От рассвета до заката: Падение «цитадели»

На советскую эпоху пришлось немало технических открытий, в том числе и для лесоперерабатывающей отрасли. Постепенно страна с огромным ресурсным потенциалом стала обживать тот дом, который носит название «техническая цивилизация». При этом пытливая мысль новаторов о повсеместном использовании механизмов многие годы прорабатывалась плеядой учёных-конструкторов. И «цитадель» ручного труда на лесосеке пала. Пробил тот час, когда топору на обрубке сучьев пришлось уйти «в отставку», а профессия сучкоруба стала понятием историческим…

Всё гениальное просто

Даже человеку не сведущему процесс обрубки сучьев топором прост и понятен: человек видит сучок и в зависимости от его толщины наносит топором удар требуемой силы, стараясь срубить сучок заподлицо. При необходимости он повторяет удары, добиваясь нужного результата. Казалось бы, проще не придумаешь. Но сможет ли машина заменить сучкоруба? Сумеет ли она «увидеть» каждый сучок, определить его расположение на дереве, учесть особенности формы, кривизну ствола, толщину сучьев? А ведь различия древесных пород весьма значительны. Например, у ели число сучьев почти в 5-10 раз больше, чем у сосны, осины или берёзы, зато осиновые сучья нередко в 5-8 раз толще еловых. Как учесть все эти моменты при создании машины? Над этими вопросами бились советские конструкторы на протяжении многих лет. Рассматривались различные варианты, многие оставляли попытки найти ответы из-за сложности и громоздкости предлагаемых конструкций. Не сразу удалось найти оптимальное решение. Безусловно, истоки творческих идей подчас неожиданны и иллюзорны. И в данном случае отправной точкой послужили воспоминания детских лет…

Кто ж не знает несложное манипулирование с берёзовой веточкой: если протащить её правой рукой через плотно сжатые пальцы левой, все листья оторвутся, и в руке останется лишь прутик. Вот он — ключ к решению задачи! Учёных осенило: создать машину, которая сможет протаскивать крону дерева через режущее устройство.

Такова была главная идея. Но чтобы воплотить её в металле, предстояло провести массу сложных исследований и расчётов: найти оптимальную конфигурацию режущего органа, вычислить необходимое усилие протаскивания дерева, срезания сучьев, предельно допустимую кривизну ствола и так далее.

На кульманах конструкторы вычерчивали чертежи узлов будущей машины, в стендовом зале ЦНИИМЭ научные сотрудники проводили многочисленные эксперименты. Позднее на помощь разработчикам пришли электронно-вычислительные машины: применение математического моделирования позволило ускорить процесс создания новой техники. Но первые сучкорезные машины создавались без участия компьютеров, только на базе таланта, инженерного опыта и интуиции исследователей и конструкторов.

В конце 1980-х в леспромхозах работало около 5000 самоходных сучкорезных машин, были созданы эффективные стационарные средства очистки стволов от сучьев на нижних лесных складах. Необходимо отметить приоритет отечественной науки и техники: первые сучкорезные машины были созданы именно в СССР.

Как это работает?

…Заглянем в прошлое, на лесосеку. Характерный для севера европейской части страны лесной массив: хвойные деревья перемежаются с лиственными, средний объём хлыста не превышает 0,3 кубометра. Для этих условий предназначена сучкорезная машина ЛП-ЗОБ. Базой её служит знакомый всем трелёвочный трактор ТДТ-55А (подробнее о трелёвочниках из СССР можно прочитать в Nº 1 (17) 2016 г и на lesks.ru). На его раме смонтировано навесное технологическое оборудование. Бросается в глаза шарнирно подвешенная стрела. На одном её конце установлена сучкорезная головка с верхним и боковыми ножами, на другом — приёмная головка с ножами для поддержания дерева в процессе его обработки, а также для доочистки сучьев. По направляющим стрелы перемещается захват протаскивающего механизма, приводимый в действие двухбарабанной лебёдкой. Когда машина движется по лесосеке, стрела занимает транспортное положение — параллельно оси трактора.

В зависимости от организации производственного процесса машина ЛП-ЗОБ может работать на лесопогрузочном пункте и непосредственно на лесосеке — после валки, перед трелёвкой. Она может срезать сучья как от комля к вершине, так и от вершины к комлю. Это расширяет технологические возможности её применения. Для работы машины ЛП-ЗОБ на лесопогрузочном пункте не требуется проводить какую-либо особую подготовку. Достаточно создать запас подтрелёванных деревьев, уложенных в штабель. Когда она подходит к штабелю, машинист разворачивает стрелу на 90° — из транспортного положения в рабочее, перпендикулярно продольной оси трактора, затем, наклоняя и поворачивая стрелу, с помощью ножей сучкорезной головки захватывает и поднимает дерево. После этого на дерево надвигается захват протаскивающего механизма. При включении лебёдки он зажимает ствол, перемещает его со скоростью около 2 метров в секунду через ножи сучкорезной головки и передаёт в зону действия рычагов приёмной головки.

