Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние механизации для содействия естественному лесовосстановлению. цельизадачи исследований 10
1.1 Обзор современных средств механизации по исследуемому вопросу. основные требования к оборудованию 11
1.1.1 Способы и технические средства для содействия естественному лесовосстановлению 13
1.1.2 Обзор технических средств 15
1.1.3 Требования к объекту исследования
1.2 Основные направления научных разработок 39
1.3 Выводы по теме главы 46
1.4 Цель и задачи исследований 47
2 Математическое моделирование энергетических показателей эксплуатационной эффективности процесса минерализации почвы 49
2.1 Цели и задачи математического моделирования 49
2.2 Разработка математической модели 49
2.3 Постановка задачи оптимизации параметров и характеристик операции минерализации почвы 57
2.4 Выводы по теме главы 61
3 Экспериментальные исследования функционирования мотоагрегата для минерализации почвы с целью содействия естественному лесовозобновлению 62
3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований 62
3.2. Программа и методика эксперимента 62
3.3. Результаты эксперимента 68
3.4. Оценка функциональности агрегата 83
3.5. Выводы по главе 85
4 Обоснорвание конструктивных параметров агрегата и рациональной технологической схемы операции минерализации 87
4.1 Цель и задачи содержания главы 87
4.2 Минимизация энергоемкости и рационализация технологической операции по минерализации лесной почвы под самосев 88
4.3 Обоснование технологических элементов операции создания минерализованной полосы под самосев древостоя 90
4.4 Выводы по главе 117
Список использованных источников 121
- Способы и технические средства для содействия естественному лесовосстановлению
- Постановка задачи оптимизации параметров и характеристик операции минерализации почвы
- Результаты эксперимента
- Минимизация энергоемкости и рационализация технологической операции по минерализации лесной почвы под самосев
Введение к работе
Актуальность темы.
Современные арендные отношения в лесном комплексе юридически
определяются соответствующим договором. При этом важнейшим пунктом
данного документа является условие лесовосстановительных мероприятий,
которые арендатор принимает на себя. Часто в условиях малых предприятий
это относится к лесовосстановительным и лесозащитным мероприятиям на
мелкоконтурных (площадью до 0,5…1,5 га) участках. Данная ситуация
применима к лесовозобновлению как на вырубках, гарях, лесных полянах,
лесопарковых угодьях, так и на территориях где использование
крупногабаритной техники также невозможно по условиям безопасности и
экологической несовместимости со средой применения, например
террасированные, приречные и приовражные площадки. В настоящее время нет
специализированной малогабаритной техники, способной решать задачи
содействия естественному лесовозобновлению в указанных специфических
условиях эффективно, то есть с обеспечением совокупности положительных
ресурсосберегающих, природоохранных, социологических - сравнительная
привлекательность труда, и технологических - во всем комплексе компонентов
технологического процесса в исследуемом лесовосстановительном
мероприятии эффектов.
Поэтому проведение целенаправленных исследований в этом
направлении является актуальным.
Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 05.21.01 «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства». Область исследований: п.2, п.3, п.5.
Объектом исследования является лесохозяйственный
почвообрабатывающий агрегат на базе мотоблока, предназначенный для минерализации почвы при содействии естественному лесовозобновлению.
Предметом исследования является основная технологическая операция минерализации лесной почвы малогабаритной самоходной машиной .
Цель работы: повышение эффективности содействия естественному лесовосстановлению в условиях мелкоконтурных участков путем научного обоснования технических и технологических решений при создании малогабаритного почвообратывающего агрегата для минерализации лесной почвы.
Для достижения поставленной цели определены задачи:
1. Разработка расчетной схемы и на ее основе теоретической
математической модели для оценки энергоемкости процесса минерализации
почвы комбинированным рабочим оборудованием на шасси мотоблока;
2. Постановка задачи оптимизации конструктивных параметров рабочего
оборудования по минимизации энергетического показателя эффективности;
3. Создание экспериментального образца агрегата;
-
Проведение исследовательских испытаний с целью оценки производительности и оптимальных для ее максимизации настроек технологического оборудования агрегата;
-
Разработка рекомендаций по рациональной конструкции и эффективной технологии применения исследуемого лесохозяйственного оборудования.
