1. Общие сведения

При выборочных рубках следует выполнять ряд требований, например, исключение повреждений растущих деревьев технологическим оборудованием харвестера или другими деревьями во время валки. Поэтому при валке каждого дерева оператору харвестера следует индивидуально выбирать направление его падения. Эффективная работа харвестера достигается в том случае, если при валке всех деревьев в рабочей зоне полностью обеспечивается контролируемое управление манипулятором, т. е. для оператора создан достаточный обзор в зоне работы харвестерной головки.

Поэтому в густых лесонасаждениях из-за ограниченного обзора в зоне работы харвестерной головки не всегда целесообразно стремиться к увеличению рабочей зоны харвестера. Практика показывает, что наиболее эффективная работа харвестера достигается при вылете манипулятора 60–100 % от максимального. При ограниченном обзоре в зоне действия харвестерной головки оператор для ее наводки на ствол дерева иногда вынужден выполнять неоднократные движения элементов манипулятора, что приводит к увеличению продолжительности цикла наводки харвестерной головки, снижению производительности харвестера и повышению удельного расхода топлива и утомляемости оператора. Неточные движения элементов манипулятора из-за ограниченной видимости могут привести к их поломкам.

При валке дерева важно правильно выбрать оптимальное направление его падения. От этого зависит удобство дальнейшей обработки дерева (исключение препятствий от растущих деревьев, удобная для трелевки укладка сортиментов). С точки зрения техники безопасности необходимо учитывать направление ветра, развитость кроны и наклон дерева, а также исключить зависание спиливаемого дерева на других деревьях. При ветреной погоде начало разработки делянки следует выбирать таким образом, чтобы валка осуществлялась по ветру.

Направленной валке дерева способствует натяг, создаваемый гидроманипулятором. Однако чрезмерный натяг может сопровождаться образованием в комлевой части ствола дерева сколов и трещин.

При недостаточном опыте работы оператора харвестера перед обрезкой сучьев и раскряжевкой рекомендуется дать дереву полностью упасть на землю. Опытные операторы обычно совмещают падение дерева с его протяжкой харвестерной головкой, что позволяет повысить производительность и использовать кинетическую энергию падающего дерева.

При валке крупных деревьев перед соприкосновением дерева с землей рекомендуется освободить его из харвестерной головки, т. к. в момент удара харвестерная головка, элементы манипулятора и шасси могут воспринимать значительные динамические нагрузки. Кроме того, испытывает некомфорт и оператор харвестера. удачная конструкция машин PONSSE позволяет снизить динамические нагрузки на оператора за счет того, что гидроманипулятор находится на другой полураме.

При обработке крупных деревьев ствол должен располагаться непосредственно у земли. Для исключения отщепов или трещин конец отпиливаемого сортимента во время пиления рекомендуется положить на землю. Однако для предотвращения зажима пильной гарнитуры в пропиле не следует допускать значительного упора отпиливаемого сортимента о землю.

Валку крупных деревьев необходимо производить с особой осторожностью, иногда со стороны направления валки выполняется дополнительный подпил (рис. 1). При этом необходимо оценить наклон дерева, тяготение кроны, направление ветра. Пропил (В) производится на уровне подпила (А) или ниже его. Подпил и пропил на разных уровнях (в разных плоскостях) предотвращают случайное соскальзывание при сталкивании ствола с пня.

Рис. 1. Схема валки дерева: А — подпил; В — пропил

Здесь рассмотрено две технологии выборочных рубок. Первый вариант предусматривает валку деревьев на трелевочном волоке параллельно направлению движения харвестера. Выработанные сортименты укладываются сбоку харвестера в основном под углом к трелевочному волоку, отличным от 90°. По второй технологии валка деревьев на трелевочном волоке и других секторах производится перпендикулярно направлению движения харвестера, и сортименты укладываются сбоку харвестера перпендикулярно трелевочному волоку.

