждениях сосны и ели с одинаковой первичной густотой посадки, произрастающих на двучленных наносах – тип лесорастительных условий С2. Регион исследования – Ленинградская область, 23 квартал Орлинского участкового лесничества Гатчинского районного лесничества. В смешанных насаждениях были заложены три пробные площади по склоновому рельефу размером 50x50 м площадью 0,25 га каждая. Проведен сплошной перечёт деревьев с замером диаметров на высоте 1,3 м и высот деревьев. Для определения базисной плотности древесины методом максимальной влажности были отобраны керны древесины сосны и ели по всем рядам распределения деревьев по ступеням толщины 2 см на высоте 1,3 м. Исследование показало, что в насаждении составом 5Е5С формируется наиболее плотная древесина. Наибольший запас сформировался в насаждении 6Е4С, что свидетельствует о накоплении объема и оптимальном составе насаждения. Для ели увеличение абсолютной полноты её элемента приводит к снижению плотности её древесины. Для сосны увеличение или снижение плотности её древесины зависит также от показателей абсолютной полноты и густоты сопутствующего елового яруса.
Проведена оценка качества окружающей среды на придорожных территориях в городе Тюмень методом биоиндикации на основе использования флуктуирующей асимметрии листа березы повислой (Betula pendula Roth.). По значению интегрального показателя стабильности развития среды, определенного по величине флуктуирующей асимметрии листа, состояние среды на прилегающей к автодорогам территории улиц Барнаульская и Республики, оценивается как критическое или с признаками существенных (значительных) отклонений от нормы (баллы IV и V состояния). На территории экопарка Затюменский состояние среды характеризуется баллом I и оценивается как стабильное. На показатель флуктуирующей асимметрии листа березы повислой большое влияние оказывает расстояние от источника загрязнения. По мере удаления от автомобильной дороги отмечаются меньшие различия в асимметрии листа березы повислой и большая стабильность состояния среды. Различия в значениях величины флуктуирующей асимметрии листа деревьев на участке условного фонового влияния загрязнения (экопарк Затюменский) и деревьев, произрастающих вблизи автодорог, достигают 40%. В зоне стабильного развития на расстоянии 170 м от источника загрязнения выбросами автотранспорта (экопарк Затюменский) средние значения асимметрии листа по каждому признаку на 20–45% меньше, в сравнении с зонами существенных (значительных) отклонений от нормы и критического состояния среды (городские участки на расстоянии 3–6 м от автодороги с интенсивным движением автотранспорта). Предварительные результаты показали, что флуктуирующая асимметрия листа березы повислой (Betula pendula Roth.) может быть использована в качестве индикатора загрязнения окружающей среды выбросами автотранспорта.
Исследование газонов в Санкт-Петербурге в рамках проекта Российского научного фонда «Газон как индикатор состояния устойчивой городской среды и адаптации к изменениям климата» началось в марте 2022 г. Проект предусматривает использование междисциплинарного подхода и инновационных технологий, включая ГИС и дистанционное зондирование. Необходимо изучить роль газонов в организации городского пространства, экологические функции, а также видовой состав, используемый на городских объектах садово-паркового и ландшафтного строительства Петербурга. Целью исследования является изучение видового состава газонов на постоянных пробных площадях в Обуховском сквере Адмиралтейского района и выявление изменения проективного покрытия в зависимости от экологических условий. В ходе исследования учитывались следующие показатели: проективное покрытие видов на профилях газона, высота растений в течение сезона, фенологическая фаза. По результатам исследования проведён сбор информации средствами беспилотного летательного аппарата (БЛА) типа квадрокоптер компании DJI Air 2s. Объём собранных данных на конец сентября по 10 объектам составил более 10 Гб. Рекомендуется разработка автоматической разметки снимков газона искусственным интеллектом для проведения анализа состояния газона. Данные исследования наглядно показывают, что в пределах сравнительно небольшого объекта характеристики газона значительно различаются, флористический состав является чутким индикатором освещённости места и его рекреационной нагрузки. Газон неоднороден по состоянию и характеру развития и неодинаково реагирует на кошение. Дальнейшими исследованиями предстоит определить, насколько выявленная неоднородность газона может быть учтена при проведении мероприятий по уходу, а именно, когда экономически и технологически целесообразно её учитывать.