Ствол очищается от сучьев в несколько приёмов за счёт перемещения захвата в рабочем и холостом направлениях. Для сбрасывания хлыста машинист раскрывает поворотные рычаги захвата и ножи приёмной головки. Машина может срезать сучья диаметром до 15 сантиметров, наибольшая кривизна ствола — 15%. Работая даже в маломерных лесах со средним объёмом хлыста до 0,2 кубометра, машина ЛП-ЗОБ обрабатывает 500-600 деревьев, то есть 100-120 кубометров за смену.

«Сучкорез» становится универсальным

По мере освоения сучкорезных машин выявилась возможность выполнения ими, помимо обрезки сучьев, ряда дополнительных операций, способствующих повышению эффективности всего лесозаготовительного процесса. Так, обрабатывая деревья, машина ЛП-ЗОБ может попутно сортировать хлысты на длинные и короткие, крупномерные и тонкомерные. Этим достигается лучшее выравнивание комлей, что облегчает последующую погрузку пачек на лесовозный транспорт. Кроме того, опытные машинисты сортируют хлысты и по породам. Для этого из общего штабеля деревья хвойных пород обрабатываются за вершины, затем машина переезжает вдоль штабеля на новую стоянку, останавливается со стороны комлей и протаскивает за комель лиственные деревья. Таким образом, по обеим сторонам от штабеля деревьев формируются два отдельных штабеля хлыстов — хвойных и лиственных пород.

Сортировка хлыстов повышает производительность труда на последующих операциях на нижнем складе. А при работе на лесосеке, у трелевочного волока, сучкорезная машина способствует увеличению выработки трелёвочного трактора, так как хлысты трелевать легче, чем деревья: отсутствие кроны снижает сопротивление пачки движению.

На лесосеках со слабыми грунтами сучкорезная машина может помогать работе не только трелёвочных тракторов, но и лесовозных автопоездов: срезанные сучья можно использовать для укрепления волоков и временных лесовозных дорог (усов), связывающих лесопогрузочный пункт с дорогой, ведущей к нижнему складу. Причём эту работу может выполнять сама сучкорезная машина. Она захватывает сучья сучкорезной головкой, поворотом стрелы перемещает их на волок и несколькими проходами уплотняет сучья. Вот, оказывается, какой умелицей может быть в опытных руках самоходная сучкорезная машина. Не будет преувеличением сказать, что она становится ведущей технологической единицей в комплекте лесосечных машин.

Но учёные и конструкторы продолжали совершенствовать машины для очистки стволов от сучьев, стремясь повысить их надёжность и производительность. Как показывал опыт, более трети всех неисправностей в работе навесного технологического оборудования машин ЛП-ЗОБ приходилось на привод механизма подачи дерева, основанный на применении двухбарабанной фрикционной лебёдки с канатоблочной системой. В новой усовершенствованной модели вместо этой лебёдки установили однобарабанную лебёдку с гидроприводом. Это позволило значительно упростить конструкцию, снизить на полтонны массу машины, уменьшить длину применяемых стальных канатов с 61 до 25 метров. В результате работа одной усовершенствованной машины по сравнению с ЛП-ЗОБ давала экономический эффект около 3 000 рублей в год.

В крупномерных лесах со средним объёмом хлыста до 1 м³ успешно работали сучкорезные машины ЛП-33. Навесное технологическое оборудование было смонтировано на трелёвочном тракторе ТТ-4. Принципиальная схема устройства ЛП-33 аналогична схеме машин ЛП-ЗОБ, но конструкция усилена в расчёте на обработку более крупных деревьев, протаскивающее усилие увеличено в 1,7 раза. Машина срезала сучья диаметром до 20 сантиметров. Её производительность при среднем объёме хлыста 0,5 кубометра составила 165 кубометров в смену.

Другие модели

В целом на советский период пришлись разработка и внедрение нескольких моделей сучкорезной техники от разных производителей. Так в цехах Сыктывкарского механического завода кроме ЛП-ЗОБ выпускали и самоходную сучкорезную машину ЛП-30Г на базе трактора ТДТ-55А.

