CC BY
43
ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ
8. Agejkin Ja.S. Vezdehodnye kolesnye i kombinirovannye dvizhiteli: teorija i raschet [Off-the-road wheeled and combined traction devices: Theory and Calculation]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1972. 184 p.
9. Grigor’ev I.V., Nikiforova A.I., Hitrov E.G., Pelymskij A.A., Hahina A.M. Jekspe-rimental’noe opredelenie vremeni relaksacii naprjazhenij lesnogo grunta [Experimental assessment of stress relaxation time for forest soils]. UchenyeZpiskiPetrGU, № 2, 2014. pp. 87-91.
10. Grigor’ev I.V., Grigor’eva O.I., Nikiforova A.I., Kunickaja O.A. Obosnovanie metodiki ocenki jekologicheskoj jeffektivnosti lesopol’zovanija [Substantiation of the technique for the forest management ecological efficiency estimation]. VestnikKrasGAU, № 6, 2012. pp 72-77.
К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО РАССТОЯНИЯ ТРЕЛЕВКИ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТРЕХЛИНЕЙНОЙ АЭРОСТАТНО-КАНАТНОЙ СИСТЕМЫ
А.В. АБУЗОВ, доц. каф. технологии заготовки и переработки древесных материалов Тихоокеанского ГУ, канд. техн. наук,
П.Б. РЯБУХИН, проф. каф. технологии заготовки и переработки древесных материалов
Тихоокеанского ГУ, д-р техн. наук
[email protected], [email protected] .ru Тихоокеанский государственный университет, факультет природопользования и экологии
680035, г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136, ауд. 201Л
В статье рассматривается вопрос разработки труднодоступных лесных массивов с использованием аэростатно-канатной транспортной системы (АКС). Приводится методика расчета среднего расстояния трелевки и производительности для трехлинейной АКС на лесных участках треугольной формы.
Ключевые слова: аэростатно-канатная система, расстояние трелевки, производительность аэростатной системы, воздушная трелевка.
В настоящее время при освоении лесного фонда большинство дальневосточных лесоэксплуатирующих организаций ведут заготовку древесины на территориях с характерными признаками труднодоступности и экологической зависимости, при этом около
34,6 % лесных площадей, где произрастает качественный и спелый древостой, находятся на склонах свыше 20°, где традиционная техника не в состоянии вести заготовку древесины либо выполняет ее с большими затратами и с явным экологическим несоответствием. Внедрение же в процесс лесозаготовок воздушных способов на базе аэростатно-канатных систем (АКС) позволит не только конкурентно осваивать труднодоступные лесные массивы, но и обеспечит максимум экологического эффекта [1, 2]. На рис. 1 представлен способ транспортировки древесины с использованием трехлинейной АКС.
Использование трехлинейной аэростатно-канатной системы будет характеризоваться эксплуатацией ее на участках
треугольной формы, преимущественно равнобедренной (согласно технологической схеме) или в зависимости от рельефа местности различными формами разностороннего треугольника (рис. 2).
Для определения параметров производительности установки АКС необходимо разработать методику по определению значения среднего расстояния трелевки при различных конфигурациях формы лесного участка, отведенного в рубку [3].
Случай 1
Первоначальные расчеты предлагается провести для идеального случая, при котором рабочий контур лесного участка имеет форму равностороннего треугольника. Исходя из технологических соображений целесообразности размеров эксплуатационного лесного участка, стороны треугольника могут изменяться в диапазоне a = b = c =100 ^ 1500 м.
Участок условно разделяется на ленты (сектора), которые, в свою очередь, делятся
42
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ
на подсектора с установленными размерами 25 х 25 м.
Исходя из размеров всего участка и секторов, расположенных на его площади, можно определить количество секторов участка (n = 4-1500) и количество подсекторов в секторах.
Рис. 1. Аэростатно-канатная система для транспорти-
ровки древесины
Таким образом, в каждом секторе может находиться n - i подсекторов, при i= 0 -59 и при условии, что n > i. Причем каждое значение i соответствует последовательно сектору от 1-го до разгрузочного пункта в точку А. Количество подсекторов определяется конфигурацией участка. Длину крайних линий 1р можно принять равной длине боковой стороны треугольника, т.е. 100 - 1500, при шаге j = 25 м.
Таким образом 1к ^ = An' = AY (в секторе 1) =
КР = 100 - 1500 м, (1)
1к2 = (в секторе 2) =
= (100 - j) - (1500 - j) = 75-1475 м, (2)
1к2 = (в секторе 3) =
= (100 - 2J) - (1500 - 2j) = 50-1475 м (3)
и т.д.
Соответственно длину крайних линий можно выразить зависимостью
l = An' = A1' (в n-м секторе) =
=кр100 - (n - 1)j) - (1500 - (n - 1)j). (4) Так как линия, опущенная из точки А к основанию равностороннего треугольника, является медианой, высотой и биссектрисой, то можно считать, что AK делит сторону b на две равные части, являясь центральной линией
_Ъ 100-1500
ц~ 2~ 2 !