2. Первая технология работы харвестера при выборочных рубках

Для правильного выбора спиливаемых и оставляемых на корню деревьев в поле зрения оператора должно быть 3–5 растущих деревьев. Поэтому для качественного проведения выборочных рубок оператору рекомендуется рабочую зону мысленно разбить на секторы. Например, если валка деревьев на трелевочном волоке производится «от харвестера» (параллельно трелевочному волоку), то выделяются следующие секторы: трелевочный волок, полоса у трелевочного волока, левый передний сектор, правый передний сектор, левый боковой сектор, правый боковой сектор (рис. 2).

Рис. 2. Схема расположения секторов при валке деревьев (технологическая схема разработки делянки при выборочной рубке со смешанным направлением валки): 1 — пасечный трелевочный волок; 2 — левый передний сектор; 3 — левый боковой сектор; 4 — правый передний сектор; 5 — правый боковой сектор; 6 — харвестер; 7 — пень; 8 — растущее дерево

Рабочая зона оператора харвестера, включающая все указанные секторы, составляет примерно 220°. Обработка 3–5 деревьев на трелевочном волоке и в передних секторах соответствует вылету манипулятора харвестера около 8 м. боковые секторы можно обрабатывать на максимальном вылете манипулятора, достигая расстояния между волоками 20 м, при вылете манипулятора 10 м. При размещении сортиментов в рабочей зоне следует учитывать, что около 80 % деревьев спиливается на трелевочном волоке и в передних зонах и 20 % — в боковых зонах.

При разработке харвестером очередной рабочей зоны на выборочных рубках рекомендуется:

• произвести валку деревьев на трелевочном волоке и прореживание его границ;
• произвести прореживание переднего и бокового секторов на одной стороне волока;
• произвести прореживание переднего и бокового секторов на другой стороне волока.

Обработка рабочей зоны по секторам упрощает выбор деревьев для валки. Следует учесть, что после разработки передних секторов на предыдущей рабочей зоне улучшается обзор в боковых секторах в очередной рабочей зоне, что упрощает работу оператора харвестера и способствует уменьшению повреждений деревьев при валке.

Направление валки на трелевочном волоке (рис. 3) и на границах волока задается «вперед» (от харвестера). В этом случае нет необходимости сохранения деревьев, на которые производится валка, т. к. они также подлежат валке. укладка сортиментов рекомендуется сбоку харвестера на достаточном расстоянии от оставляемых на корню деревьев. В этом случае обеспечиваются благоприятные условия для работы форвардера при сборе сортиментов.

Рис. 3. Схема очередности и направления валки деревьев на трелевочном волоке: 1 — валка первого дерева; 2 — валка второго дерева

Кроме того, сформированные пачки сортиментов на соседнем волоке также остаются целыми, обеспечиваются минимальные движения гидроманипулятора, меньше повреждается подроста, оператору видны торцы заготовленных сортиментов, что облегчает сортировку. Порубочные остатки остаются на трелевочном волоке или на его границе, что соответствует требованиям правил заготовки древесины.

Сваленные деревья в переднем, например левом, секторе перемещают на другую сторону трелевочного волока, а затем производят обрезку сучьев и раскряжевку (рис. 4).

Рис. 4. Схема очередности и направления валки деревьев в левом переднем секторе: 3 — валка третьего дерева; 4 — валка четвертого дерева

В боковом (левом) секторе (рис. 5) валку начинают с ближайшего к харвестеру дерева в направлении, перпендикулярном трелевочному волоку. Обрезку сучьев и раскряжевку производят с другой стороны трелевочного волока. Деревья, расположенные от трелевочного волока на расстоянии 6 и менее метров, рекомендуется обрабатывать на другой стороне волока по отношению к валке. Оставшиеся деревья в боковом секторе в зоне максимального вылета манипулятора можно обрабатывать в секторе валки.

