СПОСОБ ЛЕСОВОДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА МАШИН Российский патент 1998 года по МПК A01G23/00 

Изобретение относится к области сельского и лесного хозяйства, в частности, к способам лесоводственной оценки технологического комплекса машин для выполнения рубок, например, главного пользования.

В лесном хозяйстве известны инструктивные и нормативные источники информации, в соответствии с которыми осуществляют контроль за проведением рубок главного пользования, состоянием лесной среды мест рубок на основе результатов натурных обследований. Полученные результаты служат основанием для определения размеров нанесенных лесозаготовительной техникой повреждений, превышения их над допустимыми и определения величины нанесенного ущерба [1, 2].

Наиболее близким к заявляемому является способ, в соответствии с которым к технике и технологии лесозаготовок предъявляются лесоводственные требования по условиям проведения работ в зависимости от видов рубок, состояния лесной среды до начала их проведения, а также к ее состоянию после проведения рубок [3]. Указывается, что положения и нормативы, приведенные в данном документе, должны использоваться для оценки пригодности (возможности и целесообразности использования) машин и технологией на лесосечных работах при различных способах рубок главного пользования в определенных природных (типологических условиях и с учетом сезонов года. Отмечается, что при выборе следует отдавать предпочтение тем лесозаготовительным машинам и технологиям разработки лесосек, которые прошли в установленном порядке государственную экологическую экспертизу, при которых комплексные затраты труда и средств на заготовку древесины, возобновление и выращивание леса будут наименьшими, а лесорастительная среда будет лучше сохранена и потребуется меньше средств на осуществление природоохранных и лесовосстановительных мероприятий. Технологические процессы лесосечных работ должны разрабатываться с таким расчетом, чтобы при выполнении каждой рабочей операции и всего их комплекса в целом в нормальном производственном режиме при соответствующих видах рубок исключались недопустимые отрицательные воздействия на все элементы биогеоценозов [3, стр. 3 - 4 п. 8.5, 8.6]. Данный источник информации конкретизирует требованиям к технике и технологии проведения рубок, изложенные в предшествующем документе [2], и принят за прототип с учетом качественных и количественных признаков [3-прототип].

Известный способ имеет следующие недостатки. По данным, констатирующим начальное (до начала воздействия) и конечное (после проведения рубок) состояние лесной среды, можно оценить, пригоден или нет только весь комплекс машин (вся технология) для проведения работ в конкретных условиях, т.е. возможно получить ответ "да" или "нет" для технологического комплекса в целом, но не для отдельных его элементов. Не представляется также возможным оценить степень пригодности всего комплекса и отдельных его элементов. По существу данным известным источником информации ставится задача, которую должны решить лесоводственные требования, приводятся нормативные величины оценочных показателей, достижение которых свидетельствует о ее решении. Однако не раскрыты пути решения поставленной задачи, т.е., каким образом, из каких машин нужно составить технологический комплекс и в каком режиме, условиях он должен работать, чтобы объективно удовлетворять нормативам, т.е. не зависимо от субъективных факторов - нарушений условий эксплуатации, организацию и режимов работы отдельных элементов и всего комплекса в целом в конкретных лесорастительных условиях.

Отмеченные недостатки не позволяют решить поставленную задачу - оценить и выбрать машины и технологии для разработки лесосек в определенных природных условиях с большей точностью и надежностью.

Сущность предлагаемого способа, направленного на решение поставленной задачи, заключается в том, что в отличие от известного способа-прототипа [3] лесоводственную оценку осуществляют, определяя дополнительно фактически промежуточные величины оценочных показателей в процессе работы всего технологического комплекса машин, причем эти величины определяют до начала, в процессе проведения работы и после ее окончания для отдельных элементов комплекса. При последовательном осуществлении операций машинами на одной площади в том случае, когда временем между ними можно пренебречь (изменение величин показателей от него не зависит), конечные фактические величины оценочных показателей работы предыдущей машины могут быть использованы в качестве начальных для последующей.

Фактические величины анализируют, определяя характер соответствия нормативным. Технологический комплекс на основе проведенного анализа оценивают: как пригодный - при полном соответствии конечных фактических величин нормативным, т.е. когда фактические конечные величины всех оценочных показателей лучше или совпадают с нормативными; как пригодный с ограничениями - при частичном, то есть когда фактические конечные величины оценочных показателей хуже нормативных на величину, не превышающую точность их определения; как непригодный - при несоответствии, то есть когда первые величины хуже вторых более чем на точность измерения.