(5)
Выполнив геометрические вычисления по методике [4] с учетом того, что угол AK'C = AK'B = 90°, при учете, что АС = АВ, K'C = KB, получим
l (в n секторе) =
[(100 - (и -1)7) - (1500 - (и - Ш)]2 -
U
(100 - (и - 1)у) -ь (1500 — (л —1)7)
:= (6)
Так как треугольник ABK' = AK'C, то расчет всех остальных линий от точки А к секторам, можно свести к нахождению внутренних линий только одного из треугольников, т.е. к определению длины 1н. Так как BM = CM = 25, то “
К'М' =
100 25 . 1500 2 ' 2
-25,
а треугольник AK'Mявляется прямоугольным и 1н - гипотенуза, тогда
lвн=^|AK,2 + K,M,2,
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
43
ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ
при
К'М' =
100 , 1л. 1500 , 1Ч.
——0-1)7-—---0-1)7
л
(7)
7
V 2 2
При этом l - это каждая n-я сторона Тогда среднее расстояние трелевки до каждого сектора определится по формуле
/
/ +1 +УI
кр ц вн,к
к=1
сРсектора
4-60
(8)
Случай 2
Рассмотрим вариант лесного сектора в виде равнобедренного треугольника со сторонами а и с
а = с = [100, 1500 м], b изменяется в диапазоне (100, 1500 м).
Аналогично расчету по равностороннему треугольнику l = а = с соответственно.
Поскольку значения всех трех сторон участка (a, b, c) постоянны и установлены при монтаже АКС, то угол а (< а) можно найти по теореме косинусов (или по теореме половинного угла)
а ~ arccos х (а = 2arctgx). (9)
Тогда можно считать, что l = AM.
АМп - sjc2 + (кМС)2 - 2с кМС cos а ,
где
к = 1,0'-2). (10)
Следовательно, в секторе 1
(л'-г)
£ L,K+L+h
I = *=! “
Р сек\
Аналогично в секторе 2
(11)
АМп = J(с -25)2 + (кМС f - 2(с - 25)кМС cos а,
где ________
к = \, О'-З). (12)
/
сРек
|7..,.+(/„,-25)+(/„е-25) (13)
(л'-1) ’
, (14)
Фсекп (п'-П + 1)
где 1сРсек1 - среднее расстояние трелевки до сектора 1, м;
1ен - длина внутренней средней линии, м; Ка - длина крайней линии по стороне а, м; 1*рс - длина крайней линии по стороне с, м;
п' - подсекторов; п' зависит от величины
*---+8 (8 > 0)
25“
(8 - бесконечно малое положительное число) и является целым числом (п' е Z), j = 25 - шаг по секторам.
Таким образом, общую зависимость для определения среднего расстояния трелевки АКС в треугольном лесном участке можно выразить зависимостью
Е I
к=1 °Р«
(15)
Случай 3
Для упрощения и удобства расчетов в случае разносторонней формы участка можем предположить, что горизонтальные (красные) линии, делящие сектор на подсектора, параллельны стороне, противолежащей точке А, т.е. основанию треугольника с вершиной А (рис. 3).
В таком случае для определения средней линии трелевки методика расчета по равнобедренному треугольнику распространяется и на косоугольные треугольники (при 1кра
Ф l ).
креу
Так как все три стороны участка известны исходя из начальных условий монтажа, углы исследуемого треугольника определяемы, искомая линия трелевки l образует треугольник с одной из боковых сторон заданного участка и частью основания b, можно найти последовательно все внутренние линии l .
вн
Случай 4
При разработке лесного участка в форме прямоугольного треугольника расчеты по предлагаемой методике значительно упрощаются в связи с отсутствием расчета одного из углов (равного 90°).
Для реализации поставленной задачи определения производительности АКС с помощью программы Статистика 6.0 был проведен анализ совокупности влияющих факторов на основании их распределения и получено уравнение регрессии
44
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ
Рис. 3. Общий вид формы разностороннего участка
Пч = 0,000018L2 - 0,060035 L +
7 ср 7 ср
+ 53,04049V - 22,227V , + 9,4040690 , (16) где L - среднее расстояние трелевки, м;
V - скорость холостого хода аэростата, м/с;
V б - скорость рабочего хода аэростата,
м/с
Q - рейсовая нагрузка аэростата, м3.
На рис. 4 представлен вариант зависимости П = f(L Q), показывающий динамику изменения в пространственном распределении выходных величин в зависимости от исследуемых факторов при установленных значениях скоростных параметров: V - скорость перемещения порожнего аэростата, V = 3 м/с (холостой ход); V б - скорость перемещения груженного аэростата, V б = 6 м/с
Рис. 4. Модель производительности АКС-5
Выводы
- Полученные аналитические и регрессионные зависимости основных технологических параметров АКС позволяют прогнозировать целесообразность использования аэростатно-канатной системы при эксплуатации в различных лесорастительных и климатических условиях.
- Математический аппарат, используемый при определении исследуемых параметров, имеет научную новизну и может быть использован при создании целевых программных продуктов в качестве соответствующей подпрограммы.
