Статьи журнала - Resources and Technology
Все статьи: 384
Изучение десукции на географических ландшафтах
Статья научная
Количество воды, потребляемое корнями растений, называется десукцией. Это сложный физиологический процесс, который связан с темпами роста. Однако определить то количество воды, которое потребляют целые географические ландшафты: лес, поле, болото и т. д., очень сложно. В данной работе предлагается один из подходов к решению этой задачи.
Бесплатно
Статья научная
Одной из актуальных проблем, возникающих при выращивании долговременных лесных культур, является проблема своевременного и качественного выполнения их осветлений. Срезание или вырубание нежелательной древесно-кустарниковой поросли ручным или механизированным способом зачастую приводит к продолжению существования удаляемой растительности. Одним из способов уничтожения нежелательной растительности, обеспечивающим невозобновление её произрастания на очищаемой территории, является способ удаления нежелательной поросли вместе с корневой системой, осуществляемый, например, путём воздействия на неё рабочего органа, закреплённого на конце стрелы манипулятора многофункциональной машины. С учётом ранее полученных авторами статьи результатов по моделированию сферического рабочего пространства машин с манипуляторными установками авторы в данной статье, с целью определения оптимальных значений конструктивных и технологических параметров манипулятора с размещённым на его конце рабочим органом, разработали математическую модель процесса воздействия указанных технических средств на нежелательную поросль, обеспечивающую высокие характеристики производительности и качества работы как самого манипулятора, так и рабочего органа. Выполненное в данном исследовании моделирование было основано в целом на методах классической механики. Для обоснования кинематических параметров манипулятора и рабочего органа авторами разработан ряд расчётных схем с указанием положений выдернутой поросли в нескольких системах координат, в том числе координат характерных точек нежелательной поросли с обоснованием особенностей их принятия, указаны точки приложения внешних сил (движущих моментов и моментов сопротивления движению, сил тяжести элементов манипулятора), действующих на манипулятор и рабочий орган. Авторами составлен ряд дифференциальных уравнений движения элементов манипулятора (платформы, поворотной стойки, корпуса и штока), зависящих от времени, приведён график рабочего процесса манипулятора с указанием начальных параметров и номинальных значений перемещений. На основании разработанной математической модели для ряда начальных условий рассчитаны траектории и построены графики движения характерных точек манипулятора и поросли, показаны направления дальнейшего применения найденных управляющих воздействий
Бесплатно
Имитационное моделирование операций трелевки форвардером: алгоритмы и реализация
Статья научная
Приводится краткое описание алгоритмов операций трелевки форвардером и особенностей их програм-мной реализации.
Бесплатно
Статья научная
Представлены материалы по использованию беспилотного летательного аппарата для оценки состояния молодняков на вырубках с оставленными куртинами семенных деревьев. Для получения аэрофотоснимков применялся беспилотный авиационный комплекс самолётного типа. Аэрофотосъёмка проводилась в видимом диапазоне (RGB) и видимом и ближнем инфракрасном диапазонах (RED, REG, GRE, NIR). Пространственное разрешение в видимом диапазоне составило менее 5 см, в видимом и ближнем инфракрасном - 19 см. Использование беспилотного летательного аппарата и мультиспектральных снимков позволило оценить состояние и структуру молодняков на вырубке 8-летней давности с созданными лесными культурами сосны обыкновенной. На ортофотоплане отчётливо видны ряды лесных культур и примеси хвойных и лиственных пород естественного происхождения, как в рядах, так и в междурядьях. Определён состав молодняков, сформировавшихся на опытных участках, и состав древостоев в оставленных куртинах. Сосна обыкновенная дешифрируется по округлой форме и относительно равномерной, мелкозернистой текстуре проекции кроны, а также тени в форме полумесяца или полукольца, что обусловлено шаровидной или параболоидной формой кроны с закруглённой вершиной. Ель дешифрируется звёздчатым рисунком проекции кроны и тенью в виде полукруга и треугольника, что обусловлено конусовидной формой кроны. Мультиспектральный анализ изображения позволяет идентифицировать ель европейскую по зеленовато-голубому цвету. Лиственные деревья на мультиспектральных изображениях имеют жёлто-зелёный, жёлто-оранжевый, красноватый оттенок проекций крон. Для изображения берёзы бородавчатой характерна округлая форма проекции кроны с неровным краем, среднезернистая или комковатая текстура за счёт распределения затенённых и освещённых участков в кроне дерева. Благодаря высокому пространственному разрешению снимков с беспилотного летательного аппарата, на наклонных проекциях деревьев в видимом диапазоне берёза заметна по белому цвету ствола. С использованием специальных программ определены численность деревьев по породам и даже биометрические характеристики отдельных растений. Полученные материалы целесообразно использовать при разработке нормативных документов и планировании лесохозяйственных работ.