Рис. 5. Схема очередности и направления валки деревьев в левом боковом секторе: 5 — валка пятого дерева; 6 — валка шестого дерева

Порубочные остатки в этом случае должны быть перенесены на трелевочный волок. Однако при высокой густоте лесонасаждений валку и обработку деревьев, находящихся на периферийной части боковых секторов, иногда нецелесообразно производить на другой стороне трелевочного волока, т. к. продолжительность валки и обработки дерева на одной стороне больше, чем продолжительность выполнения этих операций на другой стороне трелевочного волока, включая и перенос дерева на другую сторону трелевочного волока. При обработке поваленных деревьев на другой стороне трелевочного волока по отношению к валке, порубочные остатки концентрируются в зоне трелевочного волока.

После валки деревьев в переднем и боковом секторах с одной стороны трелевочного волока, производят валку в подобных секторах на другой стороне трелевочного волока (рис. 6).

Рис. 6. Схема очередности и направления валки деревьев в правых переднем и боковом секторах: 7 — валка седьмого дерева; 8 — валка восьмого дерева; 9 — валка девятого дерева; 10 — валка десятого дерева

Рис. 7. Схема обработанной рабочей зоны с одной рабочей позиции харвестера

На рис. 7 показана схема обработанной рабочей зоны с одной рабочей позиции харвестера, на рис. 8 — схема общей последовательности валки деревьев в рабочей зоне харвестера. При соблюдении оператором харвестера данной методики разработки пасеки обеспечивается правильное расположение сортиментов около трелевочного волока (рис. 9) и производительная работа форвардера при наборе пачки сортиментов.

Рис. 8. Схема общей последовательности валки деревьев в рабочей зоне харвестера

Рис. 9. Расположение сортиментов около трелевочного волока

3. Вторая технология работы харвестера в выборочных рубках

Технология разработки рабочей зоны харвестера с валкой деревьев перпендикулярно трелевочному волоку обеспечивает концентрацию порубочных остатков трелевочном на волоке при обработке деревьев (рис. 10). Поэтому рассматриваемую технологию целесообразно применять при слабой несущей способности почвогрунтов, т. к. порубочные остатки используются для укрепления трелевочных волоков. В отличие от предыдущей технологии оператор выделяет сектор валки деревьев на трелевочном волоке и боковые секторы.

Рис. 10. Схема расположения секторов валки деревьев. Технологическая схема разработки делянки при выборочной рубке с валкой деревьев перпендикулярно трелевочному волоку: 1 — пасечный трелевочный волок; 2 — левый боковой сектор; 4 — правый боковой сектор; 5 — пень; 6 — растущее дерево

Валка деревьев на трелевочном волоке (рис. 11) производится примерно в 6-метровой зоне перпендикулярно волоку. укладывают получаемые сортименты слева и справа от трелевочного волока. Деревья, поваленные влево, во время обработки перемещают вправо, и сортименты укладывают справа от трелевочного волока.

Рис. 11. Схема очередности и направления валки деревьев на трелевочном волоке: 1 — валка первого дерева; 2 — валка второго дерева

В боковом секторе валку начинают с ближайшего к харвестеру дерева перпендикулярно трелевочному волоку (рис. 12). Поваленное дерево перемещают, обрабатывают, и получаемые сортименты укладывают на другой стороне трелевочного волока. Деревья в боковых секторах валят в пределах максимального вылета манипулятора. Поваленные деревья, расположенные на расстоянии шесть и более метров от харвестера, можно обрабатывать в том же секторе без перемещения через трелевочный волок.

Рис. 12. Схема очередности и направления валки деревьев в боковых секторах: 3 — валка третьего дерева; 4 — валка четвертого дерева; 5 — валка пятого дерева; 6 — валка шестого дерева

Вместе с тем такая технология имеет ряд недостатков, заключающихся в том, что при переносе ствола справа налево и наоборот тратится много времени, а значит, падает производительность, и значительно увеличивается вероятность повреждения оставляемых на доращивание деревьев. Поэтому раскряжовку более целесообразно вести в зоне валки дерева.

