Результаты имитационного моделирования и оптимизации конструктивных параметров лесных граблей
Аннотация
Обоснование. В мировой практике выполнения лесохозяйственных работ широко распространены лесные грабли, осуществляющие сбор или сгребание порубочных остатков. Выполненный авторами статьи обзор позволил выявить актуальность проведения исследований, направленных на оптимизацию конструктивных параметров лесных граблей.
Цель – совершенствование конструктивных элементов лесных граблей для повышения эффективности их применения и качества выполняемых работ.
Материалы и методы. Объект исследования представлял собой лесные грабли с ломаным профилем рабочих элементов (зубьев). Предмет исследования представлял собой математическую модель формирования посредством лесных граблей объёма вороха порубочных остатков с учётом характеристик лесных граблей и сгребаемой биомассы. Для выявления оптимальных конструктивных характеристик лесных граблей была составлена расчётная схема формируемого при помощи лесных граблей вороха волочения порубочных остатков.
Результаты. Математическое моделирование указанного вороха волочения позволило выявить выражения для определения оптимальных величин высоты, длин и углов наклона верхней и нижней частей зуба лесных граблей. Установлено, что для наиболее вероятного диапазона изменения угла внутреннего трения 44…46º и ожидаемых размеров длины порубочных остатков 0,7…1,2 м оптимальная величина высоты лесных граблей варьируется в диапазоне 840…1800 мм. При величинах углов наклона нижней части зуба 32…40º оптимальная величина длины верхней части зуба лесных граблей варьируется в диапазоне 840…1100 мм. При величинах углов наклона верхней части зуба 5…11º оптимальная величина длины нижней части зуба лесных граблей варьируется в диапазоне 620…790 мм. Обоснована необходимость продолжения исследований конструктивных параметров лесных граблей в направлении их многофакторной оптимизации для обоснования оптимальной производительности работы лесных граблей.
Скачивания
Литература
Ilintsev, A. S., Nakvasina, E. N., & Högbom, L. (2021). Methods for protecting forest soils during logging operations (review). Lesnoy Zhurnal (Forestry Journal), 5(383), 92–116. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-5-92-116. EDN: https://elibrary.ru/TVHEDO
Platonov, A. A. (2023). Forest rakes: Purpose, scope of application, classification. Lesnoy Vestnik (Forestry Bulletin), (27), 6–15. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2023-6-139-150. EDN: https://elibrary.ru/PJFUHM
Trushevsky, P. V., Kunitskaya, O. A., Dolzhikov, I. S., et al. (2023). Analysis of technical and technological solutions for clearing cutting areas from logging residues. Resources and Technology, (4), 89–138. https://doi.org/10.15393/j2.art.2023.7283. EDN: https://elibrary.ru/DGVGRF
Tsarev, N. I., & Nakvasina, E. N. (2025). State of vegetation and soil on skid trails of clearcuts covered with logging residues in the northern forest region of the Arkhangelsk Oblast. Vestnik of the Buryat State Agricultural Academy named after V. R. Filippov, (2), 128–137. https://doi.org/10.34655/bgsha.2025.79.2.015. EDN: https://elibrary.ru/MIKYFS
Aalto, M., Gyawali, A., & Ranta, T. (2022). Boom-corridor thinning removal portion estimation with agent-based simulation. Biomass and Bioenergy, (160), 106418. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2022.106418. EDN: https://elibrary.ru/GRLDIB
Ackerman, S., McDermid, H., & Ackerman, P. (2021). The effectiveness of a small-scale combination harvester/forwarder in industrial plantation first thinning operations. International Journal of Forest Engineering, (33), 1–10. https://doi.org/10.1080/14942119.2021.1978798. EDN: https://elibrary.ru/UNKHAC
