Введение к работе
Актуальность темы. В леском фонде Российской Федерации значительные территории занимают чистые и смешанные березняки.
Для лесозаготовок актуально обеспечение прошводства фанеры высококачественным сырьём - берёзовым фанерным кряжем. По Лесному кодексу для этого необходимо лесное планирование и своевременная разработка проекта освоения лесов, в частности, в условиях проведения лесосечных работ в березняках.
Проведение рубок во многом зависит от размеров и качества деревьев по сортности древесины. Перечет конкретного березняка выполняется по группам деловых и дровяных деревьев, затем проводится сортиментация зтігх деревьев по ступеням толщины и определяются виды сортиментов. По данным таксации оценивается выход древесины в зависимости от способа рубки леса, в частности при сплошной рубке главного пользования сортиментными технологиями.
Производительность работы лесосечных машин с использованием ВПМ с модернизированным рабочим органом принята как главный критерий оценки предлагаемого запатентованного способа для заготовки сортиментов с растущих деревьев березы.
При этом, учитывая ряд факторов, таких как малые объёмы лесозаготовок, высокая изношенность технического парка машин и оборудования лесозаготовок, истощение лесосырьевой базы и увеличение доли лиственных, особенно березовых, насаждений с позиций принятого критерия производительности эффективной становится технология заготовки коротко-мерных фанерных кряжей длиной 1,3 и 1,6 м даже без спиливания долго-тья.
Поставленные задачи решались обоснованием технологии заготовки сортиментов непосредственно на лесосеке березняка в условиях Республики Марий Эл, на которой они занимают более трети лесного фонда.
Цель работы. Целью диссертационной работы является повышение выхода фанерного кряжа и других ценных сортиментов путем совершенствования технологии лесосечных работ на основе выявления закономерностей распределения деревьев берёзы по ступеням толщины.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) выполнить обзор научной и патентно-технической литературы, а также разработать методику полевых измерений березняков и сортимента-ции берёз;
провести таксационные измерения берёзовых древостоев и обосновать закономерности распределения деревьев берёзы по ступеням толщины на лесосеке для заготовки фанерного кряжа;
оценить эффективность применения закономерностей распределения деревьев берёзы до и после рубки по ступеням толщины на лесосеке;
внедрить рекомендации и технологические решения в производство и в учебный процесс.
Объект исследования - лесосеки чистых и смешанных березняков, расположенные в Учебно-опытном лесхозе МарГТУ и Суслонгерском лесхозе Республики Марий Эл.
Предмет исследования - способ заготовки фанерных кряжей с растущих деревьев берёзы и закономерности их распределения.
Методы исследования - методы лесной таксации, расчёта параметров лесосечных работ и производительности лесных машин при заготовке сортиментов, системного анализа, построения функциональных структур, статистического анализа и математического моделирования.
Научная новизна работы. Научная новизна проведенных исследований определяется следующими признаками:
статистические модели распределения деревьев берёзы по ступеням толщины на лесосеке, позволяющие определить выход ценных сортиментов (фанерного кряжа и др.);
блок-схема функций процесса заготовки сортиментов со ствола растущего дерева с заранее срезанными ветвями и сучьями, и моделирующего алгоритма производительности работы ВПМ с предложенным запатентованным рабочим органом;
-математическая модель производительности ВПМ при заготовке сортиментов со стоящего ствола;
- технические решения на уровне патентов на изобретения.
Основные положения, выносимые на защиту:
методика анализа и прогноза выхода ценных сортиментов на основе статистических моделей распределения деревьев берёзы по ступеням толщины на этапе подготовительных работ;
методика расчета коэффициентов качества по доле деловых деревьев отведенных в рубку березняков;
3) математические модели производительности процесса заготовки
h фанерного кряжа с растущих деревьев берёзы;
4) технические решения по способу заготовки сортиментов с растущих
деревьев березы, защищенные патентами.
Обоснованность и достоверность результатов исследования. Научные положения, выводы и рекомендации, изложенные в диссертации, ба-
зируются на статистических данных, полученных из лесничеств и в результате экспериментальных исследований по перечету деревьев березняка и раскряжевке березовых хлыстов. Зависимости распределения деревьев берёзы по ступеням толщины получены методами математической статистики. Расчёты по выявленным закономерностям выполнены на ПЭВМ, при этом полученные на основе экспериментальных исследований модели подтверждают результаты теоретических выражений с погрешностями в пределах 5...20%.
Практическая значимость. Практическая значимость запатентованного способа заготовки сортиментов с растущих деревьев березы заключается в том, что:
предложенная методика позволяет прогнозировать выход фанерного кряжа для применения при разработке проекта освоения лесов;
обоснованный способ заготовки сортиментов с растущих деревьев позволит увеличить объёмы выхода фанерного кряжа;
полученные математические модели дают возможность рассчитывать производительность процесса заготовки фанерного кряжа с растущих деревьев берёзы.
Реализация работы. Результаты исследований приняты к внедрению в ООО «Марлеспром» в виде экспериментальных данных по исследованию выхода ценных сортиментов берёзы по ступеням толщины, а также в виде рекомендаций по прогнозированию выхода берёзового фанерного кряжа по ступеням толщины в Филипп-Солинском лесничестве Звениговского лесхоза, что подтверждено соответствующими актами.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях МарГТУ в 2004-2007 годах, Санкт-Петербругской лесотехнической академии, Архангельского государственного технического университета, Воронежской государственной лесотехнической академии в 2005-2007 гг.
Личный вклад автора состоит в проведении экспериментов, сборе и обработке экспериментальных данных, обобщении и формулировке выводов и рекомендаций. Разработан алгоритм функционирования ВПМ при заготовке сортиментов со стоящего ствола, получены математические модели производительности процесса заготовки фанерного кряжа со стоящего ствола, разработаны методика анализа и прогноза выхода ценных сортиментов на основе распределения деревьев берёзы по ступеням толщины и методика расчета коэффициентов качества по доле деловых деревьев отведенных в рубку березняков.
Публикации. По материалам диссертации получено два патента и опубликовано 6 статей, из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 182 наименований, из них 21 на иностранных языках, и приложений. Основной текст изложен на 15.3 страницах машинописного текста с 48 рисунками и 64 таблицами. Приложение содержит 28 стр., 37 таблиц.