Земли, которые вышли из-под сельскохозяйственного пользования, в ходе восстановления растительных сообществ способствуют формированию древесных насаждений в зависимости от особенностей своего происхождения. Полученные новые знания об образовании растительных сообществ на таких землях позволят прогнозировать процессы, проходящие в данных экосистемах, и принимать оптимальные решения для дальнейших действий. На бывших старопахотных землях в условиях Ленинградской области проведена закладка пробных площадей на опытных участках в контрастных ландшафтах - ЛужскоОредежском (Гатчинский район) и Ижорском (Волосовский район). Данные залежи к текущему времени покрыты хвойными древостоями, достигшими возраста спелости с разными долями сосны (Pinus sylvestris L.) и ели (Picea abies [L.] Karst.) в составе. Проведена таксация и определены агрохимические показатели по горизонтам почвенного профиля – содержание органического вещества, кислотность, подвижные формы фосфора и калия. Сформировавшиеся спелые древостои сосны и ели на бывших пахотных землях различаются по своим таксационным характеристикам, что связано с ландшафтными особенностями и их почвенными условиями произрастания. В целом продуктивность данных древостоев выше, чем на аналогах лесных почв региона исследования. Признаки окультурености почв под лесом сохраняются даже спустя продолжительный период времени и уровень почвенного плодородия также выше, чем под древостоями на лесных землях. Агрохимическое состояние бывших пахотных почв показало, что под насаждениями с разной долей участия сосны и ели в зависимости от почвенных разностей в двух контрастных ландшафтах не происходит их восстановление до нативного состояния лесных почв.
Цель исследования – актуализация и конкретизация ранее разработанного метода количественной оценки запасов лекарственных растений в ходе смен растительности под влиянием сплошных рубок. Для каждого типа лесорастительных условий (ЛРУ) была выявлена динамика проективного покрытия лекарственных растений, встречающихся в его лесах с преобладанием разных пород и разных стадий восстановительной динамики после рубок. На основе корреляционных зависимостей установлена фитомасса заготавливаемых частей растений для всех типов леса и стадий восстановительной динамики, их биологический и эксплуатационнный запасы. В лесах брусничного и лишайникового типов ЛРУ обильны Calluna vulgaris, Cetraria islandica, Arctostaphylos uva-ursi. В сосняках брусничных возможна заготовка брусники (Vaccinium vitis-idaea), а в ельниках брусничных черники (Vaccinium myrtillus). На нормально дренированных суглинках и двучленных наносах в черничном и кисличном типах ЛРУ постоянно встречаются Majanthemum bifolium, Oxalis acetosella, Vaccinium myrtillus и Vaccinium vitis-idae. После рубки обилие этих видов (кроме брусники) снижается, на вырубках и в молодняках доминантами становятся такие лекарственные растения, как Rubus idaeus, Chamaenerion angustifolium. Значительное количество лекарственных видов встречается в болотных и заболоченных багульниковых и сфагновых лесах (Vaccinum myrtillus, Calluna vulgaris, Ledum palustre, Eriophorum vaginatum, Vaccinium vitis-idaea). В лесах проточного ряда увлажнения встречаются Athyrium filix-femina, Filipendula ulmaria, Aconitum septentrionale, Aegopodium podagraria, Pulmonaria officinalis, Urtica dioica. Athyrium filix-femina, Filipendula ulmaria, Equisetum sylvaticum, Lysimachia vulgaris, Menyanthes trifoliata, Comarum palustre.
