Спецвыпуск

Физика в лесном хозяйстве

Наше село находится на правом берегу Оби, в одном из самых живописных мест области. На много километров вдоль могучей сибирской реки тянется смешанный лес. Более 50 лет назад здесь был образован Чингисский лесхоз, главными задачами которого являются как заготовка древесины, так и восстановление лесного массива (лесопосадки). Два года назад мы провели исследование на тему «Физика и профессии нашего села», опросили врача, ветеринара, кочегара, лесника, газовика, телефониста. Как и ожидалось, никто не обходится без приборов, работа которых основана на различных физических законах.

А в текущем году мы решили углубить эту тему и рассмотрели применение законов физики конкретно в лесном хозяйстве. Побеседовали с работниками нашего лесхоза и узнали много интересного о заготовке леса, сушке и т.п. В прежнее время в Чингисском лесхозе использовали такие механизмы: сушилку для шишек (отделяли семена сосны), посадочные машины (высаживали двухлетние саженцы), агрегат для получения витаминной муки из хвои (добавляли в корм скоту). Широко использовали лошадей: косили, пахали, а также трелевали лес – всё на конной тяге.

Комплексная механизация лесохозяйственных работ началась с 50-х гг. прошлого века. За этот период материально-техническая база лесхоза была была укреплена, и с каждым годом техника становится всё более сложной.

1. Заготовка леса не обходится без тракторов. Раньше использовали в основном гусеничные тракторы (например, трелёвочный). Но в последние годы большее распространение в нашем лесхозе получают колёсные тракторы, т.к. они обладают рядом преимуществ: бóльшая скорость, меньшая масса, мобильность, меньше расход топлива, а главное, намного меньше повреждается почва.

Сравним некоторые характеристики колёсного и гусеничного тракторов (в оригинале приводятся фото. –Ред.):

Трелёвочный трактор ТДТ-55А N = 58 кВт (80 л.с.) m = 9100 кг υ до 12 км/ч

Колёсный трактор МТЗ-82 «Беларус» N = 57 кВт (78 л.с.) m = 3850 кг υ = 34 км/ч

 

2. Для валки и раскряжёвки деревьев, обрезки сучьев, а также для механизации некоторых ремонтно-строительных работ предназначены бензиномоторные пилы. Ранее применялись пилы типа «Дружба» и «Урал» (фото), а теперь – мотопилы «Штиль» различных видов. Преимущества пилы «Штиль» очевидны: снижен вес, повышены мощность и надёжность, снижена вибрация за счёт специальной антивибрационной системы, имеется система облегчённого запуска (без специального стартёра) и специальный тормоз (остановка цепи за считанные секунды); в некоторых пилах есть катализатор, который снижает количество несгораемых веществ в выхлопных газах, и в результате окружающая среда на 80% меньше загрязняется вредными для здоровья человека углеводородными соединениями; уровень шума 98 дБ.

3. Чтобы определить высоту растущего дерева, протяжение кроны и длину очищенной от сучьев части ствола (на равнинном рельефе местности), используют высотомер (фото). В его конструкции две вогнуто-выпуклые линзы (объектив) и плоско-выпуклая линза (окуляр). Имеются две шкалы: для измерения деревьев высотой до 25 и до 30 м. Система линз даёт уменьшенное изображение дерева и отсчётной шкалы.

4. Для измерения магнитных азимутов (буссолей), горизонтальных и вертикальных углов на местности и расстояний до точек на местности применяют буссоль перископическую (фото). Оптическая схема её состоит из линзы объектива, двух треугольных призм и линз окуляра. Даёт прямое (неперевёрнутое) изображение предмета. Увеличение: ×8. В устройство перископа входят плоские зеркала.

5. В лесном хозяйстве важное место занимает пилорама. У нас установлена новая ленточная пилорама «Кедр» (фото). От оператора (рамщика) зависит правильность настройки станка, выбор скорости пиления и подбор пил в зависимости от типа древесины. Преимущества ленточной пилорамы: низкое энергопотребление; европейский стандарт качества распила; малая толщина пропила (1,9 мм); малое время распила одного изделия (30–50 с); мобильность и др.

В техническом паспорте пилорамы указывается также шумовое воздействие на окружающую среду (75–78 дБ: для сравнения, громкость звонка будильника 80 дБ).

6. Сушка пиломатериалов – одна из важнейших операций в технологических процессах деревообработки, т.к. древесина, содержащая большое количество воды, легко поражается грибами и загнивает. Понижение влажности приводит к снижению массы древесины и повышению прочности; сухая древесина легко обрабатывается и склеивается. Правильная организация и проведение сушки невозможны без специальных знаний, т.е. высокой квалификации операторов сушильных установок.

Сушка древесины может происходить двумя путями: естественным (атмосферная) и искусственным (камерная). Атмосферная сушка – наиболее доступный и дешёвый способ обезвоживания древесины, раньше он был основным. Основной недостаток: процесс неуправляем. В районах с повышенной влажностью воздуха велика вероятность поражения пиломатериалов грибками, а на юге (от сильной жары) – растрескивания. Атмосферная сушка – процесс длительный, зависит от климата, породы и толщины материала.

Камерная сушка бывает СВЧ, вакуумной, конвективной и конденсационной. В частности, у нас конденсационная сушилка (фото) – в качестве охладителя используется фреон. Недостаток: малая производительность. Нужна разработка новых конденсационных сушильных камер.

7. В административном здании нашего лесхоза размещена стационарная радиостанция, а на подвижных объектах (автомобилях, тракторах) установлены мобильные радиостанции с питанием от источника постоянного тока напряжением 12,6 В (фото). Время непрерывной работы на передачу – не более 15 минут, дальность связи – до 40 км. Типы радиоволн: короткие и ультракороткие (частота 1000–1450 Гц, передача на длинных волнах страдает от помех). УКВ и КВ обладают свойством распространяться в пределах прямой видимости.

Заключение

В ходе нашего исследования мы рассмотрели, какие установки используются в лесном хозяйстве на примере Чингисского лесхоза, и показали, что работникам лесного хозяйства необходимо иметь высокую квалификацию, чтобы применять физические законы при работе с различными устройствами. А в недалёком будущем в нашем лесхозе планируется широко использовать компьютерную систему навигации.

О РУКОВОДИТЕЛЕ ПРОЕКТА. Ольга Владимировна Малышева – выпускница Новосибирского ГПИ (ныне НГПУ) 1975 г. по специальности «Учитель физики». Уже более 30 лет работает в сельской школе, поэтому ей приходится преподавать различные предметы. Сейчас это физика и математика в 6-м и 7-м классах и черчение в 9-м. Детей в семье хватает: трое плюс внучка.