Бесплатно
Использование и выращивание карельской березы
Статья научная
Изложены данные по использованию древесины карельской березы в России и Карелии в ХIII-ХХ веках и в настоящее время. Приведены основные этапы ее разведения в Карелии, в т. ч. селекционными методами.
Бесплатно
Использование измельченных порубочных остатков в лесном хозяйстве
Краткое сообщение
Для проведения работ по искусственному лесовосстановлению в Карелии, ежегодно требуется около 30 млн. шт. сеянцев хвойных пород, выращиваемых в лесных питомниках. Из этого числа более 6 млн. сеянцев выращивается с закрытой корневой системой в тепличных комплексах. В четырех лесопитомнических комплексах Карелии в настоящее время применяется разработанная в Финляндии технология выращивания сеянцев хвойных пород с закрытой корневой системой. В состав субстрата, приготовленного по стандартной технологии, кроме торфа входит доломитовая мука и комплекс минеральных удобрений. Ежегодная потребность тепличных комплексов в субстрате торфа составляет около 200 тонн. В дальнейшем, с увеличением объемов выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой, потребности в субстрате будут увеличиваться. В данной работе предлагается новая технология использования порубочных остатков для приготовления субстратов. При этом, для шести миллионов сеянцев с закрытой корневой системой затраты составят: 420 тыс. руб./год при выращивании с применением традиционного субстрата, 257,6 тыс. руб./год при использовании предлагаемого субстрата; цены с течением времени изменяются, однако их соотношение в данном случае остается примерно таким же.
Бесплатно
Использование мягких отходов лесопиления с целью производства топливных брикетов
Статья научная
В лесопромышленных районах РФ накопилось значительное количество отходов, получаемых при переработке древесины. Одним из способов их утилизации может стать переработка в твёрдое биотопливо. К наиболее технологичному виду твёрдого топлива, изготавливаемого из древесных отходов, относятся брикеты и гранулы. Это экологически чистое топливо, применение которого повышает экологическую безопасность. В аналитическом обзоре подробно рассмотрены стадии технологического процесса производства топливных брикетов из древесных опилок. Представлена характеристика разных видов брикетов. Применение экологически безопасных связующих компонентов на основе растительных полимеров при производстве твёрдых топлив позволяет повысить их прочность, водостойкость и теплотворную способность. Анализ показал высокие темпы роста использования биомассы для получения тепловой энергии. Производство брикетов и гранул активно развивается в странах Европы, в США, Канаде. Крупнейшими в мире запасами сырья, пригодного для использования в энергетических целях, обладает Россия. Значительные объёмы твёрдого топлива производятся и экспортируются российскими предприятиями в зарубежные страны. Объёмы потребления топлива с каждым годом существенно повышаются. Переработка древесных отходов в брикеты и гранулы относится к экологически эффективным способам утилизации.