На первом пилотном карбоновом полигоне в Калужской области выполнены исследования, направленные на совершенствование и верификацию методов количественной оценки запасов, поглощения и эмиссий углерода лесами. Цель исследования – разработка методики оценки, алгоритмов расчетов поступлений и потерь углерода биомассой лесов в ходе естественного роста и развития древостоев. Экспериментальная часть исследования включает апробацию расчетов на текущий период и прогнозный, на 20 лет. Объект экспериментальных работ – часть территории Беляевского участкового лесничества Национального парка «Угра» Калужской области общей площадью 4134 га. Исходными данными для экспериментальных расчетов служили материалы таксации 2021 г., выполненной глазомерно-измерительным способом по первому таксационному разряду. Разработан алгоритм, позволяющий рассчитать показатели текущего прироста запаса древесины (прирост по наличному запасу) и прироста по общей продуктивности по данным натурной таксации древостоев на выделах и таблицам хода роста на текущий год и прогнозный период (20 лет). Показатели текущего прироста по запасу и годичного накопления отпада преобразованы в годичное поглощение углерода фитомассой и накопление углерода пулом древесного детрита (отпада). Сопоставление текущего значения и прогнозных оценок поступления углерода в фитомассу на территории объекта исследований свидетельствует о снижении общего объема и среднего значения поглощения за 20 лет на ≈ 37% вследствие уменьшения прироста запаса спелых насаждений, увеличения отпада за счет отмирания части деревьев и распада насаждений при переходе из возрастной группы спелых в перестойные. В течение прогнозного периода в ходе естественного развития древостоев, не нарушаемого внешним воздействием, будет происходить перераспределение запасов углерода между пулами фитомассы и мертвого органического вещества. Прогноз годичного поступления углерода в пул древесного детрита (отпада) для перестойных насаждений по таблицам хода роста приводит к его недооценке. Для численной оценки углеродных параметров лесов необходимо усовершенствование всеобщих и региональных таблиц хода роста основных лесообразующих пород, в том числе по общей продуктивности (с учетом естественного отпада).
Сосна брутийская (калабрийская) (Pinus brutia Ten.) является значимым природным видом лесных сообществ стран Средиземноморья и Черноморского бассейна. Впервые данный вид описал итальянский ботаник Микеле Теноре в 1811 г. На окраинах ареала его распространения признаны три разновидности (помимо вида) и один подвид – P. brutia var. pityusa (Steven). Леса Pinus brutia Ten. важны для ведения многоцелевого лесного хозяйства и имеют высокую экологическую ценность. Представляют собой единственный или основной источник древесины и один из видов, образующих лесной покров в некоторых странах Средиземноморья. В восточносредиземноморских странах это самая важная хвойная порода с экономической точки зрения, его древесина используется для многих целей. Сосновые леса P. brutia играют ключевую роль в обеспечении важных косвенных выгод и экологических услуг, таких как защита почвы и водных ресурсов, сохранение биологического разнообразия, поддержка сельскохозяйственной продуктивности, связывание углерода, изменение климата, смягчение последствий и адаптация, а также борьба с опустыниванием. Способность P. brutia произрастать на широком диапазоне почв, а также высокий потенциал роста делают ее одним из самых перспективных видов для стран регионов Средиземноморского и Черноморского бассейнов. Кроме того, способность противостоять засушливости восстанавливаться после лесных пожаров и устойчивость к континентальному климату делает данный вид незаменимой лесной породой в хрупких экосистемах рассматриваемых регионов.
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВОК
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».
Работа посвящена оценке влияния эксплуатационных факторов на ремонтопригодность лесных машин. Цель работы заключается в обосновании и апробации порядка оценки факторов, определяющих ремонтопригодность транспортно-технологических машин, с использованием методов корреляции и регрессии. В первой части статьи представлен краткий обзор статистических методов анализа факторов эксплуатационной технологичности. Вторая часть статьи посвящена построению уравнения регрессии и определению значений коэффициентов в модели. В качестве факторов, определяющих продолжительность технических воздействий, приняты длительность эксплуатации лесных машин, стаж работы ремонтных рабочих и техническая оснащенность ремонтной базы. Связь между факторами и продолжительностью технических воздействий представлена в виде множественной линейной модели. В качестве показателей тесноты связи между исследуемыми переменными величинами использованы парные коэффициенты корреляции. Для определения коэффициентов регрессии линейной модели использована система нормальных уравнений. В третьей части статьи проведен анализ полученного уравнения регрессии. В качестве критерия правильности и полноты отбора факторов использован коэффициент детерминации. По полученной величине критерия был сделан вывод о достаточно высоком уровне полноты учета совокупности факторов, влияющих на продолжительность технического обслуживания и ремонта машин. Проведена проверка значимости коэффициентов уравнения регрессии с использованием критерия Стьюдента. По результатам проверки все рассматриваемые факторы признаны значимыми для оценки продолжительности технических воздействий. Наибольшее влияние на продолжительность технических воздействий оказывает техническое состояние машины, зависящее от длительности её эксплуатации. Влияние стажа работы (квалификации) исполнителей и уровня оснащенности ремонтно-обслуживающей базы незначительно отличаются друг от друга, однако уровень оснащенности ремонтной базы является более значимым.
