Технология заготовки древесины

1. Разработка технологий заготовки, глубокой переработки древесины, восстановление лесов

Цель работы: Создание эффективной технологии производства радиальных пиломатериалов из малокондиционного тонкомерного сырья и оборудования. Повышение качества продукции, снижение себестоимости продукции за счет использования малокондиционного тонкомерного древесного сырья, увеличение выхода продукции.

Руководитель проекта: к.т.н., доцент Руденок В.Я. (Кафедра «Технология заготовки и переработки древесных материалов»)

Основные научные и практические результаты:

• Разработана технология, позволяющая за счет специальной схемы раскроя в процессе склеивания получить пиломатериалы любой необходимой ширины и высокого качества. В качестве связующего применяется малотоксичный клей. Используется малоценное тонкомерное сырье.
• Ведется организация научно-экспериментально-учебного производства.
• Разработаны проекты: фрезерного станка для обработки косых кромок трапецеидальных заготовок по сбегу с нарезанием мелкого шипа; агрегата для раскроя тонкомерного сырья на трапецеидальные заготовки со сбегом; сушильной камеры.
• Изготовлено оборудование: фрезерный станок для обработки косых кромок трапецеидальных заготовок по сбегу с нарезанием мелкого шипа; агрегат для раскроя тонкомерного сырья на трапецеидальные заготовки со сбегом; сушильная камера.
• Разрабатываются проекты: пресс для склеивания плах из трапецеидальных заготовок; пресс для склеивания брусьев из плах; организация раскроя брусьев на радиальные клееные пиломатериалы.
• Разработаны Технические условия «Пиломатериалы клееные». Хабаровск, 2003.

Опубликованы статьи:

• Бегунков О.И., Руденок В.Я., Руденок Я.В., Исаев С.П., Тупицын В.П. Радиальные клееные пиломатериалы/Журнал Технодрев. - Хабаровск, 2007. 45 с.;
• Бегунков О.И., Исаев С.П., Руденок В.Я., Руденок Я.В., Тупицын В.П., Шкутко В.В. Ноавя высокоэффективная технология переработки тонкомерного древесного сырья на радиальные клееные пиломатериалы / Технодрев, № 5, декабрь 2007. 0,25 п.л.

Получены патенты:

• Патент № 2295438 РФ, МПК В27Д 3/00.Бюл. № 8, 2007, от 20.03.2007 «Пресс для склеивания щита». Авторы: Бегунков О.И., Руденок В.Я., Руденок Я.В., Исаев С.П., Тупицын В.П., Шкутко В.В. - 0,44 п. л.;
• Патент № 2284264, бюл. № 27, 2006. «Пресс для склеивания бруса». Авторы:; Бегунков О.И., Руденок В.Я., Руденок Я.В., Исаев С.П., Тупицын В.П., 0,44 п. л.;
• Патент № 2295438, бюл. № 8, 2007. «Пресс для склеивания щита». Авторы:; Бегунков О.И., Руденок В.Я., Руденок Я.В., Исаев С.П., Тупицын В.П., 0,44 п. л.;
• Патент № 2338640 РФ, МПК В27С 5/06, бюл. № 32, 2008, от 20.11.2008 «Станок для продольной обработки кромок пиломатериалов». Авторы: Шкутко В.В., Бегунков О.И., Руденок В.Я., Руденок Я.В., Исаев С.П., Тупицын В.П., 0,4 п. л.;
• Патент № 2329888 РФ, МПК В27В 15/02, бюл. № 21, 2008, от 27.07.2008 «Горизонтальный ленточнопильный станок». Авторы: Шкутко В.В., Бегунков О.И., Руденок В.Я., Руденок Я.В., Исаев С.П., Тупицын В.П., 0,4 п. л.;
• Патент № 2319090, бюл. № 7, 2008, от 10.03.2008 «Устройство автоматического уплотнения канавок для реборд колес вагонеток в порогах сушильных камер». Авторы: Бегунков О.И., Руденок В.Я., Руденок Я.В., Исаев С.П., Тупицын В.П., 0,4 п. л.;
• Патент № 2329137 РФ, МПК В27В 1/00. Опубл. 20.07.2008. Бюл. № 20 «Способ распиловки бревен». Авторы: Бегунков О.И., Шкутко В.В., Руденок В.Я., Руденок Я.В., Исаев С.П., Тупицын В.П., 0,25 п. л.;
• Патент № 2310556 РФ, МПК В 27В 1/00, опубл. 20.11.2007. Бюл. № 32. Способ изготовления радиальных пиломатериалов. Авторы: Руденок В.Я., Бегунков О.И., Исаев С.П., Тупицын В.П., Шкутко В.В., Руденок Я.В.

