Научные основы интенсификации лесосечных и лесовосстановительных работ в единой ресурсосберегающей технологии (на примере республики Карелия) (13.07.2009)

Автор: Родионов Андрей Викторович

гии лесосечных и лесовосстановительных работ, базирующейся на сети технологических коридоров постоянного действия;

2. Предложить и обосновать критерий оптимизации комплекса лесных машин для работы в единой технологии лесосечных и лесовосстановительных работ на лесном участке;

3. Определить минимальный размер площади на лесном участке для организации коридоров постоянного действия с учетом технологических возможностей лесосечных машин;

4. Обосновать параметры новой универсальной машины, предназначенной для посадки и посева леса на вырубках в условиях динамического взаимодействия ее рабочих органов со средой препятствий;

5. Выявить экономические и природно-производственные условия, в которых обеспечивается эффективная реализация технологий лесосечных и лесовосстановительных работ на лесных участках.

Объект исследования представляет собой совокупность машин и технологий, применяемых на лесных участках для лесосечных и лесовосстановительных работ в таежной зоне РФ.

Предмет исследования представляет собой технологические связи и закономерности, возникающие в процессе применения машинных технологий лесосечных и лесовосстановительных работ.

Методы исследования основываются на системном анализе, теории принятия оптимальных решений, классических механико-математических методах моделирования рабочих процессов машин, экспериментальных исследованиях процессов работы машин и свойств предметов труда в лабораторных и полевых условиях, математической статистике и анализе технико-экономической эффективности.

Научная новизна заключается в разработке:

теоретического обоснования объединения разрозненных процессов лесосечных и лесовосстановительных работ в единую технологию, отличающегося системным учетом природно-производственных характеристик лесных участков, параметров лесных машин и экономических показателей лесопользования;

универсального метода оценки эффективности технологий и машин для лесосечных и лесовосстановительных работ, отличающегося интегральным учетом прибыли, расходования ресурсов в натуральном их выражении и обеспеченности территории рабочей силой;

теоретического обоснования применяемости лесосечных машин в условиях обустройства лесного участка технологическими коридорами постоянного действия, отличающегося учетом физических границ области влияния движителей машин на почву;

теоретического обоснования параметров новой универсальной машины для посадки и посева леса на вырубках, отличающейся учетом нагруженности ее рабочих органов в режимах ударного взаимодействия с препятствиями без нарушения рабочего процесса;

экономико-математического обоснования условий для применения единой технологии лесосечных и лесовосстановительных работ, отличающегося учетом

ограниченных материальных возможностей лесопользователей и обеспечивающего максимизацию доходов.

Научная значимость работы заключается в следующем:

расширена и дополнена теоретическая база для совершенствования лесопользования путем объединения диалектически противоположных процессов – заготовки и восстановления леса, в единую технологию освоения лесного участка, на базе обоснования параметров технологических коридоров, учета характеристик лесных машин и экономических условий для ее реализации;

предложен метод сравнения технологий и машин для лесосечных и лесовосстановительных работ, который сочетает в интегральном показателе их экономическую оценку на данный период времени с ресурсосбережением в перспективе, и на этой основе позволяет принимать научно обоснованные решения относительно эффективности технологий и машин;

теоретически обоснована механика взаимодействия с почвой движителей лесных машин, включающая определение физических границ области этого взаимодействия; получены аналитические выражения для определения глубины колеи и ширины технологических коридоров для движения лесосечных машин в единой технологии лесосечных и лесовосстановительных работ;

аналитически обоснованы параметры высевающего приспособления к машине для посадки леса на вырубках, а также новые модели взаимодействия с препятствиями рабочих органов универсальной машины для посадки и посева леса, развивающие современные теоретические представления о работе лесохозяйственных машин в среде препятствий;

разработаны новые экономико-математические модели для прогнозирования результатов реализации технологических и технических решений, принимаемых лесопользователем, с учетом внешних по отношению к нему экономических условий.

Практическая значимость и результаты внедрения. Практическая значимость работы заключается в использовании основных ее положений:

объединение лесосечных и лесовосстановительных работ в единую технологию позволяет лесопользователям снизить издержки за счет сокращения или исключения подготовительно-заключительных операций, а также непроизводительных затрат ресурсов;

оценка эффективности технологических процессов и комплексов машин по предложенному интегральному показателю позволяет лесопользователю обоснованно выбирать наилучший из близких по экономической эффективности вариантов, и формировать свою техническую политику;

использование математических моделей взаимодействия с почвой движителей машин позволяет минимизировать ширину технологических коридоров постоянного действия для движения лесосечных машин и на этой основе сократить непродуктивную часть площади лесного участка;

внедрение новой универсальной машины для посадки и посева леса на вырубках, работоспособной в среде препятствий, позволяет лесопользователям сократить номенклатуру необходимых лесохозяйственных машин и на этой основе снизить издержки на лесовосстановление;

применение экономико-математических моделей, учитывающих внешние для лесопользователя экономические условия, позволяет обеспечить рост эффективности получения древесного сырья без ущерба для продуктивности лесов;

разработанные практические рекомендации и программы для ПЭВМ позволяют обеспечить использование результатов исследования в научных учреждениях, на производстве и в учебном процессе вузов.