Bergström, D. (2019). Cost analysis of innovative biomass harvesting systems for young dense thinnings. Croatian Journal of Forest Engineering, (40), 221–230. https://doi.org/10.5552/crojfe.2019.552
Borz, S. A., Maris, A.-C., & Kaakkurivaara, N. (2023). Performance of skidding operations in low-access and low-intensity timber removals: A simulation of productivity and fuel consumption in mature forests. Forests, (14), 265. https://doi.org/10.3390/f14020265. EDN: https://elibrary.ru/JGUJUG
Cho, M.-J., Choi, Y., Oh, J.-H., et al. (2022). Comparison of harvesting productivity, cost, and residual stand damages between single-tree selection thinning and mechanized line thinning using a small-scale grapple-saw. Forest Science and Technology, (18), 1–11. https://doi.org/10.1080/21580103.2022.2069871. EDN: https://elibrary.ru/ZSUJEO
Fokin, S., Shportko, O., & Druchinin, D. (2024). On shredding of wood raw materials with knives of different designs. BIO Web of Conferences, (145), 03012. https://doi.org/10.1051/bioconf/202414503012. EDN: https://elibrary.ru/RVOYTL
Forkuo, G. O., Marcu, M. V., Iordache, E., et al. (2024). Timber extraction by farm tractors in low-removal-intensity continuous cover forestry: A simulation of operational performance and fuel consumption. Forests, (15), 138. https://doi.org/10.3390/f15081422. EDN: https://elibrary.ru/GWYVVQ
Ghaffariyan, M. R. (2023). Short review of collecting technologies and methods in forest harvesting residues recovery. Silva Balcanica, 24(1), 55–68. https://doi.org/10.3897/silvabalcanica.24.e97620. EDN: https://elibrary.ru/UFMSMT
Kaakkurivaara, N., Borz, S., & Kaakkurivaara, T. (2025). Productivity and efficiency of extracting small-sized eucalyptus logs by farm tractors with backhoe grapples in Thailand short-rotation forestry. Croatian Journal of Forest Engineering, (47), 13. https://doi.org/10.5552/crojfe.2026.3605. EDN: https://elibrary.ru/FKWXJM
Lee, E., Lee, S.-T., Mun, H.-S., et al. (2024). Assessing the residual stand damage after thinning with different levels of mechanization. Forests, (15), 794. https://doi.org/10.3390/f15050794. EDN: https://elibrary.ru/VOTHOH
Platonov, A. A. (2021). Modern state of technical means to remove uncontrolled vegetation. Lesnoy Vestnik (Forestry Bulletin), 25(1), 115–122. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2021-1-115-122. EDN: https://elibrary.ru/FMPPNC
Proto, A. R., Bernardini, V., Cataldo, M., et al. (2020). Whole tree system evaluation of thinning a pine plantation in southern Italy. Annals of Silvicultural Research, (45), 44–52. https://doi.org/10.12899/asr-1849
Yoshimura, T., Suzuki, Y., & Sato, N. (2025). Application of system dynamics simulation to assess system productivity of forest harvesting systems: A case study from Japan. Forests, (16), 734. https://doi.org/10.3390/f16050734. EDN: https://elibrary.ru/QQIHMW
Список литературы
Ильинцев, А. С., Наквасина, Е. Н., & Högbom, L. (2021). Способы защиты лесных почв в ходе лесозаготовительных работ (обзор). Известия вузов. Лесной журнал, 5(383), 92–116. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-5-92-116. EDN: https://elibrary.ru/TVHEDO
Платонов, А. А. (2023). Грабли лесные: назначение, область применения, классификация. Лесной вестник. Forestry Bulletin, (27), 6–15. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2023-6-139-150. EDN: https://elibrary.ru/PJFUHM
Трушевский, П. В., Куницкая, О. А., Должиков, И. С., [и др.]. (2023). Анализ технических и технологических решений очистки лесосек от порубочных остатков. Resources and Technology, (4), 89–138. https://doi.org/10.15393/j2.art.2023.7283. EDN: https://elibrary.ru/DGVGRF
Царев, Н. И., & Наквасина, Е. Н. (2025). Состояние растительности и почвы на волоках сплошных рубок, покрытых порубочными остатками, в северном лесном районе Архангельской области. Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В. Р. Филиппова, (2), 128–137. https://doi.org/10.34655/bgsha.2025.79.2.015. EDN: https://elibrary.ru/MIKYFS