Подобной технологии в мире нет.

Выполнены договорные работы:

• По договору 15 – 144 на тему «Разработка технологии переработки тонкомерной древесины лиственницы на радиальные клееные пиломатериалы и ее промышленное внедрение». - Хабаровск, ХГТУ, 2003. Руководитель – к.т.н., доцент Руденок В.Я. Исполнители: Шкутко В.В., Исаев С.П., Тупицын В.П.;
• По договору 15 – 175 на тему «Разработка проекта клеильного оборудования для переработки тонкомерной древесины на радиальные клееные пиломатериалы и его промышленное внедрение. – Хабаровск, ХГТУ, 2004. Руководитель – к.т.н., доцент Руденок В.Я. Исполнители: Бегунков О.И., Шкутко В.В., Исаев С.П., Тупицын В.П.;
• По договору 15 – 182 на тему «Разработка технологии переработки тонкомерной древесины на радиальные клееные пиломатериалы и ее промышленной внедрение. – Хабаровск, ХГТУ, 2004. Руководитель – к.т.н., доцент Руденок В.Я. Исполнители: Бегунков О.И., Шкутко В.В., Исаев С.П., Тупицын В.П.;
• По договору 3/06 по проекту: «Организация на базе ТОГУ учебно-лабораторного участка подготовки к склеиванию заготовок для производства пиломатериалов из тонкомерного древесного сырья». Научный руководитель – к.т.н., доцент Руденок В.Я.

 

Сушильная камера

 

Фрезерный станок для обработки кромок

 

Агрегат для раскроя тонкомерного сырья на заготовки

2. Разработка технологии производства пустотелого бруса из тонкомерного сырья

Цель проекта: Разработка эффективной технологии переработки малокондиционного тонкомерного древесного сырья на строительный брус. Данная технология позволяет получать продукцию с полезным объемным выходом, равным 90…95%. Продукция – древесный пустотелый брус найдет широкое применение в строительном производстве, так как имеет целый ряд конкурентных достоинств: низкая цена; повышенная звукоизоляция; малый удельный вес; повышенная теплоизоляция.

Разработчик проекта: НПЦ Промдрев ТОГУ, директор – к.т.н., доцент Руденок В.Я.

Основные результаты работы:

• Выполнены 3 хоздоговорных работы (с Минвузом РФ, с ТОГУ, с промышленным предприятием – ОАО «Баджальский ЛПХ-2») под руководством доцента кафедры «Технология заготовки и переработки древесных материалов» Руденка В.Я.;
• Материалы темы использованы в студенческих дипломных проектах;
• Изготовлен пресс для производства пустотелого бруса на Баджальском ЛПХ-2 (находится в монтаже);
• Подготовлена к защите докторская диссертация с использованием материалов данной разработки.
• Вышла публикация: Руденок В.Я., Исаев С.П., Бегунков О.И., Руденок Я.В. Оптимальная конструкция полого клееного бруса и пресс для его изготовления / Деревообрабатывающая промышленность. № 5 2008 г. С. 7 – 19.
• Получен патент РФ.

3. Разработки продольных конвейеров для транспортирования лесоматериалов на предприятиях химико-лесного комплекса

Цель работы: Создание высоконадежных, производительных и экономически выгодных транспортных систем в виде продольных конвейеров, которые широко используются на предприятиях химико-лесного комплекса при подготовке древесины к переработке, в том числе и глубокой.

Разработчик проекта: к.т.н., доцент Богачев А.П. (Кафедра «Химическая технология и биотехнология»

Основные результаты работы:

• Выполнены 5 хоздоговорных работ с предприятиями Дальнего Востока под руководством д.т.н., профессора Иванова В.А.
• Общий экономический эффект в ценах 2004 года от использования изобретений на ряде лесопромышленных предприятий Дальнего Востока в период 1980-2004 годов составил три миллиона рублей.
• Опубликовано более 50 тезисов докладов и статей.
• Получено около 120 авторских свидетельств и патентов на изобретения, защищающих разработку продольных конвейеров для лесоматериалов.
• Опубликована монография в 2008 году «Синтез продольных конвейеров для лесоматериалов» объемом 324 стр.
• Защищена кандидатская диссертация на тему «Повышение долговечности опор траверс лесотранспортеров путем применения самосмазывающегося материала».