Бесплатно
Использование переохлажденной плазмы при выращивании саженцев картофеля
Статья научная
В работе приводятся предварительные результаты исследований влияния воды, обработанной переохлаждённой плазмой, на развитие саженцев картофеля сорта «Голубизна». Растения культивировали in vitro на искусственной питательной среде «Мурасиге-Скуга» в течение двадцати дней, после чего их высаживали в вермикулит. Наблюдениям подвергались растения, корневая система которых перед посадкой выдерживалась в воде, как не обработанной плазмой, так и обработанной. Выдержка в том и другом случаях составляла 30 и 60 минут. Эффективность роста оценивалась по длине стеблей и количеству листьев на них. Результаты показали увеличение длины стебля и количества листьев меристемных растений более чем на 40 % в том случае, когда корневая система была выдержана перед посадкой в воде, обработанной переохлаждённой плазмой. Полученные результаты позволяют сделать выводы о необходимости дальнейших исследований в данном направлении.
Бесплатно
Статья научная
Исследована возможность использования смеси отходов производства, таких как осадков сточных вод и отходов лесопромышленного комплекса в виде смеси коры с опилками для приготовления почвенного субстрата. Субстрат может эффективно использоваться для рекультивации объектов размещения твёрдых коммунальных отходов. В ходе исследования изучалось влияние соотношения компонентов в субстрате и пород быстро растущих растений на результаты всхожести. Из четырёх сортов семян взошли два сорта. Два сорта луковичных семян не взошли. Максимальные показатели всхожести семян редиса и гречихи 108 мм и 140 мм соответственно выявлены на субстрате при соотношении осадка сточных вод 60 % и смеси коры и опилок 40 %.
Бесплатно
Исследование взаимосвязей свойств почвогрунтов как опорных поверхностей движения лесных машин
Статья научная
В большинстве технологических процессов заготовки древесины используются колесные и гусеничные машины. Движители машин взаимодействуют с опорными поверхностями, почвами и грунтами лесосек; показатели их взаимодействия во многом определяют технологическую эффективность, производительность и энергоемкость, а также экологическую безопасность операций лесосечных работ. Технологическая эффективность определяется проходимостью техники, грузоподъемностью, скоростью ее движения по лесосеке, влияющими на производительность машин, а также расходом топлива при преодолении маршрута. Экологическая безопасность оценивается показателями повреждаемости напочвенного покрова, воздействия на корневую систему деревьев, уплотнения почвы и грунта, глубиной образующейся колеи, объемом выбросов продуктов сгорания в атмосферу, прямо связанным с расходом топлива. Ранее выполненные исследования показали, что тягово-сцепные свойства движителей и показатели их воздействия на опорные поверхности на практике могут оцениваться по соотношению фактического давления движителя и несущей способности опорной поверхности. Давление движителя на опорную поверхность связано с параметрами движителя, а также деформативными и прочностными свойствами опорных поверхностей, основными из которых являются модуль общей деформации и несущая способность. Ранее было установлено, что эти характеристики могут определяться в полевых условиях при помощи зондирования лесного почвогрунта ручным конусным пенетрометром. Результаты исследования легли в основу методики оперативного контроля свойств лесного почвогрунта. Зададимся целью развить методику, получив оценки связей модуля деформации, несущей способности и конусного индекса различных опорных поверхностей, а также дополнив ее зависимостями для оценки деформативных и прочностных свойств опорных поверхностей по физическим свойствам (влажность, плотность, консистенция, пористость).
Бесплатно
Исследование влияния температуры мерзлого почвогрунта на его свойства
Статья научная
Установление закономерностей влияния температуры мерзлых грунтов на их физико-механические свойства позволяет произвести более точные оценки параметров процесса взаимодействия лесных машин и трелевочных систем с массивом почвогрунта при выполнении лесосечных работ с заранее заданными статическими нагрузками. Адекватная оценка состояния краевой части мерзлого массива почвогрунта является основой для формирования начальных условий при расчетах параметров разрушения напряженно-деформированного мерзлого слоя почвогрунта, процессов его уплотнения и колееобразования под действием статических нагрузок, возникающих при эксплуатации различных лесных машин и трелевочных систем. В статье представлены методика, аппаратное обеспечение и результаты натурных экспериментальных исследований по определению влияния температуры мерзлого почвогрунта на его прочностные и деформационные свойства, а также на процесс колееобразования при работе лесных машин на мерзлых почвогрунтах. Для выявления закономерностей изменения температуры почвогрунта по глубине, а также с целью отбора проб почвогрунта для проведения испытаний механических свойств по глубине, были вскрыты уступы грунта с площадкой 1х1 м и глубиной до 1,0 м. Исследованы срезы на трех участках с преобладанием: мерзлотно-палево-бурых почв с супесчаной грунтовой основой; перегнойно-карбонатных почв с суглинистой основой; криозёмных глеевых почв с глинистой основой. Измерение температуры грунта проводили вблизи поверхности уступа почвенным электронным термометром HI 98501 Hanna (Германия) с разрешением 0,1оС и погрешностью ±0,3оС. При помощи проникающего зонда термометра в контрольных отверстиях по глубине уступа с шагом 0,1 м замеряли значение температуры по мере увеличение глубины.