Исследование направлено на развитие теоретического описания процесса брикетирования древесного сырья. Цель исследования – унифицировать подход к построению модели прессования древесного материала как упруго-вязко-пластического тела и рассмотреть его упрочнение в соответствии со степенной зависимостью предела пластичности от плотности. Исследование строится на анализе результатов, полученных ранее в области математического моделирования прессования упрочняющихся древесных материалов. Реализация предлагаемых зависимостей выполняется с использованием методов приближенного решения дифференциальных уравнений в системе компьютерной математики Maple. Разработанная унифицированная модель позволяет прогнозировать напряжение, возникающее в брикетируемом древесном материале и, следовательно, оценивать давление прессования, требующееся для формирования брикета с заданной прочностью. Важной особенностью предлагаемой модели является то, что замена уравнения для предела пластичности либо его параметров не требует пересмотра всей ее структуры. Установлено, что реализация численного решения дифференциального уравнения связи напряжения и деформации упруго-вязко-пластического тела со включением нелинейной зависимости предела прочности в современной системе компьютерной математики Maple не вызвала вычислительных сложностей. Перспектива дальнейших исследований состоит в проведении дополнительных экспериментов с целью уточнения нелинейной зависимости предела пластичности от плотности и других физико-механических и качественных параметров обрабатываемого сырья.
ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ, ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЕРЕВОПЕРЕРАБОТКИ
Проведен анализ физико-механических свойств спортивно-беговых пластиковых лыж, изготовленных с использованием препрегов на основе различных армирующих наполнителей. Армирование полимерных композиционных материалов осуществляется волокнистыми наполнителями, включающими большое число разнообразных текстильных структур, изготавливаемых на основе волокон и нитей (пряжи, химических нитей) и/или бумажных полотен. В качестве армирующих наполнителей были выбраны отечественные широко распространенные материалы: директ-ровинг стеклянный, базальтовое и полиэфирное волокно. Широкий набор различных волокнистых структур объясняется необходимостью получения препрегов с различными механическими, технологическими и функциональными свойствами, которые будут иметь определяющие значения для конечного продукта. Цель данного исследования – определить влияние различных АН на эксплуатационные свойства лыж. В качестве определяющих эксплуатационных свойств изучены: нагрузка распрямления (индекс жесткости по Фишеру), жесткость средней части лыжи, высота остаточного прогиба, постоянная жесткости передней (задней) частей лыжи. На примере разработанного отечественного эпоксидного связующего, полученных на его основе препрегов с использованием различных армирующих наполнителей (стеклянных, базальтовых и полиэфирных) показано, что физико-механические свойства конечного продукта (лыж) напрямую зависят от природы наполнителя.
