Vývoj inovativních technologií v lesnickém sektoru

Radomír Klvač, Jindřich Neruda

Rozvoj mechanizace pociťují snad všechny obory lidské činnosti a nejinak je tomu i v lesnictví. Konstruktéři se snaží reagovat na potřeby zákazníků. I ve vývoji lesních strojů lze zaznamenat snahu o nahrazení lidské pracovní síly, zvýšení kvality práce stroje a snížení negativních vlivů techniky na životní prostředí. Vývoj je tak rychlý, že v článku prezentované inovativní technologie nelze nazvat novinkami na poli plně mechanizovaných technologií, ale spíše současností, a lze očekávat další rozvoj technologií zpracování a odvozu dříví.

The Beast – bezoperátorový harvester
The Beast je těžebně dopravní systém tří strojů (jeden harvester a dva vyvážecí stroje – forwardery) ovládaných pouze dvěma operátory, kdy harvester je dálkově ovládán z kabiny forwarderu. Dosah dálkového ovládání je až 300 m, ale z praktického hlediska je využívána maximální vzdálenost cca 50 m. Jednotlivé výřezy jsou kráceny přímo na ložnou plochu forwarderu. Ložná plocha forwarderu umožňuje horizontální otočení o 360 ° a vertikální naklonění ± 10 ° z důvodu zajištění optimální pozice ložné plochy vůči rameni harvesteru. Rameno harvesteru je vybaveno kácecí hlavicí se dvěma řezacími ústrojími (horní lišta a spodní lišta) tak, aby bylo možné efektivně zpracovávat i dříví z polomů. Tento typ bezoperátorového harvesteru byl testován po větrných kalamitách, kde tak bylo naprosto minimalizováno riziko ohrožení operátora. Z hlediska výkonnosti lze předpokládat mírně vyšší produktivitu z důvodu eliminace fáze nakládání forwarderu, avšak v reálných podmínkách je situace komplikována řadou výrobních faktorů. Prvním je měnící se přibližovací vzdálenost a počet vyvážecích strojů (prostoje forwarderů nebo harvesteru) a druhým je vyšší četnost různých sortimentů, které jsou společně kladeny na ložnou plochu forwarderu. Bezoperátorový harvester však umožňuje redukci nákladů a logistiky těžby a přibližování. Další výhodou je neexistence kabiny a tím zvýšení poloměru otáčení hydraulického ramene. Systém je navržen pouze pro těžbu v holosečích.

Hybrid – pohon harvesteru generátorem el. energie
Uvedený stroj nese obchodní značku „El-Forest forwarder“ a byl navržen Lennartem Lundströmem. Jedná se o prototyp vyvážecího stroje, jehož nosnost je 12 t a vlastní hmotnost 8 t (běžný forwarder se stejnou nosností má vlastní hmotnost cca 14 t). Jeho dieselový motor (výrazně menšího výkonu než u běžných forwarderů – 40 kW oproti původním 120 kW) pohání tři generátory, které nabíjejí 6 samostatných baterií, jež jsou potom zdrojem elektrické energie 6 nezávislých elektromotorů pohonu kol. Při jízdě z kopce, kdy bývá motor používán na brzdění stroje, elektromotory slouží jako další generátory a též nabíjí baterie (princip rekuperace energie). Každé kolo je poháněno samostatně, což umožňuje přesně regulovat otáčky jednotlivých kol, a kola jsou ideálně naváděna do jedné stopy, aniž by docházelo k výraznému opotřebení pneumatik při zatáčení. To umožňuje použití větších kol a v kombinaci s méně robustním šasi (každé kolo je poháněno samostatně a přenos el. energie nevyžaduje tak mohutnou konstrukci jako přenos mechanický) vyvíjí stroj podstatně nižší tlak na půdu. Větší kola zvyšují světlost stroje a teleskopické osy umožňují změnu rozchodu kol až o 80 cm (přední osa je plně odpružena). Tímto novým způsobem pohonu lze docílit snížení spotřeby paliva o 35–50 %. Do vývoje stroje a hybridního pohonu v současnosti investuje společnost Volvo a první stroje tohoto typu by měly být nasazeny již v tomto roce.