Бесплатно
Статья научная
В работе изложены способы снижения динамических нагрузок конструкции лесных манипуляторов в зависимости от компоновки гидравлических цилиндров механизма подъёма стрелы. Составлена математическая модель процесса подъёма стрелы манипулятора. Проведена оптимизация параметров гидропривода подъёма стрелы. Установлено, что оптимизация компоновки гидравлических цилиндров подъёма стрелы лесного манипулятора с учётом сил инерции и податливости гидропривода позволит снизить пиковые всплески давления рабочей жидкости при переходных режимах подъёма лесных грузов. Разработана новая конструктивно-технологическая схема механизма подъёма стрелы манипулятора, обеспечивающая автоматическую установку гидравлического цилиндра подъёма стрелы в оптимальное положение и демпфирование колебаний рабочей жидкости. Установлено, что при уменьшении номинальной подачи угловая скорость стремится стабилизироваться, а пиковые давления возрастают от 16 до 40 МПа. Проверено, что при увеличении коэффициента податливости гибких элементов гидропривода в 2 раза и коэффициента утечек в 2 раза давление рабочей жидкости возрастает и уменьшается соответственно в 2 раза. Получена оптимальная величина параметра b 1 - точки присоединения гидроцилиндра к стреле, которая равна 0,6 м. За счёт оптимизации компоновки гидравлического цилиндра подъёма стрелы и увеличения коэффициента податливости упругих элементов гидропривода происходит снижение динамических нагрузок на 41 %, но при этом возрастает время затухающих колебаний давления при переходных процессах на 32 %. Это позволит сократить время простоев манипулятора в ремонте из-за поломок гидрооборудования, что компенсирует незначительное увеличение времени переходных процессов.
Бесплатно
Исследование методов обработки осадков сточных вод Петрозаводских очистных сооружений
Статья научная
С точки зрения капитальных затрат и стоимости эксплуатации, экономически эффективным определен метод компостирования. Расход осадка на компостирование составляет 600 - 700 кубических метров на одну иловую площадку в месяц. Динамика температурных показателей не выявила различий по температуре между компостируемыми смесями, заложенными в летний, зимний и демисезонный периоды года. Осадок смешивается с древесной корой в соотношении 1 : 1 по массе содержания сухого вещества. Получаемый почвогрунт реализуется при благоустройстве городских территорий.
Бесплатно
Исследование напряженно-деформированного состояния почвогрунта под гусеничной лесной машиной
Статья научная
Данное исследование посвящено определению характера поля напряжений и деформаций в почвогрунте под гусеницами лесной машины, чтобы учитывать данные воздействия на растительность в зоне лесозаготовительных и транспортных операций, так как учитывая многообразие структуры и вязко-упруго-пластические свойства почвогрунта возможно представить только качественную картину. Рассматриваемая задача принадлежит к классу задач плоской деформации. Это обусловлено структурой области и граничными условиями. Все плоскости, перпендикулярные оси у, являются в данной задаче равноправными. Поэтому все искомые функции не зависят от координаты у, и, следовательно, достаточно рассмотреть только одну из таких плоскостей, например, плоскость xOz. Компонента ν вектора смещения вдоль оси у тождественно равен нуля, однако нормальное напряжение σy отлично от нуля. В статье приводятся формулы для приближенного определения напряжений в грунтовом массиве от полосовой нагрузки. В результате проведенного исследования было выявлено, что с удалением от центра загруженной поверхности и с увеличением глубины вертикальные давления уменьшаются. Горизонтальными сечениями изобар можно проследить закономерности изменения давлений по ширине грунтового массива. А общая закономерность сводится, что при увеличении глубины воздействия, интенсивность давлений уменьшается, а зона их действия по ширине увеличивается. Также было получено поле напряжений в зоне воздействия лесной машины на почвогрунт пригодное для построения математической модели.