В двух последних случаях о пригодности отдельных элементов технологического комплекса (машин) судят по вкладу их фактических промежуточных величин в фактические конечные величины оценочных показателей, обусловивших общую оценку. Величину вклада отдельных элементов определяют по соотношению фактических промежуточных величин оценочных показателей. На основе результатов оценки устанавливают ограничения по пригодности и работе как всего комплекса, так и отдельных его элементов. Их устанавливают для режима и условий проведения работ в соответствии с показателями, обусловившими оценку.

Таким образом, для получения данных и проведения лесоводственной оценки пригодности комплекса машин и отдельных его элементов (машин) предлагается изменить режим и количество операций. Саму оценку как всего комплекса, так и его элементов осуществляют по трем уровням пригодности с учетом условий работы и соотношения величин оценочных показателей отдельных элементов комплекса. Применение предложенного способа возможно также и при оценке иных видов рубок, так как при их проведении оказывается аналогичное влияние на лесную среду и используются аналогичные технологические приемы.

Применительно для лесоводственной оценки технологического комплекса и машин известны отдельные существенные признаки заявляемого способа. Известно, что лесозаготовительная техника должна пройти государственные испытания, в процессе которых определяют отдельные показатели ее работы [4]. Известно также, что во время исследований степень воздействия машин на компоненты леса устанавливается после каждой операции лесосечных работ (после валки и трелевки) [5].

Однако применение известных признаков не ставит цель оценки комплекса машин и его элементов, а служит для определения работоспособности машин [4] и конечных результатов их воздействия на лесную среду [5]. В последнем источнике отмечается, что оптимальные решения при планировании систем лесозаготовительных машин, сочетаний машин в комплексе, технологий лесосечных работ в разных экологических условиях можно найти, базируясь на критериях лесоводcтвенной оценки. При разработке лесозаготовительных и лесовосстановительных мероприятий необходимо применять наивысшие показатели критериев лесоводственной (лесоводственно-экологической) оценки машин и технологий по входу (в момент рубки) и выходу экосистемы, которые позволят предотвратить или смягчить отрицательные изменения в лесном биогеоценозе. Машины и технологии при отсутствии сведений о лесоводственной оценкe их по выходу следует планировать на основе критериев по входу экосистемы.

Отсутствие информации о применении предлагаемых операций для осуществления поставленной задачи, а также неочевидность предложенного ее решения для специалистов, исходя из известного уровня техники, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Применение в процессе видов работ (определение величин оценочных показателей) в процессе плановых мероприятий по оценке работы комплексов машин позволяет признать предлагаемое изобретение "промышленно применимым".

Пример. Требуется оценить степень пригодности комплекса машин для проведения сплошнолесосечных рубок главного пользования. Для объективности оценки проводят экспериментальную рубку леса в период, когда погодные условия не могут вызвать существенное изменение влажности почвы, характерной данным условиям произрастания (в сухих и свежих условиях влажности почв нельзя проводить рубки в период затяжных дождей). В качестве показателей оценки используют принятые в лесоводственной нормативной и инструктивной литературе, например показатели, характеризующие состояние почвенного покрова, - площадь технологических элементов, требуемая для выполнения лесосечных работ; повреждение почвенного покрова на технологических элементах и в пасеках; показатели, характеризующие состояние фитоценоза, - площадь участков с сохраненным фитоценозом; количество уничтоженного и поврежденного подроста с учетом имеющегося до рубки; дополнительные показатели, имеющие значение для проведения последующих лесохозяйственных мероприятий - высота пней; степень захламленности площади порубочными остатками и неликвидом.

Оценку осуществляют методом попарного сравнения фактических величин оценочных показателей с их нормативными величинами.

Фактические величины оценочных показателей определяют до начала работы всего комплекса, а также отдельных его элементов. В процессе работы машин определяют фактические величины изменяющихся показателей и фиксируют условия и режимы работы, при которых происходит изменение степени их соответствия нормативным. Фиксируют и оценивают также и конечные фактические величины оценочных показателей как для каждой машины (выполняемой ею операцию), так и для комплекса в целом.

