... ДО РОБОТА

История машиностроения для лесной промышленности так коротка, что люди старшего поколения стали свидетелями развития механизации лесозаготовительных работ. Первой движущей силой для внедрения механизации стало стремление облегчить тяжелую работу - понадобилась лебедка для того, чтобы трелевать древесину из лесосеки к дороге. Постепенно экономические факторы начали играть все более важную роль, и производительность стала основной составляющей любого производственного процесса.

Сто лет тому арсенал дровосека состоял из топора, пилы и конной тяги. Работа над созданием новых образцов техники началась восемь десятков лет назад, после того как во многих странах освоили массовое производство гусеничных машин. Именно тогда канадские инженеры создали, например, «танк-лесоруб». На его передке горизонтально монтировались два стальных неподвижных лезвия, размещенные под углом друг к другу. Налегая ими на ствол, мощный, тяжелый «танк» относительно быстро перерезал его.

К другому решению в 1935 году прибегнул советский инженер А. Харченко. Стараясь обойтись подручными средствами, ой установил на обычных санях бензомотор, от которого шел карданный вал к круговой пиле, размещенной на раме. Эта машина легко справлялась с деревьями любой толщины, но была весьма неповоротлива, да и без трактора-буксировщика не могла обойтись.

А раз так, то к чему, собственно, сани? И механик из Ярославля А. Маранов оснастил рамой с дисковой пилой серийный трактор СТЗ-3-НАТИ. Скорость вращения пилы определялась режимом работы двигателя, с которым ее связывал вал отбора мощности.

Обе валочные машины были действительно уникальными, поскольку существовали в единичных экземплярах. Главным их недостатком было то, что делались они на базе обычной транспортной техники, рассчитанной для работы на стройках и на полях. Для лесных условий — слабые почвы, косогоры, завалы — она оказалась непригодной. Поэтому перед конструкторами встала задача — создать гусеничную машину легкую, но мощную, устойчивую, но обладающую высоким клиренсом и малым удельным давлением на грунт.

Первыми такую машину разработали сотрудники Ленинградской лесотехнической академии, ЦНИИМЭ, а создали специалисты Кировского завода и Гипролесмаша в 1948 году. Трелевочный трактор КТ-12 был оснащен лебедкой, с помощью которой на корму машины подтягивались спиленные деревья. Там они укладывались на стальной щит, который поднимался, удерживая стволы при перевозке.

Ленинградцы применили на трелевщике газогенераторную силовую установку, работавшую на древесных чурках, а этого добра на лесосеках предостаточно. За создание КТ-12 известный конструктор, Герой Социалистического Труда Ж. Котин в 1948 году был удостоен Государственной премии.

Весил трактор КТ-12 всего 8,5 тонн, мощность двигателя была невелика - 37 лошадиных сил (27,2 кВт), но однако обладал хорошей проходимостью и маневренностью. Производительность на трелевке была довольно высока: при расстоянии трелевки 500 метров она составляла 25...30 м³ в смену.

Однако чурки далеко не лучший вид топлива, и на последующих моделях трелевочных тракторов начали устанавливать дизели. Что же касается компоновки, то она лишь немногим изменилась, разве что обводы машин стали привлекательней да кабина удобнее.

Сначала трелевщики занимались исключительно доставкой (с лесосеки к ближайшей дороге) стволов, которые вручную перегружали на автомобили-лесовозы. Лишь сравнительно недавно их стали оснащать механической рукой — манипулятором с гидравлическим захватом. Управляя им, не выходя из кабины, тракторист-оператор укладывал деревья на грузовую площадку своей машины.

Ну а теперь возвратимся к механизации труда самого лесоруба. Как уже говорилось, машины Харченко и Маранова не в счет. Сначала производственники попытались было обойтись такой комбинацией — пока лесоруб подрезал ствол «Дружбой», тракторист, оперируя захватом, удерживал дерево в вертикальном положении, а затем укладывал в определенном направлении. Выходила нелепость — около дерева гудели два двигателя — бензопилы и трактора, и двое рабочих выполняли одну работу. Сейчас уже трудно установить, кому первому пришла в голову простая мысль — оснастить трактор не только верхним захватом, но и пильной цепью, связанной с двигателем гидравлическим приводом. Так на делянках появились валочные машины, которые сначала расчищали отвалом подступы к дереву от снега и сучьев, затем фиксировали ствол верхним захватом и вгрызались в древесину у корневища пильной цепью. Такие машины особенно распространены у сибиряков.