4. Оптимизации параметров технологических процессов лесопромышленного комплекса Дальнего Востока на принципах устойчивого лесопользования

Цель работы: Выбор оптимальных вариантов технологических процессов лесопромышленных предприятий, систем лесозаготовительных машин (ЛЗМ) и оборудования для различных природно-производственных условий региона на основе комплексной оценки.

Разработчик проекта: к.т.н., доцент Рябухин П.Б. (Кафедра «Технологии и оборудование в лесном комплексе»)

Основные результаты:

• Впервые дана комплексная оценка лесным ресурсам Дальнего Востока, с учетом возможной их эксплуатации различными системами лесосечных машин.
• Обоснованы и формализованы эколого-лесоводственные показатели функционирования различных систем лесозаготовительных машин в основных лесных формациях ДФО.
• Разработана математическая модель и алгоритм идентификации полимодального закона распределения характеристик лесосечного фонда дальневосточного региона.
• Получены программные продукты для реализации разработанных математических моделей, позволяющие осуществить выбор оптимальных вариантов технологических процессов лесопромышленных предприятий и систем ЛЗМ, и оборудования для различных природно-производственных условий региона на основе комплексной оценки (эколого-лесоводственной, технологической, экономической и социальной).

5. Обоснования конструктивных параметров и режимов эксплуатации аэростатно-канатной системы для условий Дальнего Востока

Цель работы: Усовершенствование конструкции аэростатно-канатной системы (АКС), позволяющее значительно повысить эффективность ее эксплуатации при освоении горных лесных массивов.

Разработчик проекта: Абузов А.В. (Кафедра «Технологии и оборудование в лесном комплексе»)

Основные научные и практические результаты:

• Определены технические особенности в конструкции АКС и ее системе управления с учетом современного уровня развития аэростатных, лесозаготовительных и радиоэлектронных технологий;
• Предложен метод расчета нагрузок, действующих на канаты трехлинейной АКС, с учетом комплекса влияющих факторов;
• Разработан программный продукт, позволяющий комплексно отслеживать натяжение канатов АТС по всему рабочему контуру обрабатываемого участка лесосеки;
• Разработана методика определения среднего расстояния трелевки в зависимости от рельефного расположения участка, обрабатываемого трехлинейной АКС;
• Получены математические модели, позволяющие определить эксплуатационные возможности АКС: рейсовую нагрузку, мощность с учетом ветровой нагрузки, производительность, комплексная модель себестоимости 1 стрелеванной древесины с использованием АКС.

Практическая значимость

• Предложенные усовершенствования в конструкции аэростатно-канатной системы позволяют значительно повысить эффективность эксплуатации АКС при освоении горных лесных массивов. Алгоритм расчета, комплексный анализ и моделирование основных технических параметров аэростатной системы позволяют быстро и качественно оценить возможности использования установки при влиянии различных групп факторов (природный, технический и экономический) и выбрать: рациональную рабочую схему расположения АКС на лесосеке, длину грузовой подвески, время и длительность проведения трелевочных операций, определить экономическую эффективность трелевочных работ.
• Приведенный метод исследования аэростатно-канатной системы для Дальневосточного региона может быть взят за основу для внедрения данных систем трелевки в других регионах РФ.
• Защищена диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, защита состоялась 24.10.08 г. Получен Патент на полезную модель №31481 «Аэростатно-тросовая система для трелевки леса и перемещения груза».
• Результаты исследований были взяты за основу практических испытаний аэростатно-канатных систем и дальнейших научных работ в этом направлении, проводимых в Дальневосточном Центре Воздухоплавания «Аэрос» г. Хабаровск.

6. Функционирования систем лесосечных машин в горных лесных массивах Дальнего Востока

Цель работы: Повышение эффективности освоения горных лесных массивов за счет оптимизации режима работы многооперационных машин импортного производства на валке и первичной обработке леса.

Разработчик проекта: Луценко Е.В. (Кафедра «Технологии и оборудование в лесном комплексе»)

Основные научные и практические результаты:

1. Получен алгоритм оценки возможных объемов применения систем лесосечных машин на базе информации, заложенной в таксационное описание лесных массивов;
2. Предложены математические зависимости, позволяющие учесть влияние физического состояния оператора на эффективность работы многооперационных машин импортного производства;
3. Разработана методика определения среднего вылета и среднего угла поворота стрелы манипулятора ВПМ при различных способах рубок и вариантах пакетирования древесины;
4. Предложена аналитическая модель, описывающая функционирование мобильной канатной установки импортного производства, которая позволяет определять ее производительность в широком диапазоне факторов и в различных регионах;
5. Для условий горных лесных массивов Дальневосточного региона получены законы распределения параметров, влияющих на концентрацию лесосечного фонда и связанные с ней процессы перебазировки лесозаготовительных бригад.