Бесплатно
Исследование параметров новой конструкции мультиблока для ресурсосберегающего восстановления дубрав
Статья научная
В статье исследуется влияние технологических параметров конструкции мультиблока для ресурсосберегающего восстановления дубрав на нераскорчёванных вырубках на качественные показатели. Ресурсосберегающие технологии лесовосстановления, позволяющие избегать корчёвки пней, наносят наименьший вред экологии вырубки и экономят материальные средства. Дисковые орудия в условиях нераскорчёванных вырубок значительно превосходят другие в плане обеспечения требуемой проходимости. Достоинством волновых дисков является низкое сопротивление и, следовательно, небольшое тяговое усилие, что создаёт широкие возможности для снижения энергетических затрат. Исследована конструкция волнового диска, обеспечивающая на нераскорчёванных вырубках требуемое качество образования посевной канавки и обработки почвы в ней. Качество выполнения посевной бороздки определялось равномерностью её глубины. Глубину обработки почвы проверяли в нескольких местах по длине гона по всей ширине захвата агрегата. Представлено описание конструкции и принципа работы энергосберегающего мультиблока. Волновой диск повышает технический уровень современных лесных почвообрабатывающих орудий, что улучшит их конкурентные преимущества среди прочих лесных машин, используемых для обработки почвы. В результате проведённых экспериментальных исследований получена регрессионная модель влияния скорости агрегата и глубины хода волнового диска на образование посевной бороздки, позволяющая определять его оптимальные параметры, обеспечивающие качественный технологический процесс обработки почвы с наименьшими энергозатратами. Установлено, что снижение затрат при внедрении новой технологии осуществляется за счёт уменьшения числа технологических операций, количества применяемых для этого машин, орудий и оборудования и расхода посевного материала.
Бесплатно
Исследование подрессоривания трелевочной системы
Статья научная
Излагается моделирование трех структур подрессоривания трелевочной системы. Выявляются вибронагруженность, рациональные параметры жесткости и диссипации, даются оценки структурам подрессоривания.
Бесплатно
Исследование почвенных субстратов на основе отходов деревообработки для выращивания лесных сеянцев
Статья научная
Низкая выживаемость сеянцев, снижение плодородия, нарушения лесных почв приводят к недостаточному уровню лесовосстановления в России. Решением данной проблемы может служить подготовка питательных субстратов, компенсирующих дефицит плодородных почв и повышающих устойчивость искусственных лесных насаждений. Почвенные субстраты производились из отходов лесопромышленных предприятий Карелии методом компостирования с добавлением осадка сточных вод близлежащих предприятий ЖКХ. Оценка плодородных свойств субстратов проверялась на всхожести семян и определении скорости роста овса ( Avena sativa L.) и сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.). Субстраты сравнивались с торфосмесью заводского производства. Распределение вариант в выборках на соответствие нормальному закону проверяли критерием Шапиро - Уилка. Для статистической обработки данных использовали методы ресамплинга. Диапазон варьирования показателей оценивали посредством простого непараметрического бутстрепа, доверительные интервалы устанавливали методом процентилей. Для сравнений использовали рандомизационный тест MCR. Тренды изменчивости показателей во времени описывали логарифмическими моделями. Для производства субстратов были использованы опилки сосны (субстрат 1) и кора сосны (субстрат 2). Время производства субстратов отличалось: 5 месяцев и 1,5 года соответственно. Полученные субстраты отличались по химическому составу и морфологической консистенции. В обоих субстратах содержание тяжёлых металлов, отсутствие патогенных микроорганизмов и паразитов соответствовало санитарным нормам, что определяло безопасность их применения. Всхожесть овса варьировала от 0 до 100 %. Длина растений в контроле не отличалась существенно от субстрата 2, но была значимо больше, чем в субстрате 1. Всхожесть семян сосны составила от 20 до 100 %, по числу проросших семян сеянцы значимо не различались, самый медленный рост сеянцев наблюдали в субстрате 1, самый быстрый - в субстрате 2. Средние скорости роста растений в торфе и субстрате 2 значимо не различались. Таким образом, установлено отсутствие существенных различий, испытываемых субстратов для прорастания семян. Результаты исследований свидетельствуют о том, что плодородные свойства полученных субстратов значительно не отличаются от торфосмеси, подготовленной в заводских условиях. Субстраты, полученные при свежем и длительном сроках хранения древесных отходов, можно использовать для выращивания сеянцев в питомниках и повышения плодородия лесных почв при лесовосстановлении и для рекультивации нарушенных земель.