Научная новизна работы заключается в том, что разработаны и
исследованы математические модели функционирования
почвообрабатывающего малогабаритного агрегата для минерализации лесной почвы при содействию естественному лесовозобновлению с учетом конструктивных параметров оборудования и технологических характеристик рабочего процесса.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что
предложенные математические модели позволяют решать задачи оптимизации
проектных параметров и технологических характеристик
почвообрабатывающих агрегатов, созданных на шасси мотоблоков, и
предназначенных для минерализации лесных почв, что углубляет теорию механизации лесохозяйственных работ.
Практическая значимость: Научно обоснованные проектные
технические и технологические решения обеспечивают основу процесса
создания малогабаритного почвообрабатывающего агрегата для минерализации лесной почвы в специфических условиях содействия естественному лесовосстановлению на мелкоконтурных участках.
Методы исследований. В процессе исследования использованы методы
теоретической механики, целочисленного программирования при оптимизации,
численные математические методы, методики натурного эксперимента,
элементы математической статистики, ситуационный анализ.
На защиту выносятся следующие положения:
концепция лесохозяйственного почвообрабатывающего агрегата
комбинированного типа на базе мотоблока;
математическая модель энергоемкости агрегата в процессе
минерализации почвы;
результаты экспериментальных исследований;
результаты решения задачи обоснования конструктивных параметров
и настроек рабочего оборудования объекта исследований;
рациональная технологическая модель поперечного сечения полосы
от минерализации почвы для лесовозобновления.
Достоверность результатов исследования обеспечивается
достаточными объемами теоретических и экспериментальных работ с
использованием апробированных в аналогичных исследованиях методов
математического моделирования, исследовательских испытаний; применением
стандартного измерительного инструмента, лицензионного программного
обеспечения (Microsoft Office, алгоритмический язык программирования
Basic) при решении вычислительных задач, графических построениях, и
оформлении работы.
Личный вклад в проведении исследовательской работы выражается в
анализе состояния вопроса по теме диссертации, выборе наиболее
рационального метода экспериментальных действий, проведении и анализе результатов испытаний, и других мероприятий по подготовке к защите диссертационной работы.
Апробация результатов исследования заключается в участии на
региональных научно – технических конференциях профессорско-
преподавательского состава в ФГОУА ВО «Северный (Арктический)
федеральный университет имени М.В. Ломоносова»: доклад: «Механизация содействия естественному лесовосстановлению применением минитрактора 2К2» г. Архангельск, 2014 г.; доклады «Потенциал малой механизации для содействия естественному лесовосстановлению» и «Математическая модель энергоемкости функционирования мотоплуга с грунтозацепами в режиме минерализации лесной почвы» , г. Архангельск, 2015 г.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 4 работы, в том числе две в системе РИНЦ и две статьи в изданиях по перечню ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация представлена на 130 страницах, состоит из введения, четырех глав, содержит 39 иллюстраций, 19 таблиц, списка литературы из 56 наименований и трех приложений.
Способы и технические средства для содействия естественному лесовосстановлению
Пункт 16 Правил лесовосстановления констатирует [5]: содействие естественному лесовосстановлению за счет минерализации почвы проводится на участках, где, как правило, имеются источники семян ценных древесных пород (в нашем случае предполагаем хвойные) лесных насаждений (примыкающие лесные насаждения, отдельные семенные деревья или их группы, куртины, полосы под пологом поступающих в рубку лесных насаждений с полнотой не более 0,6, стены леса по контуру гаревых территорий). Минерализация почвы должна проводиться в годы удовлетворительного и обильного урожая семян лесных насаждений. Наиучший срок проведения минерализации поверхности почвы – до начала опадения семян лесных древесных растений – обычно в конце лета или начале осени. Работы осуществляются путем обработки почвы в общем случае -механическими, химическими или огневыми средствами в зависимости от механического состава и влажности почвы, густоты и высоты травянистого покрова, мощности лесной подстилки, степени минерализации поверхности почвы, количества семенных деревьев и других условий конкретного участка.