Практическая значимость

• Предложенные в работе рекомендации и компьютерная программа позволяют существенно повысить эффективность освоения горных лесных массивов. Предложенный режим работы многооперационных машин импортного производства на валке и первичной обработке леса позволяет повысить производительность труда, снизить затраты на заготовку древесины и увеличить занятость на лесозаготовках. Компьютерная программа, реализующая разработанную в данной диссертационной работе комплексную модель, позволяет максимально быстро и качественно оценить эффективность и объемы возможного применения систем лесосечных машин для любого участка леса в горной местности Дальнего Востока.
• Произведенные в работе исследования дают новые возможности в оценке работы систем лесосечных машин и планировании освоения горных лесных массивов Дальнего Востока.
• Защищена диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Защита состоялась 12.05.07г.

7. Изучения современного состояния и перспектив использования пихтово-еловых лесов северного Сихотэ-Алиня

Цель работы: Изучить современное состояние пихтово-еловых лесов Северного Сихотэ-Алиня на основе эколого-лесоводственной оценки последствий влияния рубок, пожаров и процессов усыхания на лесные экосистемы и разработать предложения и мероприятия по совершенствованию лесоэксплуатации и восстановлению леса в данном регионе.

Разработчик проекта: ст. преподаватель Матвеева А. Г. (кафедра «Технология и оборудование лесопромышленного производства»).

Результаты работы:

• Впервые на региональном уровне проведены комплексные исследования по изучению современного состояния пихтово-еловых лесов Северного Сихотэ-Алиня с учетом их эколого-стабилизирующей роли и эксплуатационной значимости в регионе.
• Получены новые данные по влиянию рубок, пожаров и вредителей леса на устойчивость лесных экосистем. Оценены экологические последствия техногенных и природных воздействий на северные ельники Сихотэ-Алиня и намечены мероприятия по их реабилитации и воспроизводству.
• Определены оптимальные способы рубок и технологии лесосечных работ применительно к основным группам типов леса и лесорастительным условиям. Выявлена лесоводственная эффективность современных лесосечных машин на заготовке древесины.
• Опубликовано 12 печатных работ по теме диссертации, в т.ч. результаты исследований были представлены на двух международных конференциях «Лесные биологически активные ресурсы» (Хабаровск, 2001, 2007); 3-й городской научно-практической конференции «Роль зеленых насаждений в стратегии развития г. Хабаровска» (Хабаровск, 2007);
• Полученные результаты исследований использованы при подготовке региональных Правил заготовки древесины в лесах Дальнего Востока;
• Данные о формировании насаждений на вырубках и гарях рекомендованы для составления расчетно-технологических карт по восстановлению лесов на Северном Сихотэ-Алине.

8. Обоснование лесопромышленных (лесосечных) технологий для лесорастительных условий Дальнего Востока

Цель исследований: Разработка и развитие теоретико-методологических основ управления лесосечными процессами и агрегатами с использованием алгоритмов позиционирования и модели виртуальной среды лесосеки для повышения эффективности на основе информатизации и автоматизации технологических процессов.

Разработчик проекта: к.т.н., доцент Казаков Н.В. (Кафедра  «Технология лесопользования и ландшафтного строительства»)

Основные результаты исследований

• Обоснована научная концепция управления лесосечными процессами и агрегатами в реальных условиях под пологом леса, основанная на структуризации и унификации, информатизации и автоматизации процессов и их управления программно-аппаратными средствами с использованием элементов виртуальной среды.                 
• Разработаны визуально-математические модели лесосеки и ее элементов, технологических процессов и агрегатов, как единой иерархической системы сквозного и взаимосвязанного моделирования, планирования лесосечных процессов и непосредственного построения программ управления агрегатами обеспечивающими работоспособность в условиях неопределенностей реальных лесосек под пологом леса.
• Предложен ранее не использовавшийся в исследовательской практике метод описания в разрезе лесосеки технологических процессов, функций агрегатов и их исполнительного оборудования, основанный на их декомпозиции с применением абстрактной связующей опорной точки.  
• Теоретически и экспериментально обоснованы новые элементы комплексной автоматизации лесосечной фазы лесопромышленного производства, обеспечивающие прецизионность и эффективность технологических процессов.
• Разработаны метод и алгоритм дистанционного измерения параметров деревьев и их поштучного электронного учета, виртуальной маркировки и физического клеймения древесных ресурсов, позволяющие бесконтактно выполнять групповую идентификацию деревьев (с использованием технических средств), а также автоматически включать всю информацию о происхождении и передвижении древесных ресурсов в единую государственную автоматизированную информационную систему учета древесины и сделок с ней (ЕГАИС).  