Но куда аккуратней действует валочно-пакетирующая машина. Срезанные стволы она бережно укладывает в виде пакета, готового к перевозке. При этом ей вовсе не обязательно подъезжать к каждому дереву — оператор, поворачивая по кругу стрелу - манипулятор, поочередно, выборочно спиливает деревья, не ломая молодняка и не уминая почву гусеницами.

Еще универсальные валочно-трелевочные машины, которые не только формируют аналогичным образом пакеты леса, но и вывозят их на так называемый верхний склад для хранения и первичной обработки. Естественно, выгоднее и удобнее транспортировать «голые» стволы, без торчащих во все стороны веток.
Издревле их обрубали вручную, ныне же на лесосеки пришли самоходные сучкорезные агрегаты. Действуют они довольно решительно — обхватывают ствол полукруглыми ножами-захватами и через образовавшуюся острую кромку протаскивают его лебедкой, получая гладкий, прямой, что называется, без сучка и задоринки хлыст, который остается доставить на склад.
Правда, везти длиннющие хлысты по узким, извилистым лесным дорогам крайне неудобно. Целесообразнее пропускать каждый ствол через сучкорезно-раскряжевочную машину. Она не только очистит его от веток, но и, пустив в ход вертикальную пилу, разрежет на бревна заданной длины.

Однако и хлысты и бревна перед отправкой с верхнего склада необходимо еще раз погрузить на транспортное средство. Для этого воздвигали сложнейшую систему стрел, мачт-блоков, полиспастов, опутывая их сотнями метров стального троса. Все это стало ненужным после того, как инженеры из Москвы и Красноярска создали челюстной погрузчик перекидного типа. Он подсовывает под пакет хлыстов пару длинных ножей, подобных тем, что на автопогрузчиках, затем прихватывает его верхними изогнутыми ножами, сжимает и, перенеся через себя, укладывает на площадку лесовоза. Напомним, что создатели эти замечательной машины были удостоены в 1975 году Государственной премии.

Древесина — это не только хлысты, бревна и доски, но и сучья, ветки, кора, верхушки деревьев... До недавних пор их оставляли на лесосеке, где они гнили, подавляя своей массой молодые растения. Положение изменилось после появления машины-утилизатора. Длинной рукой-манипулятором она собирает отходы производства и переправляет в жерло рубильной установки, превращающей их в технологическую щепу — ценнейшее сырье для химической промышленности.

Техника облегчила труд лесорубов. Но возросли психологические нагрузки, испытываемые операторами валочных, трелевочных и других машин. Ежедневно им приходится выполнять одни и те же операции — выезд на рабочую позицию, захват дерева, срезание его, укладка, разделка. Такое однообразие донельзя выматывает, но не возвращаться же к топору и пиле? Микропроцессоры — вот благодаря чему удалось найти выход из создавшейся ситуации. Именно они позволили создать многофункциональные агрегаты.

За рубежом их называют «харвестерами» и выпускают на колесном, гусеничном и комбинированном шасси с независимой подвеской, обеспечивающей высокую проходимость. Основной рабочий орган — манипулятор — оснащен устройством, захватывающим дерево, срезающим его и ветки со ствола, разделывающим ствол на бревна. У тяжелых машин рабочий орган разделен — захват вынесен на манипулятор, а обрабатывающий узел крепится на шасси, у легких сучкорезное устройство совмещено с валочной головкой. После того как оператор зафиксирует захват у основания дерева, автоматически включается цепная пила или гидравлические ножницы, затем манипулятор подхватывает ствол и подносит к раскрытым ножам сучкореза.

Главное же заключается в том, что после наведения захватов управление всеми операциями осуществляет бортовая ЭВМ. Она перед включением протаскивающих вальцов смыкает ножи сучкорезной головки. Если же ствол случайно выскользнет из их объятий, то его тут же возвращают в исходное положение. Как только вальцы протянут ствол на определенное расстояние, включается пила, отрезая очередное бревно, при этом длина бревен автоматически рассчитывается, исходя из диаметра ствола у комля. Отметим, что программа разделки дерева высвечивается на дисплее или табло, установленном в кабине.

