Аэростат и лес

Применение аэростатических летательных аппаратов способно дать качественный толчок для развития лесного сектора России. На вопросы по этой крайне перспективной теме отвечает признанный практик в данной области, доктор технических наук, инженер-технолог Александр Абузов.

Александр Абузов.jpg



Александр Абузов,
д. т. н., инженер-технолог




ЛЕТАЮЩИЕ ЛЕСОРУБЫ
– Как воздухоплавание может быть связано с лесозаготовительным сектором?

– Идея применения аэростатических летательных аппаратов в лесном комплексе не нова, однако в прошлые годы, по разным обстоятельствам, она не получила широкого развития. Сейчас же все изменилось в корне, и аэростатические летательные аппараты, с учетом современных материалов и систем управления, получили шанс на второе рождение.

Необходимо четко разделять эти аппараты на две группы. В первую входят дирижабли  – пилотируемые летательные аппараты, имеющие двигатели и способные лететь десятки и сотни километров, с возможностью перемещения негабаритного груза массой до 100  тонн и более. Отметим, что для использования этого типа летательных аппаратов в лесном комплексе лучше подходят гибридные дирижабли, например, термопланы или вертостаты.

Во вторую группу входят аэростатно-канатные системы (АКС)  – беспилотные аппараты, управляемые с земли с помощью системы канатов и специализированных лебедок. АКС способны перемещать груз массой до 15 тонн на расстояние до 3 км. Эти системы являются наиболее успешной альтернативой при разработке труднодоступных лесных участков, где неприменимы обычные тракторы или стандартные канатные установки.

– Применялись ли данные технологии в мире и на территории РФ?

– Да, например, в США и Канаде различные виды АКС успешно работали в период с 1956 по 2001 год. Также проводились испытания гибридных типов дирижаблей, таких как CycloCrane, LTA201, PA97 Helistat и другие.


В СССР тоже занимались внедрением подобных технологий, однако дальше испытаний дело не пошло

Яркими примерами были испытания аэрокрана ЭПАК1 и создание гибридного дирижабля АЛА40. На территории современной России разработкой и созданием АКС для трелевки леса занималась команда хабаровских энтузиастов под моим руководством. Нами была разработана и создана трехлинейная АКС для трелевки леса. Были проведены успешные испытания, отработана практика получения газа (водорода) в полевых условиях.

– В чем принципиальная новизна ваших разработок?

– Во-первых, наша система управлялась по радио дистанционно, одним или двумя операторами, что повысило оперативность работ. Во-вторых, система способна работать по собственным локальным координатам, которые заранее предписаны каждому дереву, отведенному в рубку. По этим координатам и происходит наводка захватного механизма АКС на необходимую точку (дерево). В-третьих, применение трехлинейной системы управления позволило охватить площадь обработки в несколько гектар, а это уменьшило время на монтаж и демонтаж системы по отношению к рабочему полезному времени. У стандартных канатных установок монтаж и демонтаж трелевочной линии занимает в среднем 50 % рабочего времени, а в нашем случае – 10 %.

ТОЧЕЧНАЯ ВЫРУБКА
– Есть и конструктивные особенности, позволяющие более эффективно использовать АКС в трелевочном процессе. В частности, на аэростатных лебедках имеются специальные шкивы, полиспасты и амортизаторы, позволяющие снизить не только рывковые, но и тяговые нагрузки. Так, при реальной тяге на канате в 3 тыс. кг нагрузка, приходящаяся на барабан лебедки, составляет всего лишь 150–300 кг (в зависимости от скоростных условий перемещения аэростата).

Плюс к этому нами разработаны механизмы, с помощью которых (при наличии летательного аппарата) можно проводить вертикальное изъятие отдельно растущих деревьев с последующей их транспортировкой, без их предварительного падения.



АЭРОСТАТ-И-ЛЕС_3.jpg


Аэростаты могут внести гармонию в привычную схему, которая пока что жестко нарушает лесную экосистему



АЭРОСТАТ-И-ЛЕС_43.jpg

АЭРОСТАТ-И-ЛЕС_4_1.jpg


Аэростатные лебедки позволяют снизить не только рывковые, но тяговые нагрузки



Технология изъятия дерева без его падения позволяет избежать ущерба для экосистемы разновозрастных и разнопородных лесов.jpg


Технология изъятия дерева без его падения позволяет избежать ущерба
для экосистемы разновозрастных и разнопородных лесов


– Как это происходит? 