По теме опубликовано более 40 статей, 3 монографии, получено 14 патентов и 4 награды с выставок.

Практическая значимость

В научно-исследовательской и в производственной практике могут быть использованы следующие результаты работы:

• Метод и алгоритм синтеза САУ лесными агрегатами (защищенные патентами) в реальных условиях под пологом леса для осуществления комплексной автоматизации лесосечных работ.
• Способ, реализованный в устройстве (защищенные патентами) клеймения сортиментов (маркировки электронным пассивным элементом ЭПЭ) для последующего учета и контроля их перемещений в реальных условиях с использованием технических средств групповой бесконтактной идентификации. Устройство ЭПЭ сконструировано в виде клина, имеет очень низкую стоимость, размеры и вес, не использует энергопитающих батарей.  
• Способ, реализованный в устройстве (защищенные патентами) оперативного обнаружения и экстренной локализации возгораний леса.
• Способы и устройства лесосечных технологий  и агрегатов (патенты РФ: № 143774, № 147563, № 153577, № 2492629, № 2503171, № 2503172, № 2504145, № 2528944, № 2546226, № 2539956, № 2547436, № 2546898, № 2536240).
• Принципы конструирования бортового лазерного локационного оборудования кругового обзора.

Патенты

• Патент РФ № 143774 Установка для добычи древесного сырья / Н.В. Казаков // Заявл. : 10.01.2014. Опубл.: 27.07.2014. - Бюл. № 21.
• Патент РФ № 147563 Установка для лесопользования / Н.В. Казаков // Заявл. : 10.01.2014. Опубл.: 10.11.2014. - Бюл. № 31.
• Патент РФ № 2492629 Машина для лесопользования / Н.В. Казаков, А.П. Богачев, М.А. Садетдинов // Заявл. : 04.10.2011. Опубл.: 20.09.2013. - Бюл.№ 26.
• Патент РФ № 2503171 Способ лесопользования  / Н.В. Казаков, А.П. Богачев, М.А. Садетдинов  // Заявл. : 04.10.2011. Опубл.: 10.01.2014. - Бюл.№ 1.
• Патент РФ № 2503172 Установка для заготовки древесных ресурсов / Н.В. Казаков, А.В. Абузов // Заявл. : 28.04.2012. Опубл.: 10.01.2014. - Бюл.№ 1.
• Патент РФ № 2504145 Способ заготовки древесных ресурсов / Н.В. Казаков, А.В. Абузов // Заявл. : 28.04.2012. Опубл.: 20.01.2014. - Бюл. № 2.
• Патент РФ № 2528944 Способ лесопользования / Н.В. Казаков, А.П. Богачев, М.А. Садетдинов // Заявл. : 15.03.2013. Опубл.: 20.09.2014. - Бюл.№ 26.
• Патент РФ № 2546226 Способ лесопользования / Н.В. Казаков, А.П. Богачев, М.А. Садетдинов // Заявл. : 01.10.2013. Опубл.: 10.04.2015 - Бюл. № 10.
• Патент РФ № 2539956 Устройство для лесопользования / Н.В. Казаков // Заявл. : 01.10.2013. Опубл.: 27.01.2015. - Бюл. № 3.
• Патент РФ № 2547436 Способ лесопользования / Н.В. Казаков, А.П. Богачев, М.А. Садетдинов // Заявл. : 01.10.2013. Опубл.: 10.04.2015 - Бюл. № 10.
• Патент РФ № 2546898 Машина для лесопользования / Н.В. Казаков, А.П. Богачев, М.А. Садетдинов // Заявл. : 04.10.2011. Опубл.: 10.04.2015 - Бюл. № 10.
• Патент РФ № 2536240 Устройство для тушения лесных пожаров / Н.В. Казаков, А.П. Богачев,  М.А. Садетдинов // Официальный бюл. «Изобретения. Полезные модели». – 2014. – № 35. – С. 96.