На вырубках и в насаждениях, где намечают минерализацию почвы, для оценки эффективности этих мероприятий закладывают постоянные пробные площади величиной 0,5–1,0 га. Число их устанавливают в зависимости от размеров участков, но не менее: на площадях величиной до 10 га – одна; от 10 до 25 – две; свыше 25 га – три. Пробные площади разбивают на две части: одну оставляют для контроля, другую – для проведения таких мероприятий, как и на всем участке. На каждой части пробной площади учитывают подрост и самосев всех пород. Перечет самосева и подроста в возрасте от двух лет и старше проводят на учетных площадках размером 2 x 2 м, закладываемых рядами через одинаковое расстояние. Число рядов (ходов) должно составлять не менее трех на каждой пробной площади. Общее количество площадок не менее 25 штук. Данные учета заносят в учетные карточки, которые служат основанием для заполнения ведомости участков, назначенных для содействия естественному возобновлению, и тетради (книги) учета площадей с проведенными мерами содействия естественному возобновлению.
Помимо вырубок содействие естественному возобновлению может производиться под пологом леса или древостоев в лесопарковых и парковых хозяйствах, дендрариях. Минерализацию почвы для содействия естественному лесовозобновлению проводят в древостоях с сомкнутостью крон не более 0,6 и в тех местах, где нет подроста. В еловых древостоях минерализация почвы осуществляется за 7–10 лет до рубки, а в сосновых – за 3–5 лет. В чистых хвойных древостоях почву минерализуют в конце лета и осенью, в смешанных древостоях с участием лиственных пород в составе более 0,1 – поздней осенью после опадения листьев. Древостои, в которых проведена минерализация почвы для содействия возобновлению, подлежат рубке в зимний период. Минерализацию почвы не проводят на вырубках с относительно плодородными, а также мокрыми почвами. Размер обработанной площади под пологом леса должен составлять не менее 15–20% площади участка, на вырубках – 30%. В лесопарковых и подобных хозяйствах эта цифра может варьироваться и требует обоснования для конкретных случаев в дальнейшем.
Способы и технические средства для удаления напочвенного покрова выбираются в зависимости от типов древостоя, условий их произрастания, степени задернения, типа почвы, ее влажности и плотности и т.д. На вырубках с сухими и свежими песчаными, супесчаными почвами в группах типов леса сосняки лишайниковые, вересковые и брусничные минерализация почвы для содействия естественному возобновлению сосны осуществляется полосами шириной 20–30 см на глубину 5–7 см. На незадернелых 1–3-летних вырубках со свежими и влажными супесчаными и легкосуглинистыми почвами в группах типов леса сосняки и ельники сложные и черничные минерализацию почвы производят полосами шириной не менее 1 м на глубину 7–9 см. На вырубках с суглинистыми и тяжело-суглинистыми сырыми и влажными почвами в типах леса сосняки долгомошные и ельники чернично-мелкотравные и приручьевые минерализацию почвы на вырубках производят путем напашки пластов мощностью 10–20 см. Расстояние между минерализованными полосами или пластами должно составлять 2–5 м. Для минерализации почвы на вырубках и под пологом леса применяются специальные покровосдиратели: сеялки, культиваторы и плуги.
На свежих вырубках в кисличных и близких к ним типах леса рекомендуется неглубокое рыхление с удалением напочвенного слоя и подстилки до поверхности гумусного горизонта, выполняемое с помощью лесных плугов ПКЛ-70, ПЛП-135, ПЛ-1 и др. При обработке плугами ПКЛ-70, образующими ширину минерализованной полосы 1,4 м, борозды прокладывают через 2–4 м, а при обработке плугами ПЛП-135, создающими минерализованную полосу шириной 2,7 м, – через 5–6 м. На площадках с влажными и сырыми почвами (с избыточным увлажнением) минерализацию почвы совмещают с осушительными мероприятиями, прокладывая через 10–30 м сеть борозд. Для этого используют плуги-канавокопатели ПКЛН-500, канавокопатели ЛКА-2М и ЛКН-600 и даже экскаваторы ТЭ-3М, Э-304В, Э-5015 и др. Данную технику рекомендуется использовать на долгомощных, сфагновых, таволговых, ланцетовейниковых и других типах вырубок с переувлажненными почвами.