– Нами разработано несколько типов таких механизмов, каждый под определенные условия эксплуатации. Они имеют такие названия, как грузозахватный механизм нисходящего типа движения и грузозахватный механизм восходящего типа движения. Наведение данных механизмов на растущее дерево осуществляется по заранее вычисленным локальным координатам как в ручном, так и в автоматическом режиме. Принципиальная разница в том, что один механизм срезает ветви сверху вниз, а другой – снизу вверх.

Сейчас это кажется фантастикой, но в будущем аэростаты могут стать надежными помощниками лесозаготовителей
– А зачем вести такой сложный лесозаготовительный процесс, насколько это оправданно с экономической точки зрения?

– Здесь необходимо отметить следующее: использование АКС уже предусматривает их эксплуатацию на участках с особо сложным пересеченным рельефом. Следовательно, мы имеем значительное уменьшение объема строительства подъездных путей, объездных волоков. Отсутствует влияние распутицы или проблемы заболоченных территорий. Все эти обстоятельства позволяют иметь рентабельную себестоимость работ по сравнению с наземной техникой.

Что же касается технологии изъятия дерева без его предварительного падения, то здесь необходимо отметить тот факт, что государство пока не оценивает будущие затраты с точки зрения экологии. Между тем, по нашим многолетним наблюдениям, в разновозрастном и в разнопородном по составу лесе падение даже одного дерева при валке ведет в среднем к повреждению или уничтожению 2–4 молодых деревьев. А если прибавить повреждения от процесса наземной трелевки, особенно с горных склонов, и последующие лесные пожары, возникающие на месте гибели множества деревьев, затраты на их тушение, то по факту можно говорить о колоссальном ущербе.

В обычных условиях лесоэксплуатации, конечно же, целесообразно применять стандартную наземную технику.

НЕБЕСНЫЕ ХРАНИТЕЛИ
– Могут ли применяться аэростатические аппараты как для мониторинга территории в пожароопасный период, так и для тушения лесных пожаров?

– Использование возможно, и в обоих случаях это дешевле вертолетов и самолетов.

Например, привязные аэростаты, поднятые на высоту до 5 км, снабженные тепловизорами и камерами визуализации, можно использовать для круглосуточного мониторинга пожароопасной ситуации вблизи населенных пунктов. Каждый аэростат может находиться в небе без дозаправки газом до 30 дней. С помощью бортовой аппаратуры они способны засекать тепловые точки на расстоянии до 25–30 км, что актуально для дачного сезона. Координаты тепловых точек могут передаваться на общий пульт управления МЧС, где принимают решение о вылете беспилотника для визуальной разведки и оценки данной местности. Современные технологии позволяют размещать такие беспилотники на борту привязного аэростата.

Что касается пилотируемых дирижаблей, то их использование более широкое. Это и круглосуточный мониторинг пожароопасной территории, при этом десант пожарников может посменно находиться на борту. А еще – оперативная доставка емкостей с водой к месту тушения пожара, особенно в труднодоступной гористой местности.

– Каковы перспективы развития аэростатических аппаратов в нашей стране?

– В ближайшем будущем  это использование гибридных дирижаблей при разработке удаленных лесных участков, к которым нет подъездных путей, если строить их нецелесообразно с точки зрения экономики и времени. Эти аппараты смогут выполнять переброску лесозаготовительной техники, блоков перерабатывающих заводов и рабочего персонала к местам заготовки, с последующей транспортировкой готовой продукции к местам переработки или промежуточным складам.

Беседовал Игорь Григорьев,
д. т. н., профессор каф. ТОЛК ЯГСХА


Читайте также в рубрике
21.08.2020
Наука – производству
17.03.2020
Наука – производству
28.11.2019
Наука – производству
22.08.2019
Наука – производству
14.06.2019
Наука – производству
07.02.2019
Наука – производству
15.10.2018
Наука – производству
24.09.2018
Наука – производству
21.05.2018
Наука – производству
06.04.2018
Наука – производству