Кстати, иным стало и рабочее место водителя, которого лишь в силу традиции именуют лесорубом или трактористом. Это удобная, просторная кабина с круговым обзором, в которой поддерживается заданный микроклимат. Она сохраняет горизонтальное положение независимо от рельефа местности.

Направления совершенствования лесосечной техники – повышение надежности и производительности, улучшение условий работы оператора, уменьшение воздействия на лесную среду и, прежде всего на грунт. Интересным примером решения последней задачи может служить макетный образец харвестера на шагающем шасси, разработанный финской фирмой Plustech OY, которая является дочерней компанией Timberjack.

В лесу машина на шести "ногах" идет неторопливыми шагами и может работать на исключительно труднопроходимой местности. Шагающая машина не только двигается вперед и назад, но также в стороны и по диагонали. В добавлении к этому машина может поворачиваться вправо от места, где она стоит. Благодаря новым направлениям движения оператор может всегда выбрать короткий путь с следующей цели. Это сокращает количество движений, особенно по сравнению с движениями колесных машин или машин на гусеничном ходу, выполняющих аналогичные задачи. Местность диктует, где машина использует три, четыре или пять "ног" для движения. Шагающая машина обходит препятствия и приспосабливается к неровностям лесного грунта вместо попыток возвышения над землей. Более того, оператор может изменять клиренс машины от 200 до 1200 мм. В результате чего размер места соприкосновения с землей и уплотнение почвы сводятся к минимуму и не остается непрерывной колеи позади шагающего харвестера, которая остается позади стандартных машин.

"Душа" машины – разумная система контроля за работой "ног". Оператору нет необходимости контролировать работу "ноги", так как все осуществляется автоматически. Оператор просто поворачивает машину посредством одного рычага управления, который также используется для бесступенчатого регулирования скорости движения машины. Шагающая машина открывает новую перспективу потенциала в развитии новых природосберегающих методов механизации лесозаготовок.

Как мы видим, автоматизированная лесозаготовительная техника узкоспециального и многофункционального назначения неузнаваемо изменила, облегчила труд лесоруба, сделала его неизмеримо продуктивнее. При этом ее появление и внедрение произошло буквально на наших глазах. А что же появится на лесосеках к 2050 году?

Конечно же, роботизированные устройства. К примеру, такие, как агрегат, разработанный иркутскими учеными. Ему не нужны колеса и гусеницы — их заменили два захвата и пильные механизмы, расположенные на телескопической мачте. Приступая к работе, машина фиксируется на дереве одним захватом, вытягивает и прицепляется другим к соседнему дереву, выпускает к земле упоры и перепиливает ствол у комля. Затем робот выбирает следующий ствол, и операция повторяется. После этого на лесосеку направляется универсальный трелевщик, который вывезет хлысты.

Так, как же будут выглядеть машины будущего? Многим машинам все еще будут необходимы ходовая система и манипулятор для осуществления работ. Многие ученые и производственники считают, что колеса «останутся в моде», но может осуществиться их дальнейшее развитие, а также их использование в сочетании с шагающим механизмом. Для работы в горных условиях канатные установки будут применяться и в будущем. Они могут использоваться в сочетании с другими машинами. Также технология, положенная в основу создания шагающей лесной машины, формирует благоприятное направление для разработки новых машин, предназначенных для работы в тяжелых условиях.

Еще одна смелая версия – летающие лесозаготовительные машины. Для лесозаготовительных работ в горных условиях и в настоящее время иногда используются вертолеты. Через тридцать лет разработка летающих машин может стать реальностью, если будет осуществлено соответствующее финансирование. Но для того чтобы летающие машины заменили современные машины, необходима новая технология – современная технология с применением двигателя внутреннего сгорания не перспективна в данном направлении. Мы должны помнить о том, что современная передовая технология в будущем станет историей, несмотря на богатое воображение относительно будущего развития, реальность может оказаться ярче.

Вполне возможно, что на сильно заболоченных и овражистых участках трудиться станут роботы, выполненные на базе управляемых аэростатов и вертостатов. Закрепив якорь на дереве, выбранном по заданной программе бортовой ЭВМ, летающий лесоруб срежет ствол, очистит его от веток и поднимет в накопитель.

Так или иначе, одно ясно: будущее лесозаготовительной техники — за многооперационными, автоматизированными механизмами. А управлять ими предстоит тем, кто в наши дни учится в школе и начинает задумываться над тем, кем быть...

---