Фракталы обнаруживаются в структуре твердых тел, самоподобие характерно и для строения древесины. Свойство отдельных частей быть подобными всей структуре в целом называют фрактальной. На основе применения принципов фрактальной геометрии модифицируются уравнения топохимической кинетики. Такой подход позволяет обобщать существующие уравнения и получать более точные значения кинетических параметров. Будучи количественной интегральной характеристикой микроструктуры объекта, фрактальная размерность позволяет находить его площадь поверхности или объем с заданным уровнем приближения. При этом взаимосвязь площади поверхности твердофазных реагентов и их фрактальной размерности дает возможность ее использовать в формально-кинетическом анализе. Для описания кинетики процессов, идущих с участием реакционных центров, может использоваться «реакционная фрактальная размерность», т. е. размерность множества реакционных центров. Введение фрактальной размерности в уравнения топохимической кинетики позволяет количественно учитывать влияние состояния поверхности, а также – в перспективе – изменение ее морфологии во времени. Понимая принципы построения фрактальных систем, можно определить структуру и топографию поверхности пористых тел, в частности, клеевого соединения древесины (фанеры), что и явилось целью данной работы. На основании проведенных измерений пришли к выводу о неоднородности структуры древесины в рамках теории фракталов. Основным фактором, указывающим на неоднородность структуры древесины, являются процессы консолидации в том или ином виде, присутствующие в технологии производства фанеры. Предполагается, что композиционный древесный материал, в частности, фанера, имеет дисперсионную основу, т. е. скелет материала образован дисперсными частицами (древесинного вещества, частично заполненного клеем) и межчастичными порами. Производится идеализация древесно-полимерного материала, поскольку по природе своей такие материалы являются консолидированными дисперсными средами, при их изготовлении необходимо учитывать случайные отклонения и случайные взаимодействия технологических факторов. Для построения структуры древесно-полимерного материала (фанеры) используется способ определения фрактальной размерности, основанный на измерении законов распределения плотности в композитах. Фрактальная размерность может быть использована в качестве универсальной постоянной, характеризующей структуру композита. Полученные нами значения фрактальной размерности для фанеры на основе модифицированных клеев свидетельствуют, что при изготовлении имеет место быть так называемая суперпозиция (наложение) обоих типов компонентов (смолы и модификатора). Отметим, что фрактальная размерность чувствительна к изменениям технологических режимов, так, при изменении природы и характера модификатора происходит изменение фрактальной размерности, а также, по нашему мнению, физико-механических показателей фанеры.
Влияние наполнителей на параметры полимеризации эпоксидных композиций, полученных с использованием вторичных терпеноидных соединений в качестве отвердителями ангидридного типа, ранее не было изучено. Особенностью процессов отверждения термореактивных полимерных связующих является последовательный переход из одного агрегатного состояния в другое, т. е. из жидкого в гелеобразное и твердое, и каждая смена агрегатного состояния характеризуется своим фазовым переходом. Знание температур фазовых переходов позволяет разработать оптимальные режимы отверждения. Знание кинетики изменения температур фазовых переходов позволяет определить степень полимеризации связующего. Целью данного исследования было определить оптимальное содержание наполнителя (ускорителя полимеризации) с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии для получения конечного продукта (пластиковые спортивно-беговые лыжи) с необходимыми физико-механическими свойствами. Дифференциальная сканирующая калориметрия – современный метод исследования, позволяющий фиксировать тепловой поток, который характеризует происходящие в веществе изменения в результате нагрева. Это дает возможность определить оптимальные условия полимеризации, изменяя содержание наполнителей в эпоксидном связующем композиционного материала. Результаты исследований представляются в виде кривых ДСК, отображающих все тепловые эффекты, проявляющиеся в материале в изучаемом диапазоне температур. Образцы эпоксидных связующих для композиционного материала были получены на основе эпоксидной смолы (ММ = 390‒430), терпеноидного отвердителя ангидридного типа, органических растворителей (простейшие насыщенные кетоны и сложные эфиры) и модифицирующих добавок (пластифицирующие добавки, ускоритель полимеризации, наполнители). Проведенное исследование позволило определить оптимальное содержание наполнителя (ускорителя полимеризации) (4,5 мас. %) с использование дифференциальной сканирующей калориметрии и получить конечный продукт (пластиковые спортивно-беговые лыжи) с необходимыми физико-механическими свойствами (стрела прогиба 27 мм, жесткость средней части 165 Н/мм, индекс жесткости FA (индекс Фишера) 505 Н, прочность средней части 2683 Н, жесткость носочной части лыжи 2,42 Н/мм, жесткость пяточной части лыжи 2,31 Н/мм).