На рис. 13 показана схема обработанной рабочей зоны с одной рабочей позиции харвестера, на рис. 14 — схема общей последовательности валки деревьев в рабочей зоне харвестера. При соблюдении оператором харвестера указанной методики разработки пасеки обеспечивается правильное расположение сортиментов около трелевочного волока (рис. 15) и производительная работа форвардера при формировании пачки сортиментов.

Рис. 13. Схема обработанной рабочей зоны с одной рабочей позиции харвестера

По первой технологии с одной рабочей позиции обеспечивается валка большего количества деревьев, производительность по этой технологии примерно на 10 % выше, чем по второй. Перемещение деревьев для обработки на другую сторону трелевочного волока (вторая технология) приводит к увеличению общей продолжительности цикла на валку и обработку дерева и снижению производительности харвестера на 5–10 %.

Однако при высокой густоте лесонасаждений обработка перемещенного дерева на освобожденную от растущих деревьев зону, наоборот, может привести к уменьшению общей продолжительности цикла на валку и обработку дерева (за счет удобства обработки дерева) и увеличению производительности харвестера. Поэтому при выборе технологии работы харвестера необходимо учитывать конкретные условия работы.

Форвардер будет успевать вывозить сортименты при любом из вышеперечисленных методов, опережая производительность харвестера, поэтому при планировании таких рубок лучше делать упор на эффективность работы харвестера.

Рис. 14. Схема общей последовательности валки деревьев в рабочей зоне харвестера

Рис. 15. Расположение сортиментов около трелевочного волока

4. Технология работы харвестера при заготовке топливной древесины

Заготовка топливной древесины обычно производится при проведении рубок ухода, например при прореживании. Заготовка топливной древесины целесообразна при запасе леса на 1 га более 40 м³ и при среднем объеме хлыста более 0,02–0,03 м³.

При прореживании возможна заготовка древесины методом множественной валки. Множественная валка предусматривает одновременную обработку в харвестерной головке нескольких стволов. Для этого программируется специальная функция, обеспечивающая обработку нескольких стволов в вертикальном положении в харвестерной головке.

На одних лесосеках при прореживании производится заготовка только топливной древесины, а на других — так называемая интегрированная заготовка, предусматривающая получение деловых сортиментов, например балансов, и топливной древесины.

Заготовку топливной древесины лучше производить в соответствии со следующими рекомендациями:

1. Количество одновременно обрабатываемых в харвестерной головке деревьев 2–5. Это исключает перегрузки манипулятора.
2. Одновременно обрабатываемые в харвестерной головке деревья должны быть одного размера или вида получаемой древесины (сортименты или топливная древесина).
3. Одновременно обрабатываемые в харвестерной головке деревья должны быть расположены вблизи друг друга группами или на одной линии. Спиливание деревьев должно производиться с ближнего по отношению к харвестеру. При этом манипулятор и харвестерная головка находятся в разработанной зоне, и их управлению не мешают растущие деревья и обеспечивается хороший обзор при спиливании и обработке деревьев.
4. Крупные (диаметр на высоте груди более 15 см), сучковатые и искривленные деревьев следует обрабатывать по одному. В зависимости от размеров харвестерной головки возможна обработка двух крупных, расположенных близко друг к другу деревьев, но не при отдельном их спиливании, а при спиливании как пары. Мелкие деревья (диаметр на высоте груди до 4 см) использовать даже в качестве топливной древесины нецелесообразно.
5. Для повышения производительности труда не следует совершать манипулятором лишних нецелесообразных движений. Сначала необходимо производить разработку ленты леса на одной стороне трелевочного волока, а затем — на другой.

Мысленная разбивка рабочей зоны харвестера упрощает выбор и обработку деревьев с использованием метода множественной валки. Обычно в одном секторе спиливается 2–5 деревьев. На рис. 16 выделенные деревья (обведены кружочками) предназначены для валки.

Рис. 16. Выделенные деревья (обведены кружочками) предназначены для валки