Бесплатно
Статья научная
В статье проведены аналитические исследования процесса оборота почвенного пласта комбинированным корпусом плуга, представлен принцип работы нового корпуса дискатора. Рассмотрены технологии лесовосстановления, позволяющие избегать корчёвки пней, наносящие наименьший вред экологии вырубки и экономящие материальные средства. Установлено, что дисковые орудия на нераскорчёванных вырубках существенно превосходят лемешные плуги в плане обеспечения требуемой проходимости. Выявлены отличительные преимущества дискаторов, заключающиеся в индивидуальном креплении дисковых корпусов к раме орудия, позволяющем исключить забивание корпуса почвой и растительными остатками. Предложена конструкция корпуса дискатора, обеспечивающая на вырубках требуемое качество оборота почвенного пласта. Проведены экспериментальные исследования, получено выражение, позволяющее определять оптимальные параметры корпуса дискатора. Представлены результаты исследования зависимости угла неустойчивого равновесия пласта от конструктивно-технологических параметров орудия. Применение предложенной конструкции минимизирует затраты, повышая производительность орудий. Предлагаемое техническое решение может быть эффективно использовано в рамках ресурсосберегающих технологий лесовосстановительных работ.
Бесплатно
Исследование связи конусного индекса и модуля деформации различных типов грунтов
Статья научная
Разработаны математические модели для прогнозирования модуля деформации связных грунтов (суглинистого, супесчаного, глинистого грунта, лесного и заболоченного почвогрунта) по сопротивлению вдавливанию стандартного конического индентора (конусному индексу). Материалом для исследования служат справочные данные и экспериментальные результаты, полученные независимыми исследователями, а также теоретические зависимости механики контактного взаимодействия. Методы исследования - вычислительный эксперимент и методы аппроксимации расчётных данных. В результате установлены логарифмические зависимости модуля деформации глинистого, суглинистого и супесчаного грунтов от конусного индекса, изменяющегося в пределах от 0,1 до 5 МПа. Разработанные зависимости согласуются с результатами, полученными предыдущими исследователями для связных грунтов, разделённых на категории по прочности (менее 0,7 МПа, 0,7-2 МПа и более 2 МПа). Кроме того, получены линейные зависимости модуля деформации лесного и заболоченного почвогрунтов от конусного индекса, изменяющегося в пределах до 1,5-2 МПа. Результаты расчётов по предлагаемым формулам согласуются с экспериментальными и справочными данными, полученными предыдущими исследователями, для органоминеральных грунтов
Бесплатно
Исследование состояния геометрии формы и заточки сучкорезных ножей харвестеров
Статья научная
В статье описана геометрия формы сучкорезных ножей и геометрия их заточки для однозахватных харвестерных головок. Выявлены основные причины нарушения геометрии в процессе эксплуатации, влияющие на качество обрезки сучьев.
Бесплатно