Указанные плуги в большинстве случаев используют по своему основному назначению – для подготовки почвы на вырубках и под пологом леса, при искусственном лесовосстановлении и на мелиоративных работах. Более подробно о них будет сказано далее. Чаще при минерализации почвы с целью содействия естественному возобновлению, используют различного вида покровосдиратели, рыхлители, культиваторы и фрезы. Якорный покровосдиратель ЯП-1 (рисунок 1.1) предназначен для подготовки почвы на нераскорчеванных вырубках и под пологом леса путем сдирания растительного покрова до поверхности гумусного горизонта.
Постановка задачи оптимизации параметров и характеристик операции минерализации почвы
Большинство тенденций по сложившимся в мире и России общим аспектам лесоводства, направлено на лесовосстановление промышленных (для коммерческих целей) лесозаготовок использованием сеянцев. Но ситуация, особенно в России, имеет свои особенности. Например, в Архангельской области в 2008 году создана комиссия для проверки использования лесофонда. «Комиссия создана в обладминистрации и призвана проследить, как выполняются условия каждого договора по аренде лесофонда. Теперь комиссия не будет как раньше требовать отчета от лесхозов, а станет проверять каждый договор на месте, в районах. Такая ревизия связана с тем, что во многих случаях выполняется лишь основной пункт договора – об арендной плате. Однако практически не один арендатор лесных участков не принимает участия в организации комплекса противопожарной безопасности, а также восстановления лесофонда. Более того, недобросовестные арендаторы пытались оказывать давление на работников лесхозов. Все подобные нарушения должны быть выявлены комиссией. С арендаторами, которые откажутся выполнять обязательные пункты планов, договоры будут расторгнуты» (Рек тайм // Архангельск: NA REGNUM, 2008. №29. С.2).
В настоящее время ситуация мало изменилась. Это связано с рядом причин: обычно полное отсутствие в лесхозах оборудования для лесовосстановления; отсутствие посадочного материала – семян, сеянцев и саженцев; потеря прошлых знаний и навыков о способах лесовосстановления. В основе всех указанных причин находится фундаментальный аспект – нехватка финансовых ресурсов, в частности субвенций из госбюджета.
В связи с этим в настоящих условиях целесообразно обратиться к опыту прошлых лет. Так, в 70-е годы объем работ по содействию естественному лесовозобновлению с минерализацией почвы и подсевом нестандартных семян составлял около 21% от площади вырубок разных видов [11]. Сейчас, в рамках отмеченных обстоятельств, данные объемы значительно снизились. Кроме попыток внедрения новых лесопосадочных технологий, следует отметить как отрицательный фактор, уменьшение научных и опытно-конструкторских работ в исследуемом вопросе.
Первоначально следует отметить, что вопросами, связанными с почвообработкой лесных почв, в плане лесовосстановления, занимались многочисленные исследователи.
Например, в работах Нартова П.С. [12,13] автор подробно рассматривает методики проектирования, расчета и основы компоновки почвообрабатывающих машин различного типа для лесного хозяйства. В частности подробно изучается вопрос проектирования дисковых почвообрабатывающих орудий.
В монографии Бартенева И.М., Драпалюка М.В. и Казакова В.И. [14] рассмотрены современное состояние и направления совершенствования технологий и средств механизации сбора и обработки лесных семян, выращивания посадочного материала, лесовосстановления на вырубках; дан анализ прогрессивных технологий и обоснованы перспективные направления в развитии машин и орудий и, в первую очередь, энергетической базы для лесного хозяйства. Даны научно-обоснованные требования к естественному лесовосстановлению и искусственному лесовосстановлению в таежной и лесостепной зонах. Монография написана на основе результатов исследований, выполненных авторами в Воронежской государственной лесотехнической академии и во Всероссийском НИИ лесоводства и механизации лесного хозяйства.