Приведен анализ шлифования древесины поперек волокон, рассмотрены условия и характер стружкообразования, дано теоретическое определение касательной силы резания, рассмотрен характер износа шлифовальной шкурки в условиях ее частичной самозатачиваемости, обозначен критерий износостойкости. Согласно современному представлению об абразивном инструменте его специфические особенности заключаются в отсутствии сплошной режущей кромки, имеющейся у любого лезвийного инструмента, наличии неправильной геометрической формы абразивных зерен с округленными вершинами, что обусловливает отрицательные передние углы резания. Для понимания физической сущности процесса шлифования древесины необходимо иметь совокупное представление о геометрических формах зерен, как протекает процесс снятия стружки, какая система сил действует на абразивное зерно. В процессе абразивного резания древесины поперек волокон участие всех режущих зерен неравноценно. Данное явление можно объяснить тем, что часть зерен совершает работу перерезания волокон, в результате чего для другой части зерен остается лишь преодолеть сцепление между волокнами, т, е, произвести работу элементарного скалывания. Таким образом, часть зерен совершает закрытое резание, так же как и при поперечном пилении дисковыми пилами, а часть зерен участвует в открытом резании поперек волокон. В случае работы абразивного инструмента с преимущественным засаливанием основным критерием износостойкости является удельная производительность шлифования, так как качество поверхности по мере износа инструмента не только не ухудшается, но даже имеет тенденцию к улучшению. При шлифовании древесины поперек волокон абразивный инструмент способен работать более длительное время и с более высокой производительностью. Но поскольку процесс износа в данном случае сопровождается выкрашиванием зерен, то на поверхности шкурки могут появиться открытые участки, что с одной стороны приводит к некоторому снижению производительности шлифования, а главное – к ухудшению качества обработанной поверхности.
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ. БИОТЕХНОЛОГИЯ
Качество бумаги зависит от эффективности процессов обезвоживания формования полотна на сеточном столе бумагоделательных машин (БДМ). На сеточном столе БДМ происходят начальные процессы формования и обезвоживания бумажного полотна, такие как фильтрация воды сквозь сетку с формированием слоя осевших волокон. Эффективность процесса формования предопределяется характером изменения концентрации массы и высоты слоя суспензии вдоль сеточного стола. На данный момент актуальным является вопрос программного моделирования процессов и производств, так как это позволяет уйти от физического эксперимента. Исходя из актуальности вопроса, основной целью исследования являлась разработка алгоритма моделирования процесса обезвоживания на сеточном столе БДМ и его программная реализация для обоснования эффективных конструктивных параметров обезвоживающих элементов. Для реализации поставленной цели поставлены и решены ряд задач: уточнение и обоснование теоретических предпосылок расчета процессов обезвоживания; обоснование алгоритма расчета и его программная реализация; моделирование процесса применительно к реальному процессу обезвоживания для офсетной бумаги; выработка рекомендаций по оптимизации конструктивных параметров обезвоживающих элементов на основе данных моделирования. С использованием разработанного алгоритма и специально разработанной программы, позволяющей проводить расчет обезвоживания в зависимости от конструктивных особенностей (в том числе) обезвоживающих, произведен расчет обезвоживания в начале сеточного стола на БДМ №11 (г. Сыктывкар) для производства офсетной бумаги. На основании проведенных исследований и результатов моделирования разработаны научно обоснованные рекомендации по совершенствованию компоновки обезвоживающих элементов и угла наклона гидропланок. Изменение рабочего угла наклона гидропланок на исследуемом участке повышает эффективность обезвоживания в регистровой части на 4,6%, что позволит повысить сухость бумажного полотна на выходе из зоны и достичь большей энергоэффективности без существенных капиталовложений в модернизацию.
Рассмотрены практические аспекты изменения технологических параметров варки сульфатной хвойной небеленой целлюлозы применительно к условиям АО «Группа «Илим», филиал в г. Усть-Илимск, в условиях работы варочной установки непрерывного действия с превышением проектной производительности. Произведённые укрупненные технологические расчеты показали необходимость реконструкции варочно-промывного участка с целью устранения негативных последствий, к которым привело увеличение производительности установленного ранее технологического агрегата при попытке соблюдения приемлемых экологических показателей деятельности предприятия. Достижение оптимального сочетания производительности производства, качества продукции и экологичности целлюлозно-бумажного предприятия является целью любой реконструкции производства и совершенствования технологии. Работа варочной установки непрерывного действия в перегруженном режиме приводит к сокращению продолжительности технологических процессов пропитки древесной щепы и последующей сульфатной варки, вызывает проблемы с равномерностью продвижения древесной щепы в зонах варочного котла и приводит к снижению эффективности промывки полученной целлюлозы. Поскольку повышение мощности варочной установки приводит к получению жесткой целлюлозы, из которой остаточный лигнин может быть удален только при включении в технологическую схему отбелки дополнительной стадии отбелки с применением хлора, то содержание хлорорганических соединений в сточных водах варочно- промывного отдела предприятия превышает допустимые экологические нормы. Предложен вариант реконструкции варочной установки непрерывного действия, позволяющий повысить эффективность производства сульфатной целлюлозы с достижением требуемых показателей сброса загрязняющих веществ в окружающую среду. Для устранения негативных последствий работы варочной установки в условиях значительного превышения её проектной производительности необходимо дополнительно установить пропиточную колонну и увеличить зону варки за счёт опускания экстракционных сит в зону диффузионной промывки варочного котла.