Harboundler – kombinovaný harvester s balíkovačem
Pro účely efektivnějšího zpracování celých stromů z prořezávkových a probírkových porostů pro energetické účely byl vyvinut kombinovaný harvester a balíkovač. Stroj je vybaven víceúchopovou harvesterovou hlavicí (multi-tree handling head), která umožňuje těžbu více stromů na jedno vysunutí ramene. Stromy jsou poté uloženy na ložnou plochu, kde je instalován balíkovač. Ten, po kompresi a převázání, pomocí řetězové pily odděluje balíky tak, že zbývající části stromů zůstavají v balíkovači a jsou doplňovány dalším materiálem. Pozice balíků u vývozní linky je upravena hydraulickým jeřábem. Na tento stroj technologicky navazuje forwarder, který vyváží balíky z porostu. Následně mohou být balíky ponechány k proschnutí na odvozním místě, popřípadě přímo štěpkovány.

„Angled“ crane – hydraulický jeřáb umožňující (mimo vertikálního) horizontální zlomení ± 30°
Společnost Cranab vyvinula novou konstrukci hydraulického jeřábu. Ve zlamovací části mezi hlavním sloupem a zlamovacím ramenem umožňuje horizontální zlomení ramene ± 30 ° při zachování vertikálního zlamovaní. To umožňuje harvesteru větší dosažitelnost stromů v probírkových porostech ze zvolené pracovní pozice. Minimalizací pojezdu pro účely postavení stroje před kácecí operací snižuje míru poškození půdního povrchu pojezdem a podíl času spotřebovaného pojezdem stroje. Nová osa vychýlení hydraulického jeřábu též umožňuje operátorovi minimalizovat poškození stromů a zvyšuje manévrovatelnost při druhování. Pilotní studie prokázaly zvýšení dosažitelnosti stromů o 30 % a zvýšení produktivity v probírkových porostech o 8 %.

Tire pressure control – systém umožňující regulaci tlaku v pneumatikách
Maximální celková hmotnost odvozní soupravy se liší stát od státu a patří k limitujícím faktorům odvozu dříví. Jedním z důvodů stanovení maximální hmotnosti soupravy je poškozování cestní sítě. Tlak nápravy však lze ovlivnit změnou tlaku huštění pneumatik. Snížením tlaku v pneumatice se zvětší její styčná plocha s povrchem komunikace a tím se i sníží měrný tlak na povrch komunikace. U některých typů odvozních souprav existuje možnost instalace zařízení regulujícího tlak vzduchu v pneumatikách. Tlak je regulován manuálně nebo automaticky a je udržován na optimální úrovni tak, aby nebyl příliš nízký (z důvodu poškozování pneumatiky), ale ani příliš vysoký (vysoký měrný tlak na povrch komunikace). Například v Kanadě legislativa umožňuje v případě instalace takového zařízení na odvozní soupravu zvýšení maximální celkové hmotnosti prostředku o 6 t a tím i snížení jednotkových nákladů na odvoz dříví. Podle dostupných výzkumných zpráv se životnost pneumatik nemění a v případě potřeby lze snížením tlaku hnacích náprav zvýšit terénní dostupnost prostředku. V ČR byl princip regulace huštění pneumatik úspěšně vyřešen u standardních univerzálních traktorů.

Pozn.: Práce byla podpořena projektem VZ MSM 4501251 a projektem NAZV QH 71159.

Použitá literatura je k dispozici u autorů.

Autoři:
Ing. Radomír Klvač, Ph.D.
Prof. Ing. Jindřich Neruda, CSc.
Lesnická a dřevařská fakulta MZLU v Brně
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript. , Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.