ИЗМЕРИТЕЛЬ ПРОЕКТИВНОГО ПОКРЫТИЯ КОРНЕВЫХ СИСТЕМ ЛЕСОСЕК

Григорьев И.В., Рудов М.Е., Григорьева О.И., Никифорова А.И.

DOI: 10Л2737/15493

Аннотация. Рассматривается новое устройство для определения армирующей способности корневых систем покрытия почвогрунтов при исследовании лесосеки при ее подготовке к проведению лесосечных работ.

Ключевые слова: корневые системы, лесные почвогрунты,

подготовительные работы, проектирование трасс трелевки.

Оптимальный выбор трасс трелевки может базироваться на нескольких

критериях, к которым относятся рельеф [1], грузовая работа [2], несущая способность почвогрунтов [3]. Получение данных об этих характеристиках, является важной составляющей проведения технологической подготовки и принятия оптимальных решений по расположению трасс трелевки [4].

Последствия уплотняющего воздействия лесных машин на почвогрунты лесосек во многом определяются процентом уплотненной площади [5].

Способность почвогрунта сопротивляться уплотняющему воздействию во многом зависит от наличия в нем корней деревьев и кустарников. Армирующее действие корневой системы на почвогунт лесосеки принято учитывать через Модуль Юнга, коэффициент Пуассона, значение которых определяют эмпирическим путем. Для определения содержания корней в почвогрунте используют метод взятия проб, которые в дальнейшем высушивают, затем вручную выбирают части корней, взвешивают и определяют соотношение почвогрунта и корней. Чем корней больше - тем, при прочих равных условиях, почвогрунт прочнее. Такая методика является трудоемкой и неоперативной.

Для в повышения эффективности изучения армирующего покрытия корневых систем деревьев и кустарников, сотрудниками Лесоинженерного факультета СПбГЛТУ, в рамках научной школы «Инновационные разработки в области лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства», был разработан оригинальный прибор [6]. Рабочий орган прибора представляет собой площадку, длиной 1 и шириной 0,5 м, прикрепленную в центре к штанге перпендикулярно. Внизу, в гнездах установлены подпружененные иглы. Усилие пружин подбирается в зависимости от категории прочности почвогрунта. Расстояние между иглами - 10 см. Под пятками игл установлены нормально разомкнутые контакты, соединенные в единую электрическую цепь, питающуюся от аккумулятора. Рабочий орган прибора соединен с проводом, проходящим в полой штанге с индикатором.

При вдавливании площадки с иглами в почвогрунт часть игл не встретит на своем пути корней и заглубится, не нажав при этом на контакт. Иглы, которые встретят на своем пути корень, или иное твердое препятствие, под усилием, прикладываемым испытателем к рукояти, преодолеют усилие пружин, вдавятся в гнездо и замкнут свои контакты.

Шкала стрелочного индикатора (при его использовании) отградуирована в процентах игл, замкнувших свои контакты. Т.е., если ни одна игла не встретила твердого препятствия (вариант песчаный пляж), то стрелка лежит на отметке 0. Если половина игл встретила препятствия, преодолела сопротивление пружин и замкнула контакты, то стрелка показывает значение 50, и т.д. В случае использования цифрового индикатора он должен показывать цифры в процентах - от 0 до 100.

Помимо механической компоновки прибора, которая не является сложной, принципиально важной является разработка его электрической измерительной схемы.

Прибор может быть реализован в нескольких вариантах. Схемы, представленные на рисунках 1 и 2 предполагают измерение аналогового сигнала обычным стрелочным прибором: вольтметром или амперметром.

Схема на основе вольтметра

Рисунок 2 - Схема на основе вольтметра

Схема на основе амперметра

Рисунок 3 - Схема на основе амперметра

В этих схемах сопротивление R выполняет функции токового ограничителя и рассчитывается, в первую очередь, именно из этих соображений. От его величины зависит нелинейность получаемой зависимости показаний прибора от количества замкнутых контактов. Обеспечить простоту градуировки прибора и максимизировать линейность его показаний от количества разомкнутых контактов можно при условии R » Nr, где N - общее число контактов.

В первом случае напряжение, измеряемое вольтметром, равно:

здесь п - количество незамкнутых контактов.

Во втором случае ток, измеряемый амперметром, равен:

В данном случае наблюдаем обратную нелинейную зависимость показаний прибора от количества разомкнутых контактов.

Рассмотренное техническое решение позволяет повысить эффективность изучения лесосек при проведении подготовительных работ, за счет возможности одновременного исследования площадей больших размеров, размер которых включает колею движителя лесной машины и боковых полос волоков.

Список литературы

  • 1. Григорьев, И.В. Снижение отрицательного воздействия на почву колесных трелевочных тракторов обоснованием режимов их движения и технологического оборудования / И.В. Григорьев/ C-Пб.: Издательство ЛТА. 2006 г. 236 с.
  • 2. Шапиро, В.Я. Оценка процессов деформирования почвы при циклическом уплотнении / В.Я. Шапиро, И.В. Григорьев, А.И. Жукова // Лесной журнал, № 4, 2008. С. 44-51.
  • 3. Григорьев, И.В. Средощадящие технологии разработки лесосек в условиях Северо-Западного региона Российской Федерации / И.В. Григорьев, А.И. Жукова, О.И. Григорева, А.В. Иванов/ СПб.: Издательство ЛТА, 2008. 176 с.
  • 4. Григорьев, И.В. Поиск новых технических решений для повышения экологической совместимости лесных машин с лесной средой/ И.В. Григорьев, И.И. Тихонов, О.И. Григорьева, М.Е. Рудов / В сборнике: Интенсификация формирования и охраны интеллектуальной собственности Материалы республиканской научно-практической конференции, посвященной 75-летию ПетрГУ. Петрозаводский государственный университет. Петрозаводск, 2015. С. 9-11.
  • 5. Григорьев И.В., Григорьева О.И., Никифорова А.И. Технология и машины лесовосстановительных работ /И.В. Григорьев, О.И. Григорьева, А.И. Никифорова/ СПб.: Издательство «Лань», 2015. - 272 с.
  • 6. Григорьев, И.В. Прибор для определения армирующей способности корневых систем покрытия почвогрунтов при исследовании лесосек / И.В. Григорьев, Ю.В. Ланских, М.Е. Рудов, А.А. Перевозчиков, Д.Е. Куницкая, А.М. Ланских, А.И. Никифорова, В.Г. Ланских, О.И. Григорьева / Патент на полезную модель № 152844. Опубл. 20.06.2015 г.

ПО

Рудое Максим Евгеньевич, аспирант кафедры «Технологии

лесозаготовительных производств» ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», г. Санкт- Петербург, РФ

Григорьева Ольга Ивановна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры лесоводства ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», г. Санкт-Петербург, РФ

Никифорова Антонина Ивановна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологии лесозаготовительных производств» ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», г. Санкт-Петербург, РФ

Научный руководитель- Григорьев Игорь Владиславович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технологии лесозаготовительных производств» ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», г. Санкт- Петербург, РФ

УДК 630.372

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >