Целесообразность применения аэростатов на лесозаготовках
«Expediency of Application of Balloons at the Wood Storage»
The author of article declares: the technology with using of gas balloons can play a favourable role in beginning of wood branch of Far East region of Russia and solve a problem of ecology.
В последнее время лесная промышленность России, в особенности ее дальневосточных районов, сталкивается с целым рядом неблагоприятных проблем:
1. Большинство мест лесозаготовок удалено от населенных пунктов на многие десятки километров, что вызывает дополнительные затраты на строительство и содержание лесовозных дорог, мостов, ведет к значительному росту износа машин, снижению их общей производительности на вывозке. Все это в конечном итоге повышает себестоимость заготовленной древесины.
2. Основной запас спелой и качественной древесины, особенно в лесах Хабаровского края, находится на труднодоступных или запретных территориях, где традиционная техника не в состоянии вести заготовку древесины.
3. В весенний, летний и осенний периоды объем заготовок снижается из–за недоступности некоторых лесосек для наземного транспорта.
4. Ежегодно ужесточаются экологические требования к заготовителям. Общеизвестно, что волочение хлыстов по склону, перемещение по нему наземной техники, приводит к существенному повреждению почвенного покрова, что вызывает дополнительные затраты на почво– и лесовосстановительные работы. Эти затраты могут оказаться весьма значительными, так как в горных районах окружающая среда особенно чувствительна к повреждениям, а ее восстановительные возможности ослаблены. Следует учитывать также, что 80% рек и ручьев берут свое начало в лесных массивах, повреждение которых ведет к их загрязнению и усыханию, а это вызывает другие глобальные экологические проблемы. К примеру, по статистическим данным экологических исследований «...уничтожение в лесу одного муравейника обходится в следующие два года повреждением растущих деревьев насекомыми на территории в 1 га...».
5. На территории дальневосточных краев и областей используется преимущественно старая технология с использованием трактора ТТ–4, который производит трелевку древесины волоком (!), губя подрост и верхний слой почвы. В последние пять лет многие местные лесозаготовители не обновляли парк машин отечественного производства. Связано это в основном со следующими причинами:
—удорожание как самой техники, так и ее комплектующих;
—несоответствие традиционной техники современным правилам лесозаготовок;
—существенная конкуренция со стороны зарубежных технологий (машины фирм Тимбко, Тимберджек). Данные машины отличаются от отечественных более высокой производительностью и надежностью — но, в тоже время, имеют очень высокую стоимость и обладают рядом недостатков. Их применение требует строительства дополнительных подъездных путей к лесосеке (ветки, усы и т.д.); несмотря на высокую технологию валки и трелевки, данные системы не исключают повреждение подроста и значительной эрозии почвы, особенно в теплые периоды года; нет возможности вести заготовку на очень крутых склонах (свыше 300) и в запретных зонах; они не способны проводить выборочные рубки.
В 1998–1999 гг. в Хабаровском крае некоторыми фирмами была опробована вертолетная трелевка. Данная технология позволяет свести к минимуму многие из вышеперечисленных проблем и недостатков. Однако достигается это слишком дорогой ценой (высокая стоимость топлива и амортизационных расходов). Кроме того, значительно снижается безопасность выполняемых работ.
В этих условиях очень важно найти технологию, которая имела бы все преимущества воздушной трелевки, но не обладала бы рядом отрицательных свойств, присущих вертолетной. Такая технология существует. Это аэростатические летательные аппараты.
| Показатели | Вертолет МИ-8МТВ | Аэростатно-тросовая система Q=3,5 тонн | Трелевочный трактор ТТ-4 | Канатная установка МЛ-43 | Канатная установка МЛ-59 | Тимберджек Харвестер1270 + Форвардер 1110 |
| Рейсовая нагрузка, м3 | 2 - 3 | 2 - 3 | 8 - 14 | 2 - 4 | 5 - 8 | 8 - 10 |
| Сменная производитель-ность, м3 | 100-150 | 100-120 | 60-80 | 30-50 | 80-100 | 200-250 |
| Количество обслуживающего персонала, чел | 6 | 8 | 7 | 8 | 8 | 3 |
| Стоимость оборудования, $ | 3
500 000 +800-1000 $ / час |
150 000 | 25 000 | 45 000 | 120 000 | 700 000 |
| Строительство дополнительных усов, волоков | - | - | + | + | + | + |
| Уничтожение подроста при трелевке, % | 0 | 0 | 80 | 75 | 60 | 60 |
| Повреждение почвенного покрова, % | 0 | 0 | 100 | 80 | 60 | 100 |
| Шум, действую-щий на живые организмы, % | 100 | 0 | 100 | 50 | 50 | 100 |
| Безопасность работ, % | 0 | 80 | 50 | 80 | 80 | 50 |
| Предельно возможное расстояние трелевки, км | 3 - 5 | 1,5 - 2 | 0,3 - 0,5 | 0,3 - 0,5 | 0,5 - 0,7 | 0,3 -0,5 |
Из показателей видно, что аэростатно–тросовая система имеет большие преимущества над другой лесозаготовительной техникой. Она является неким средним звеном между вертолетом и наземной техникой, соединяя в себе лучшие качества обеих трелевок и обладая большими перспективами развития. В пользу этого вывода могут свидетельствовать также следующие преимущества, которыми обладает аэростатная трелевка:
1. Возможность использования цепной аэростатно–тросовой системы, т.е. работа нескольких аэростатов в одной линии. С помощью этого можно увеличить расстояние трелевки до 7–10 км.
2. Возможность использования аэростатов большей грузоподъемности (5, 7, 10 тонн).
3. Трелевка аэростатом проводится как вверх по склону, так и вниз. При этом крутизна склона значения не имеет. Древесина может выбираться как из впадины, так и из–за сопки, что доказывает мобильность и современность данной системы.
4. Освещение на прицепном оборудовании позволяет работать даже в темное время суток.
5. Ввиду того, что аэростат располагается прямо над пачкой бревен, при подъеме сохраняется подрост, не нарушается почвенный покров.
6. С помощью аэростатной системы можно проводить, как сплошные, так и выборочные рубки.
7. Лебедочный механизм может располагаться как на суше, так и воде (плот, баржа, корабль), например, при трелевке с крутого склона вдоль водоема.
8. Аэростатная трелевка обеспечивает условия для безопасной работы, т.к., в отличие от вертолета, управление осуществляется с земли оператором.
9. В отличие от стандартных канатных установок, аэростатная система не нуждается в предварительной прорубке трассы для несущих канатов.
Таким образом, необходимость использования аэростатов для трелевки леса в районах российского Дальнего Востока диктуется следующими основными факторами:
На большей части сравнительно равнинной местности, расположенной в непосредственной близости от железных и автомобильных дорог, лес практически вырублен. В то же время большие запасы хорошего строевого леса растут в горных и труднодоступных районах и могут быть взяты только с помощью средств воздушной трелевки.
Использование вертолетов для трелевки леса является в сегодняшних условиях нерентабельным (минимальная стоимость ее в этом случае составляет 25–35 долларов за кубометр древесины, с помощью же аэростатов — 3–5 долларов).
Некоторые аналитические выводы.
Проведя анализ зарубежных (США, Канада) аэростатических трелевочных систем, были выявлены следующие факторы, которые повлияли на снижение использования данной технологии в этих странах:
— высокая стоимость подъемного газа ($3 за 1 м3);
— высокая стоимость самой аэростатной системы;
— снижение рабочего времени использования из–за ветровых и погодных нагрузок;
— развитая сеть дорог позволяет широко использовать обычные канатные установки.
Что касается российских аэростатических систем трелевки, то можно привести следующие факторы в их пользу:
— стоимость подъемного газа значительно дешевле, чем за рубежом ($0,3 за 1м3);
— стоимость изготовления и экс сложный рельеф и большое количество водоемов ограничивают использование простых канатныплуатации дешевле в 4–5 раз по сравнению с зарубежными аналогами;
— неразвитая сеть дорог, оченьх систем;
— и наконец, при заготовке леса можно уменьшить влияние ветровых и погодных воздействий, используя аэростаты с более совершенными аэродинамическими качествами.
Особое внимание необходимо уделить использованию аэростатных систем при погрузке древесины на суда, баржи, что исключает дополнительные затраты на постройку причала, эксплуатацию крана, в некоторых случаях сокращает расстояние вывозки. Таким образом, в конечном итоге снижается себестоимость заготавливаемого леса.
Лебедочные механизмы в прошлых аэростатно–трелевочных системах являются сложной инженерной конструкцией, вследствие чего их стоимость порой превышает стоимость самого аэростата. В настоящее время проработаны и предложены две схемы, которые в целом не уступают по эффективности, но значительно упрощают изготовление и эксплуатацию механизма. Причем переоборудован под лебедку может быть любой автомобиль, без особых изменений его внешних параметров.
Для повышения подъемной силы аэростата (его полезной нагрузки) можно отказаться от применения стандартных стальных тросов — использовать современные синтетические канаты (СК), которые хотя и имеют несколько большую стоимость, но обладают лучшими коэффициентами износа и меньшим весом. За счет этого можно увеличить расстояние трелевки. А использование СК в совокупности с полиспастными системами позволяет применять маломощные лебедки для аэростатов большого объема.
Исследования показывают, что целесообразней использовать не двух–, а трехлинейную систему управления. В этом случае повышается точность работы трелевочного процесса, так как улучшается устойчивость системы в целом, она не дает аэростату смещаться от точки нахождения пачки бревен или т.п. А также, что немаловажно, можно обрабатывать большую площадь, не меняя положения лебедок. А раз перемещение лебедочных механизмов будет минимальным по сравнению со временем трелевочного цикла, то в этом случае целесообразней применить электрические лебедки. Это даст выигрыш в эксплутационных затратах и соответственно снизит себестоимость работ в целом.
Что касается газового хозяйства — естественно, лучше иметь свою газодобывающую станцию, например, электролизер определенной мощности. А обеспечение его электричеством экономичней и надежней проводить с помощью ветровых электростанций. Одним словом, раз мы ведем поиски возможностей снижения себестоимости работ с помощью аэростатов, то пословица: «Копейка рубль бережет», здесь бьет точно в цель.
А. Абузов