Рекомендации по единой технологии лесосечных и лесовосстановительных работ применяются на лесопромышленных предприятиях холдинга ОАО «Сегежский ЦБК» и ОАО «Поросозеро» (Республика Карелия). Методики прогнозирования влияния движителей на почву и выбора лесных машин применяются на ОАО «Онежский тракторный завод». Рекомендации по обоснованию экономических условий для интенсивного лесопользования нашли применение в Институте экономики КарНЦ РАН и Министерстве экономического развития Республики Карелия. Рекомендации по лесовосстановлению с использованием универсальной машины для подготовки почвы, посева и посадки леса (на базе лункообразователя Л-2У), а также рекомендации по обоснованию экономических условий для единой технологии лесосечных и лесовосстановительных работ используются Государственным комитетом Республики Карелия по лесу. Результаты исследований автора внедрены в учебный процесс Петрозаводского государственного университета (Республика Карелия) и Ухтинского государственного технического университета (Республика Коми) для подготовки студентов лесных специальностей.

Результаты диссертационных исследований рекомендуется использовать для повышения эффективности лесосечных и лесовосстановительных работ в таежной зоне Европейско-Уральской части РФ.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Математические модели, устанавливающие количественные связи между параметрами процессов лесосечных и лесовосстановительных работ, учитывающие природно-производственные характеристики лесных участков, параметры лесных машин и экономические условия лесопользования;

2. Критерий оптимизации и метод выбора машин для лесосечных и лесовосстановительных работ, основанные на интегральном показателе, учитывающем прибыль, расходование ресурсов в натуральном выражении и обеспеченность территории рабочей силой;

3. Аналитические модели, описывающие механику взаимодействия с почвой движителей лесных машин и позволяющие обосновать минимальную ширину технологических коридоров на лесном участке;

4. Математические модели взаимодействия с препятствиями рабочих органов универсальной машины для посадки и посева леса, и параметры совместимого с ней высевающего приспособления;

5. Математические модели для обоснования экономических условий технологического обеспечения роста эффективности получения древесного сырья без ущерба для продуктивности лесов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационных исследований докладывались и обсуждались:

на международных конференциях, в т. ч.: «Проблемы развития лесного комплекса» (Петрозаводск, 1998 г.), «Лесной сектор Республики Карелия и Вос-точной Финляндии» (Каяани, Финляндия, 1999 г.), «Социально-экономическая устойчивость лесоводства» (Петрозаводск, 2000 г.); «Новые технологии и устойчивое управление в лесах Северной Европы» (Петрозаводск, 2001 г.); «Технологии, машины и производство лесного комплекса будущего» (Воронеж, 2004 г.); «Рациональное природопользование: ресурсо- и энергосберегающие технологии и их метрологическое обеспечение» (Петрозаводск, 2004 г.); «Проблемы лесопромышленного производства и устойчивого управления лесными ресурсами» (С.-Петербург, 2004 г.); «Конференция по лесным технологиям» (Хюютиала, Финляндия, 2004 г.); «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (Вологда, 2004 г.); «Экологические функции лесных почв в естественных и антропогенно нарушенных ландшафтах» (Петрозаводск, 2005 г.); «Севергеоэкотех-2006» (Ухта, 2006 г.); «Лесопромышленный комплекс России XXI века» (Петрозаводск, 2006 г.), «Воспроизводственный потенциал региона» (Уфа, 2007 г.);

всероссийских конференциях, в т. ч.: «Экология и рациональное природопользование» (С.-Петербург, 2001 г.); «Проблемы лесного комплекса России в переходный период развития экономики» (Вологда, 2002 г.); «Стратегия развития северных регионов России» (Архангельск, 2003 г.); «Вузовская наука – региону» (Вологда, 2003…2005 гг.); «XI Неделя науки МГТУ» (Майкоп, 2005 г.); «Проблемы экологии на пути к устойчивому развитию регионов (Вологда, 2005 г.); «XXV Российская школа по проблемам науки и технологий» (Екатеринбург, 2005 г.); «Горизонты экономического и культурного развития» (Ухта, 2006 г.);

на республиканских научно-практических конференциях КарНИИЛПа и КарНИИЛПКа (Петрозаводск, 1998, 1999 и 2003 гг.); научно-практических конференциях молодых ученых, аспирантов, докторантов и соискателей лесного комплекса Карелии (Петрозаводск, 1999, 2000 и 2003 гг.); на семинарах Института экономики КарНЦ РАН и кафедры Технологии и оборудования лесного комплекса ПетрГУ (1999…2004 гг.).


загрузка...