авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

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

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

РОДИОНОВ Андрей Викторович

научные основы интенсификации

лесосечных и лесовосстановительных работ

в единой ресурсосберегающей технологии

(на примере Республики Карелия)

05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Петрозаводск 2009

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении

высшего профессионального образования

Петрозаводский государственный университет

Научный консультант – доктор технических наук, профессор
Цыпук Александр Максимович
Официальные оппоненты – доктор технических наук, профессор
Герасимов Юрий Юрьевич
доктор технических наук, доцент
Драпалюк Михаил Валентинович
доктор технических наук, доцент
Мясищев Дмитрий Геннадьевич
Ведущая организация – ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская
государственная лесотехническая академия»

Защита диссертации состоится «____» ___________ 2009 года в «____» часов на заседании диссертационного Совета Д 212.190.03 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Петрозаводский государственный университет по адресу: 185910, Республика Карелия, г. Петрозаводск, пр. Ленина, д. 33, ПетрГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Петрозаводский государственный университет.

Автореферат разослан «____» _______________ 2009 года.

Ученый секретарь
диссертационного Совета Поляков В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Лесной кодекс РФ предполагает обеспечение многоцелевого, рационального, непрерывного, неистощительного использования лесов для удовлетворения потребностей общества в лесах и лесных ресурсах.

Основным видом использования лесов в РФ является заготовка древесины. Наибольшие объемы древесины заготавливаются в таежных лесах Европейско-Уральской части РФ, и эта тенденция сохраняется. Съем древесного сырья с 1 га в России составляет 0,21 м3, тогда как в развитых странах этот показатель достиг уровня 2,5…3,5 м3, что является важнейшим показателем эффективности использования лесов. Увеличение объема заготовки древесины допускается при условии воспроизводства лесов, улучшения их качества, а также повышения продуктивности, что является насущной проблемой страны.

Согласно Лесному кодексу, выполнение лесосечных и лесовосстановительных работ вменяется в обязанность лесопользователю – гражданину или юридическому лицу, получившему участок для заготовки древесины. Такой лесопользователь, в отличие от государства, имеет ограниченные средства для приобретения ресурсов (машин, материалов, рабочей силы и т. п.), используемых при выполнении этих и сопутствующих работ на лесном участке.

В отечественном лесном секторе продолжается сложившаяся в XX веке практика, когда лесозаготовки существовали отдельно от лесовосстановления. Лесозаготовки ведутся по технологиям энерго- и ресурсозатратным, наносящим урон воспроизводственным способностям леса. Поэтому при лесовосстановлении также приходиться тратить много ресурсов, чтобы компенсировать этот ущерб.

Традиционные технологии лесовосстановления предполагают удаление пней на пути движения машин. В таежной зоне эти технологии неэффективны из-за большого количества препятствий на вырубках, поэтому не применяются.

Ограниченность средств вынуждает лесопользователя решать следующие задачи: 1) заготовить древесину с минимальными затратами ресурсов; 2) обеспечить лесовосстановление хозяйственно-ценными породами также с минимальными затратами. Разрешить противоречие между требованиями снизить затраты и на заготовку, и на восстановление леса возможно посредством преобразования их в единую технологию, и на этой основе снизить общие затраты ресурсов на освоение лесных участков.

Организация единой ресурсосберегающей технологии лесосечных и лесовосстановительных работ является одной из проблем развития лесного сектора экономики страны, а обоснование ее решения на базе технологических, технических и экономических мероприятий представляет собой новое научное направление.

Цель работы – повышение эффективности получения древесного сырья на основе выбора технологий, обоснования и оптимизации параметров процессов и режимов работы лесозаготовительных и лесохозяйственных машин с учетом экономических условий, воздействия на смежные производственные процессы и окружающую среду.

Из поставленной цели вытекают следующие задачи исследований:

1. Разработать и обосновать параметры единой ресурсосберегающей техноло-

3

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

4

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;

5

  • 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:

6

  • 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.).

Личное участие автора в получении результатов. Исследования по поставленной проблеме проводились автором в Республике Карелия в Петрозаводском государственном университете (ПетрГУ) в рамках проектов и программ:

  • гранты Министерства образования и науки РФ: № 311-97 «Система машин для комплексной механизации лесовосстановительных работ в Республике Карелия» (1997…1998 гг.); № 97-23-2.1-5 «Повышение эффективности лесовосстановительных работ на основе ресурсосберегающей технологии» (1998…2000 гг.); № М00-3.8К-351 «Преобразование заготовки и восстановления леса в единый технологический процесс» (2000 г.); № М01-3.8П-305 «Система устойчивого управления лесными ресурсами» (2001 г.); № 5.01.009 «Система устойчивого управления возобновляемыми ресурсами на примере лесных запасов» (2001 г.);
  • Российско-Финляндские проекты: «Тайга – Модельный лес» (1997…2000 гг.) и «Совершенствование методов и практики коммуникации в лесном секторе Республики Карелия» (2001…2002 гг.);
  • грант № 2006-РИ-19.0/001/575 «Эффективное лесопользование на основе

7

рациональной технологии заготовки и восстановления леса» (2006 г.) федеральной научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002…2006 гг.;

  • прикладные НИР: «Программа развития лесопромышленного комплекса Республики Карелия» (1999 г.); «Оценка ситуации и анализ состояния лесного комплекса Республики Карелия» (2003 г.); «Актуальные вопросы лесного хозяйства России» (2003 г.); «Внедрение в производство лункообразователя Л-2У» (2004…2006 гг.).

Диссертация является результатом многолетних исследований автора, который обосновал тему, определил цель и задачи исследования, выполнил экспериментальные исследования, проанализировал их результаты и обосновал рекомендации по повышению эффективности лесосечных и лесовосстановительных работ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 173 работы, из них 52 – основные работы, включая 6 монографий, 19 статьей в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, 4 патента РФ, в т. ч. 28 работ без соавторов. Результаты исследований отражены также в 5 отчетах по НИР, выполненных под руководством или при участии автора.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.