Aalto, M., Gyawali, A., & Ranta, T. (2022). Boom-corridor thinning removal portion estimation with agent-based simulation. Biomass and Bioenergy, (160), 106418. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2022.106418. EDN: https://elibrary.ru/GRLDIB
Ackerman, S., McDermid, H., & Ackerman, P. (2021). The effectiveness of a small-scale combination harvester/forwarder in industrial plantation first thinning operations. International Journal of Forest Engineering, (33), 1–10. https://doi.org/10.1080/14942119.2021.1978798. EDN: https://elibrary.ru/UNKHAC
Bergström, D. (2019). Cost analysis of innovative biomass harvesting systems for young dense thinnings. Croatian Journal of Forest Engineering, (40), 221–230. https://doi.org/10.5552/crojfe.2019.552
Borz, S. A., Maris, A.-C., & Kaakkurivaara, N. (2023). Performance of skidding operations in low-access and low-intensity timber removals: A simulation of productivity and fuel consumption in mature forests. Forests, (14), 265. https://doi.org/10.3390/f14020265. EDN: https://elibrary.ru/JGUJUG
Cho, M.-J., Choi, Y., Oh, J.-H., [et al.]. (2022). Comparison of harvesting productivity, cost, and residual stand damages between single-tree selection thinning and mechanized line thinning using a small-scale grapple-saw. Forest Science and Technology, (18), 1–11. https://doi.org/10.1080/21580103.2022.2069871. EDN: https://elibrary.ru/ZSUJEO
Fokin, S., Shportko, O., & Druchinin, D. (2024). On shredding of wood raw materials with knives of different designs. BIO Web of Conferences, (145), 03012. https://doi.org/10.1051/bioconf/202414503012. EDN: https://elibrary.ru/RVOYTL
Forkuo, G. O., Marcu, M. V., Iordache, E., [et al.]. (2024). Timber extraction by farm tractors in low-removal-intensity continuous cover forestry: A simulation of operational performance and fuel consumption. Forests, (15), 138. https://doi.org/10.3390/f15081422. EDN: https://elibrary.ru/GWYVVQ
Ghaffariyan, M. R. (2023). Short review of collecting technologies and methods in forest harvesting residues recovery. Silva Balcanica, 24(1), 55–68. https://doi.org/10.3897/silvabalcanica.24.e97620. EDN: https://elibrary.ru/UFMSMT
Kaakkurivaara, N., Borz, S., & Kaakkurivaara, T. (2025). Productivity and efficiency of extracting small-sized eucalyptus logs by farm tractors with backhoe grapples in Thailand short-rotation forestry. Croatian Journal of Forest Engineering, (47), 13. https://doi.org/10.5552/crojfe.2026.3605. EDN: https://elibrary.ru/FKWXJM
Lee, E., Lee, S.-T., Mun, H.-S., [et al.]. (2024). Assessing the residual stand damage after thinning with different levels of mechanization. Forests, (15), 794. https://doi.org/10.3390/f15050794. EDN: https://elibrary.ru/VOTHOH
Platonov, A. A. (2021). Modern state of technical means to remove uncontrolled vegetation. Лесной вестник. Forestry Bulletin, 25(1), 115–122. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2021-1-115-122. EDN: https://elibrary.ru/FMPPNC
Proto, A. R., Bernardini, V., Cataldo, M., [et al.]. (2020). Whole tree system evaluation of thinning a pine plantation in southern Italy. Annals of Silvicultural Research, (45), 44–52. https://doi.org/10.12899/asr-1849
Yoshimura, T., Suzuki, Y., & Sato, N. (2025). Application of system dynamics simulation to assess system productivity of forest harvesting systems: A case study from Japan. Forests, (16), 734. https://doi.org/10.3390/f16050734. EDN: https://elibrary.ru/QQIHMW
Copyright (c) 2026 Alexey A. Platonov, Denis Yu. Druchinin, Maksim A. Gnusov, Alexander V. Shkolnykh, Maxim A. Popov
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