На трактор вмонтировано навесное технологическое оборудование, состоящее из поворотной стрелы с сучкорезной и приёмной головками, по направляющим которой перемещается захват протаскивающего механизма, приводимой в действие гидроприводной лебедкой, установленной на конце стрелы. Машину использовали для обрезки сучьев с деревьев хвойных и мягколиственных пород на лесопогрузочных пунктах лесосек со средним объёмом хлыста от 0,14 до 0,35 м. Также с её помощью производили и подсортировку обрабатываемых хлыстов по породам, длинам, толщине и при необходимости сбор обрезанных сучьев. При установке пролысочных ножей была доступна и пролыска тонкомерной части ствола дерева на три канта. Машина обрабатывала деревья как от комля к вершине, так и от вершины к комлю без проведения наладочных работ. По словам разработчиков, данная модель отличалась высокой производительностью, мобильностью, качественной обработкой деревьев, удобством в управлении и простотой обслуживания и ремонта. Что же касается технических характеристик, то машину оснастили двигателем мощностью 70 кВт. Производительность при среднем объёме хлыста составляла порядка 0,25 м², (или 25 м/ч, или 100 шт./ч). Диаметр обрабатываемого дерева в зоне срезания сучьев 0,48 см, а максимальная скорость протаскивания 2 м/с.

Ещё одним детищем конструкторов Коми была сучкорезно-раскряжёвочная машина ЛО-120. Созданная для обрезки (зачистки) сучьев с поваленных деревьев хвойных и мягколиственных пород, раскряжёвки хлыстов со средним объёмом 0,25 м и пролыски тонкомерной части хлыста и продольной сортировки сортиментов на две группы с укладкой в отдельные штабеля. Подлежащие обработке деревья (хлысты) должны быть уложены в штабель высотой до 1 м при разбеге комлей до 2 м. Эксплуатация машины производилась на уклонах до 5°, на грунтах с несущей способностью не менее 65 кПа, при высоте снежного покрова до 0,5 м и температуре окружающего воздуха от + 40 до — 40 °С. Сучкорезнораскряжёвочную машину ЛО-120 активно задействовали для разделки древесины на участках нижних складов, где применение стационарных раскряжёвочных установок неэффективно из-за небольших объёмов переработки.

Наряду с Сыктывкарским предприятием Свердловский завод лесного машиностроения осуществлял выпуск сучкорезной техники. С его конвейера сошли сучкорезная машина ЛП-33 на базе трактора ТТ-4 и сучкорезная машина ЛП-33А. Функционал последней ориентирован на срезание сучьев с предварительно поваленных деревьев хвойных и мягколиственных пород на погрузочных пунктах лесосек со средним объёмом хлыста от 0,35 до 0,8 м. Допускалась эксплуатация агрегата и в лесонасаждениях со средним объёмом хлыста до 1 м³ (за исключением лиственницы). Машина использовалась на грунтах с несущей способностью не ниже 80 кПа с уклонами не более 10° при скорости ветра до 15 м/с, высоте снежного покрова до 0,7 м и температуре окружающего воздуха от + 40 до — 40 °С. Ещё одна представительница данного модельного ряда — сучкорезная машина ЛП-33Б — оказалась полезной для обрезки сучьев с деревьев хвойных и мягколиственных пород на лесопогрузочных пунктах лесосеки или на трелевочных волоках. Мощность используемого двигателя составляла 95,8 кВт. Максимальный диаметр дерева в месте пропила 75 см. Производительность по чистому времени работы (при среднем объёме хлыста 0,5 м) 39,5 м/ч.

Практически в тот же период пополнения парка сучкорезной техники в мастерских КарНИИЛПа была создана модель под маркой ЛО-123. Она была предназначена для подтаскивания с лесосеки к волоку деревьев, поваленных под любым углом к оси волока, обрезки сучьев, раскряжёвки хлыстов на сортименты, укладки (с частичной подсортировкой) сортиментов в пачки. В качестве базового агрегата используется машина МТЗ-80. Задействован манипулятор ЛВ-184. Максимальный диаметр дерева в месте пропила составляет 40 см. Тяговое усилие протаскивающего устройства 35 кН, а скорость движения 1,9-18 км/ч. Сменная производительность данного агрегата составляла 40 м/ч при длине 8500 мм, ширине 2500 мм, высоте 3800 мм и массе в 9500 кг.

Сегодня некоторые предки сучкорезных машин, претерпевшие конструктивные изменения, по-прежнему трудятся на бескрайних лесных массивах страны. Правда, серьёзно конкурировать им приходится уже скорее не с соотечественниками, а с зарубежными представителями различных технических династий.

Подготовила Елена Вашкевич по материалам Вологодской областной универсальной научной библиотеки и справочного каталога Тракторы, трелевочные машины и агрегаты (автор: Сенников М.А.)