Монография Мясищева Д.Г. [15] посвящена систематизации данных о попытках использования в лесном хозяйстве технологических агрегатов на базе серийных мотоблоков – мобильных средств малой механизации (МСММ). Осуществлен обзор исследований и существующих тенденций развития механизации на основе МСММ в различных хозяйственных областях деятельности. На основе методов системного анализа разработана структура лесохозяйственной системы машин на базе специализированного мотоблока. С учетом технологических, эргономических и экологических факторов обоснованы рациональные проектные параметры, функциональные характеристики и технологии применения элементов системы по показателям качества эксплуатационной эффективности. Большое внимание в работе уделено методологии экспериментальных и теоретических исследований почвообрабатывающих агрегатов на шасси мотоблоков. В том числе и для содействия естественному лесовозобновлению. Многочисленные публикации относятся к конкретным задачам в рассматриваемой области.
Так, в статье Соломатников Б.И. и Дмитриев А.В. [16] рассматривают задачи связанные с определением влияния различных параметров фрезерования почвы рабочим органом лесохозяйственного агрегата на энергоемкость технологического процесса. На основе предложенной детерминированной математической модели была построена номограмма (рисунок 1.12) графически связывающая кинематические и массовые характеристики почвенной стружки с параметрами резания грунта и типом используемой фрезы. С помощью данного результата авторы предлагают формулировать конкретные программы экспериментальных работ по фрезерованию различных грунтов с целью определения общих энергозатрат.
На номограмме h – глубина фрезерования грунта, lст – ширина почвенной стружки, m – масса почвенной стружки, z – число ножей на барабане фрезы, – угловая скорость вращения фрезы, K и U – относительные доли энергозатрат на составляющие перемещения стружки от некоторой суммарной работы метания фрезы за один оборот. Студент Фещенко О.Л. в своем исследовании [17] рассматривает теоретическую модель для исследования изгибных и крутильных колебаний конической фрезы лесохозяйственной почвообрабатывающей машины (рисунок 1.13). В результате получен инструмент, позволяющий на этапе проектирования научно обоснованно определять конструктивные и технологические особенности и характеристики оборудования. Разрабатывать технические решения для снижения нагруженности рабочих органов фрезы. Рисунок 1.12 - Номограмма энергоемкости процесса метания стружки лесной фрезой
В исследовании [18] (рисунок 1.14) Якимчука В.А. рассматривается математическая модель, позволяющая оценивать энергозатраты лесохозяйственной фрезы на рабочий процесс по его компонентам. В конечном итоге разработаны рекомендации по обоснованию проектных параметров рабочего органа с позиции минимизации энергоемкости технологической операции фрезерования.
В работе [19] на основе оптимального планирования эксперимента автор получает регрессионные зависимости, которые позволяют минимизировать расход топлива. Это реализуется в зависимости от регулировочных параметров, типа почв, а также технологии применения лесохозяйственного мотоагрегата на шасси мотоблока (рисунки 1.15 , 1.16).
Результаты эксперимента
Уравнение второго порядка является несущественным дополнением уравнения первого порядка. Следовательно, целесообразно остановиться на уравнение регрессии первого порядка. t = 13,87 + 3,25 (- - 2,5) = 5,7 + 0,65Я. Уравнение регрессии первого порядка по показателю времени после упрощения имеет вид: t = 5,7 + 0,65#. (3.13) Проверка данного линейного уравнения по критерию Фишера на адекватность первичным данным дала положительный результат F,aKT FTa6jI Представлена сводная таблица 3.7, полученная при использовании данного уравнения регрессии. В ней практически не рациональные по показателю времени варианты регулировки параметра Н из диапазона 7.5 Н 20 удалены.
Если использовать для расчета все исходные значения из таблицы 3.7, например величины t равные 10.575 с, 13.825 с, и 17.075 с. при соответствующих им теоретических значениях Н равных 7.5 см, 12.5 см и 17.5 см, то с величинами / , ввиду их исключительно дискретных значений, предлагается следующая идеализация: для первых двух значений принимаем г = 4 и 3,соответственно, а для третьего / = 1.