Библиографический список
1. Рябухин, П.Б. Аэростатические аппараты и их применение в лесной промышленности / П.Б. Рябухин, А.В. Абузов // Юб. сб. научных трудов ДВЛТИ «Вопросы совершенствования технологий и оборудования в лесопромышленном комплексе и строительстве». - Хабаровск: ХГТУ, 1998.
- С. 75-80.
2. Абузов, А.В. Экспериментальные исследования аэростатно-канатной системы / А.В. Абузов, К.В. Рудица // Вестник ТОГУ - Хабаровск: ТОГУ
- Вып. 1(8). - 2008. - С. 259-274.
3. Ширнин, Ю.А. Среднее расстояние трелевки на лесосеках непрямоугольной формы / Ю.А. Ширнин, Н.А. Крицкая, К.П. Рукомойников // Научно-технические проблемы в развитии ресурсосберегающих технологий и оборудования лесного комплекса: Материалы международной научнопрактической конференции. - Воронеж: ВЛГТА, 1998. - С. 206-208.
4. Мусхелишвили, Н.И. Курс аналитической геометрии / Н.И. Мусхелишвили - М.: Высшая школа, 1967. - 655 с.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
45
ЛЕСОСЕЧНЫЕ РАБОТЫ
ON THE DETERMINATION OF THE AVERAGE DISTANCE SKIDDING AND PRODUCTIVITY
TRILINEAR BALLOON-STRING SYSTEMS
Abuzov A.V (Pacific National University), Rjabuhin P.B. (Pacific National University)
[email protected], [email protected] .ru Pacific National University, School of Ecology and Nature Management R. 201Л, 136, Tihookeanskaya St., Khabarovsk, 680035, Russia
The article discusses the development of forests inaccessible using balloon-cable transport system (AKS).
Propulsion Single calculating the average yarding distance and performance for trilinear AKC woodlots triangular
shape.
Keywords: balloon-cable system, skidding distance, Flow aerostat system, air skidding.
References
1. Ryabukhin P.B., Abuzov A.V. Aerostatic devices and their application in the timber industry [Aerostatic devices and their application in forestry]. Yubileynyy sbornik nauchnykh trudov DVLTI «Voprosy sovershenstvovaniya tekhnologiy i oborudovaniya v lesopromyshlennom komplekse i stroitelstve» [Jubilee collection of scientific papers DVLTI «Issues of improving technologies and equipment timber industry and construction»]. Khabarovsk. KhGTU, 1998. pp. 75-80.
2. Abuzov A.V., Ruditsa K.V. Experimental studies of balloon- cable system [Experimental studies of balloon - cable system]. Vestnik TOGU [Bulletin of PNU]. Khabarovsk. TOGU. Vyp. 1(8), 2008. pp. 259-274.
3. Shirnin Yu.A., Kritskaya N.A., Rukomoynikov K.P. The average distance of skidding on felling nonrectangular [The average distance of skidding on felling nonrectangular]. Nauchno- tekhnicheskiye problemy v razvitii resursosberegayushchikh tekhnologiy i oborudovaniya lesnogo kompleksa: Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Scientific and technical problems in the development of resource- saving technologies and equipment forest complex : Proceedings of the international scientific- practical conference]. Voronezh. VLGTA, 1998. pp.206-208.
4. Muskhelishvili N.I. Course of analytical geometry [Course of analytical geometry]. Moscow. Higher School, 1967 655 p.
сравнительная оценка способов комплектования систем машин для заготовки сортиментов
С.Б. ЯКИМОВИЧ, проф. каф. ТОЛП УГЛТУ, д-р техн. наук,
М.А. ТЕТЕРИНА, доц. каф. ТОЛП УГЛТУ, канд. техн. наук
jak. 55@mail. ru, tetatet-marya@mail. ru ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет» 620100, Свердловская область, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, д. 37.
В статье представлены результаты сравнительной оценки эффективности двух методик комплектования систем машин для заготовки сортиментов - по промышленно апробированной модели стохастической многофазной системы и на основе рекомендаций производителей. Представленные результаты свидетельствуют, что время простоев машин в комплектах, сформированных на основе рекомендаций производителей, составляет в среднем 38 % и достигает 61 %.
Ключевые слова: системы машин для заготовки сортиментов, синхронизация,
производительность, рекомендации производителей, стохастическая многофазная система
Целью управления составом систем для заготовки сортиментов является их синхронизация и повышение производительности. Комплектование таких систем выполняется в настоящее время, в большей части, на основе оптимизации состава по маркам и количеству существующих машин на основе рекомендаций от производителей, представленных, например, в [1]. Однако результаты
проведенных промышленных экспериментов [2, 3], свидетельствующие о несогласованности машин по производительности для различных природно-производственных условий в системах «харвестер-форвардер» до 50-70 %, определяют недостаточную эффективность подобных подходов, обусловленную целочисленностью управляемых переменных. Синхронизация машин в системах
46
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014