В соответствии с описанной выше последовательностью работ для комплекса машин: валочно-пакетирующая машина ЛП-19, бесчекерный трелевщик ТБ-1, очистка лесосеки с использованием трелевочного трактора ТДТ-55, вывозка хлыстов автолесовозами на базе КамАЗ, были получены следующие результаты при проведении сплошлесосечных рубок главного пользования с сохранением подроста в безморозный период в условиях группы типов леса "ельники сложные". (Приведены результаты по показателю - % сохраненного/уничтоженного подроста, обусловившему общую оценку). Процент сохраненного подроста снижался после проведения операций следующим образом: после валки - на 17%, после трелевки - еще на 35%, после очистки лесосеки - на 6%, после вывозки - на 2%. Таким образом, общее снижение составило 60%, т.е. сохранено на участке 40% общего количества подроста, имеющегося до рубки, что не соответствует нормативу - 52,5% (соответствии с [3] и выходит за пределы точности его определения (± 10%). Полученные данные позволяют выяснить, что наибольший вклад в конечный результат внесли операции валка и трелевка. Наблюдения за процессом работы комплекса позволили установить, что при трелевке в последней трети циклов работы движителями трактора разбивается полотно волока, что затрудняет проходимость и ведет к разворотам пачки и повреждениям и уничтожению 15% подроста. Таким образом, установлено, что технология не соответствует принятому нормативу, необходимо ограничить количество рейсов трелевочного трактора на треть при использовании данной техники либо необходимо изменить технологию рубок и сократить расстояние трелевки.

Осуществление предлагаемого способа позволяет с большей точностью и надежностью оценить технологию для разработки лесосек в конкретных природных условиях, при отрицательной оценке внести необходимые коррективы и осуществить подбор необходимых машин для проведения рубок в соответствии с предъявляемыми требованиями.

Источники информации
1. Указания по освидетельствованию мест рубок, подсочки (осмолоподсочки) насаждений и заготовки второстепенных лесных материалов. - М.: ЦБНТИ Гослесхоза СССР, 1984, с. 39.

2. Правила рубок главного пользования в равнинных лесах европейской части Российской Федерации. - М.: 1994, 32 С. (Утверждены приказом ФС ЛХ России от 31 августа 1993 г. N 226).

3. Лесоводственные требования к технологическим процессам лесосечных работ. М. , 1993, 16 с. (прототип). (Утверждены приказом ФС ЛХ России от 29 ноября 1993 г. N 314).

4. РД 13-11-11-85 Система государственных испытаний продукции. Лесозаготовительные машины и оборудование. Положение о системе государственных испытаний. Химки, 1986, 24 с.

5. Обыденников В. И. Лесоводственная оценка современной лесозаготовительной техники, Учебное пособие.- М.: МЛТИ, 1991, 52 с. (стр. 34).

Использование: в сельском и лесном хозяйстве при оценке технологического комплекса машин для выполнения лесоводственных мероприятий, рубок, например, главного пользования. Сущность изобретения: при проведении натурных работ, проводимых для определения величин оценочных показателей, в процессе работы всего технологического комплекса определяют фактические промежуточные величины оценочных показателей для каждого элемента комплекса. Общую оценку всего технологического комплекса осуществляют, определяя характер соответствия конечных фактических величин оценочных показателей нормативным величинам. Оценку ведут по трем уровням: соответствие полное - пригодный комплекс, частичное - ограниченно пригодный, несоответствие - непригодный. По наибольшему вкладу промежуточных фактических величин в конечные величины судят о степени пригодности отдельных элементов комплекса в двух последних случаях. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ лесоводственной оценки технологического комплекса машин, в частности для лесоводственных мероприятий - рубок, например, главного пользования, включающий определение фактических начальных и конечных величин оценочных показателей при проведении натурных работ и лесоводственную оценку путем анализа соответствия этих величин нормативным, отличающийся тем, что дополнительно определяют фактические промежуточные величины оценочных показателей в процессе работы всего технологического комплекса, а общую оценку всего технологического комплекса осуществляют, определяя при анализе характер соответствия конечных фактических величин нормативным, оценивая комплекс как пригодный при их полном соответствии, как ограниченно пригодный - при несоответствии, причем в двух последних случаях судят о степени пригодности и необходимости ограничения работы отдельных элементов технологического комплекса по наибольшему вкладу в фактические конечные величины оценочных показателей, обусловивших общую оценку, определяемому по соотношению фактических промежуточных величин оценочных показателей. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что характер соответствия определяют как "полное", когда фактические конечные величины всех оценочных показателей лучше или совпадают с нормативными, как "частичное" - когда фактические конечные величины оценочных показателей хуже нормативных на величину, не превышающую точность их измерения, как "несоответствие" - когда первые величины хуже вторых на величину, превышающую точность измерения. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что фактические промежуточные величины оценочных показателей определяют до начала, в процессе проведения и после окончания работ отдельных элементов технологического комплекса. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ограничения по пригодности всего технологического комплекса и по работе отдельных его элементов устанавливают для режима и условий проведения работ в соответствии с показателями, обусловившими оценку.