Современные лесохозяйственные машины эксплуатируются в различных климатических условиях, характеризующихся резкими перепадами температур, высокой влажностью, запыленностью. Воздействие на лакокрасочные покрытия агрессивной среды приводит к их разрушению и протеканию на поверхности техники коррозионных процессов. Целью данного исследования – повышение защитных свойств лакокрасочных покрытий путем введения в них органических ингибиторов коррозии. Для испытаний применялись плоские образцы из листовой стали Ст. 3, размерами 14070 мм, толщиной 0,8–1,0 мм с чистой поверхностью. Исследуемое лакокрасочное покрытие состояло из эмали МЛ-152 с вводимыми в нее ингибиторами. В качестве ингибиторов исследовались следующие органические соединения: 6-(n-аминобензолсульфамидо)-2,4-диметоксипиримидин, n-аминобензолсульфагуанидин, 2-(n- аминобензолсульфамидо)–тиазол, 2-(n-аминобензолсульфамидо)-4,6 диметилпиримидин, бензотриазол. С помощью визуальных и электрохимических методов исследовались водные вытяжки из полимерного покрытия с вводимыми в него добавками, коррозионная стойкость стальных образцов с нанесенными лакокрасочными покрытиями с введенными добавками и электроизоляционные свойства пленок лакокрасочных покрытий. В результате показано, что водные вытяжки из полимерного покрытия на основе эмали МЛ-152 с вводимыми в нее добавками обладают ингибирующим коррозию эффектом. Установлено, что добавки, введенные в эмаль МЛ-152, увеличивают анодную поляризацию образцов и замедляют электродные процессы на металле в течение всего времени экспозиции. Исследованные добавки увеличивают сопротивление полимерных пленок до 1,8 Ом. Наиболее эффективными добавками, замедляющими коррозию при введении их в эмаль МЛ-152, являются 2-(n-аминобензолсульфамидо)–тиазол и 2-(n- аминобензолсульфамидо)-4,6 диметилпиримидин.
При легировании стекла As2Se3 оловом, свинцом, висмутом или индием возможна изотермическая объемная кристаллизация полученных стекол в оптимальных условиях. Влияние добавок индия на характер и кинетические параметры кристаллизации стекла As2Se3 изучено недостаточно. Цель работы− сравнительный анализ кинетики изотермической объемной кристаллизации стекол As2Se3 и AsSe1,5In0,01 (0,4 ат.% In). Стекла синтезировали методом вакуумной плавки из особо чистых элементных веществ с общей массой 7 г в интервале 700−900 С с последующей закалкой кварцевых ампул с расплавами от 900 С в потоке воздуха. Кинетику объемной изотермической кристаллизации стекол AsSe1,5In0,01 исследовали в интервале температур 200−260 С методами измерения плотности, микротвердости, температурной зависимости электропроводности и количественного рентгенофазового анализа закаленных образцов. Анализ кинетики валовой кристаллизации стекол выполнен по данным измерения эффективной плотности с использованием обобщенного уравнения Колмогорова–Аврами. Добавка 0,4 ат.% In к стеклу As2Se3 изменяла характер кристаллизации с поверхностно-объемной на равномерную по всему объему и ускоряла расстекловывание основной фазы As2Se3, уменьшая, по сравнению с чистым стеклом As2Se3, примерно в 2 раза скрытый период выделения фазы As2Se3 и в 4 раза кинетический период полупревращения при 240 С. Влияние легирования индием на изотермическую кристаллизацию стекла As2Se3 проявляется в основном в снижении термодинамического барьера и энергии активации объемного гетерогенного зарождения пластинчатых кристаллов фазы As2Se3 на нанокристаллах первичной фазы β – In2Se3.
ISSN 2658-5871 (Online)