По результатам расчета методом интерполяции построен полином Ньютона [51] (3.15). Разработаны методика и реализованы оригинальный алгоритм и рабочая программа расчета (Приложение II). На рисунке 3.12 представлена графическая зависимость полинома.
Кроме того, была произведена оценка времени действия агрегата в конце минерализованной полосы для разворота в противоположное направление гона (сопутствующая операция). Этот показатель составил от 5 до 7 секунд. . 500 видимо, можно следующим образом. Чем меньше значение регулировки Н (5 – 10 см), тем меньше корней деревьев и кустарников значительного диаметра (10 – 15 мм) оказывается на курсе лемеха плуга – тормоза [15,52], а значит при той – же подаче топлива G будет больше скорость движения агрегата при меньшем буксовании колес как роторных рабочих органов. В результате качество минерализации почвенного фона, представленного оценочным показателем по колеям колес, будет требовать больше последующих заездов i. Следствием данного явления будет уменьшение производительности агрегата при исследуемой операции минерализации по сравнению с большими значениями установки глубины тормоза (14 – 20 см). Так как в последнем случае увеличивается сопротивление движению агрегата, уменьшается его поступательная скорость при том же G, но буксование колес будет возрастать до указанных выше коэффициентов буксования, обеспечивающий требуемую величину . Значит, показатель i имеет тенденцию к уменьшению, а производительность минерализации до некоторого значения Н (в нашем случае до 15 см) растет, но после экстремума (в данном варианте 466 м2/ч) снижается. Последнее объясняется увеличением времени буксования фрикционной муфты мотоблока, а значит уменьшением поступательной скорости агрегата, из-за интенсификации внешней нагрузки на его роторный рабочий орган.
Выше было отмечено, что использование рассматриваемого агрегата на операции минерализации лесной почвы серийными роторными мотокультиваторами, особенно под пологом деревьев, затруднительна [15]. Это объясняется тем, что практически все промышленные образцы таких машин имеют звездообразную компоновку со стрельчатыми или Г – образными ножами.
В результате этого богатая травянистая растительность и моховые ее компоненты из верхних слоев лесной почвенной подстилки, в отличие от культурных участков, интенсивно забивают пространство между подобными лучам звезды элементами рабочего органа. В результате оборудование необходимо часто и трудоемко очищать от данных нежелательных элементов.
Кроме того, тормоз рассматриваемых мотокультиваторов обычно выполняется в виде вертикального стержня. В результате полоса между колеями барабанов с ножами остается практически мало тронутой операцией, то есть поверхность под днищем по ходу агрегата, остается не минерализованной.
Все это в итоге снижает эксплуатационную производительность лесохозяйственного оборудования на шасси известных МСММ.
Роторные рабочие органы в нашем случае выполнены по аналогии с пахотными колесами-грунтозацепами [15], представленными на рисунке 3.13.
При использовании такой конструкции, которая лишена лучеобразных конструктивных элементов, основная масса растительных остатков и почвы, в виде мульче подобной массы, через пространства между пластинами грунтозацепов подает на цилиндрическую вал-ступицу рабочего роторного органа агрегата и далее в минерализованный слой (рисунок 3.14). В результате дополнительно перемешиваясь данная почвенно-растительная смесь, оказывается в минерализованной полосе под рабочим органом, дополнительно рыхлится им и
Минимизация энергоемкости и рационализация технологической операции по минерализации лесной почвы под самосев
Если полученный эвристический график рассмотреть с позиции того, что линии 1 и 2 являются графиками линейных функций показателя эффективности (4.1) рассматриваемых подсистем от текущего времени, то, по аналогии с известным графическим методом решения алгебраических систем двух уравнений, точка их пересечения Р является компромиссными решением всей исследуемой технологической системы. Логически рассуждая по-другому – эта точка Р отображает некоторый возможный оптимальный сценарий лесохозяйственной системы механизации почвообработки для содействия естественному лесовозобновлению.
В выделенных временных границах изучаемого временного периода эта альтернативная виртуальная подсистема представлена графиком 3. Причем, практически не зависимо от выбора вертикального сечения аналогичного (I – I) между точками П и С средние значение показателя эффективности ЭНВ в точках пересечения с графиками 1 и 2 располагаются по линии 3 и равны примерно 8,64 кВт/га. Примечательно, что данная особенность характерна для любого, произвольно выбранного положения точки Н правее относительно точки П вдоль оси «Хронология тенденций». Это свойство полученного решения исследуемой системы иллюстрируется построениями относительно произвольной абсциссы -точка С (рисунок 4.5). Представленные рассуждения можно оценивать как ситуационный анализ современных тенденций развития изучаемых лесохозяйственных механизированных систем в рассматриваемом временном диапазоне. Пролонгированный анализ графика 3 дает основание предполагать, что в будущем возможно развитие исследуемых средств механизации по пути стремления к реализации выбранного показателя эффективности в диапазоне 8,5…8,6 кВт/га.
В нашем случае предлагаемый агрегат, согласно представленной выше расчетно – эмпирической методики, имеет ожидаемое значение показателя ЭНВ равное 8,6 кВт/га (см. таблицу 4.).
Анализ расчетных результатов по исходным данным из таблиц 4.1…..4.10 указывает на существование производственных агрегатов, имеющих удельный показатель ЭНВ близкий по значению решению рассматриваемой системы. Но в этом случае шасси либо гусеничный трактор, либо колесный универсально – пропашной трактор сельскохозяйственного назначения. Технологическое оборудование представляет при этом навесные пассивные орудия – лемешные, сошниковые, дисковые и другие плуги, либо активные рабочие органы в виде почвенных фрез. Кроме того, отмеченная техника при практическом использовании для условий мелкоконтурных участков на вырубках и под пологом будет весьма затруднительна и энергоемка при технологическом маневрировании (переезды с участка на участок, развороты в конце технологических гонов, объезды дискретных препятствий).
В нашем случае расчетная методика, как указывается выше, предполагает усреднение практически всех условий, как внешних, так и внутренних, связанных с минерализацией почвы для лесовозобновления. Поэтому, в техническом и технологическом аспектах ситуационная концепция, представленная графиком 3 на рисунке 4.5, так называемая логиста [56] - требует наличия почвообрабатывающего лесохозяйственного агрегата комбинирующего в себе прежде сего ходовую систему типа «колесо – гусеница + опорная лапа - лемех». С другой стороны эта комбинация является и проявлением пассивно – активного рабочего органа. Это в нашем случае обеспечивается специально обоснованными грунтозацепами – скребками, а также оптимальными регулировками комбинированного рабочего оборудования, по аналогии с предлагаемым устройством типа «плуг – разрыхлительное колесо». Последнее решение выступает как синтез, то есть комбинацию свойств с одной стороны способа соединения рабочего органа с тяговым модулем через навеску (плуг), а с другой стороны способом внедрения рабочего органа в трансмиссию и ходовую систему шасси (колеса – рыхлители). Кроме того, практический результат минерализации представляет собой в нашем случае не характерные для известных агрегатов только разрыхленные поверхности или полосы типа «борозды + гребни», а комбинацию всех этих вариантов профиля минерализации (рисунок 4.3).
Рассуждая по представленному эвристическому алгоритму, целесообразно прогнозировать виртуальный агрегат, аналогичный предложенному нами. Но это агрегат, оснащенный вместо колес с грунтозацепами, например, шнековым движителем по бортам корпуса шасси. Однако, скорее всего в настоящее время он будет конструктивно сложнее и значительно дороже.
С энергетической точки зрения полученный результат для исследуемого оборудования исключает у агрегата «излишнюю» [53] мощность, но реализует способ эффективного использования его потенциальной энергонасыщенности в технологической работе. В конечном итоге это способствует повышению эксплуатационной эффективности содействия естественному лесовосстановлению.