¦ По виду движителя. По этому конструктивному признаку, традиционно, лесные машины подразделяются на гусеничные и колёсные. Но помимо этих двух, классических, вариантов известны также шагающие машины (фото 1), разработанные финской компанией Timberjack (до её продажи американской компании John Deere). Эти машины были выпущены малой опытной партией (всего 7 шт.) и в широкую серию так и не пошли, вероятно, в связи со сменой собственников бизнеса. Кроме того, есть широко распространённый в практике лесозаготовителей вариант оснащения колёсных лесных машин колёсными гусеницами различных конструкций (рисунок 1) для повышения проходимости (при таком варианте машины часто называют колёсно-гусеничными) [45--50], а также менее распространённый, но встречаемый на практике вариант частичного использования гусеничного хода, частично колёсного -- полугусеничные машины (фото 2).
Фото 1 Харвестер с шагающим движителем компании Timberjack
Отметим, что колёсные гусеницы выпускаются не только зарубежными странами. Есть достаточно неплохие примеры аналогичной отечественной продукции, произведённой на основе собственных результатов интеллектуальной деятельности (например, компания «Timbertrack & ПКФ Форвардер»).
Также отметим, что вариант полугусеничного хода, представленный на фото 2, свойствен для лесозаготовительных предприятий, производящих малообъёмные лесозаготовки [51], [52]. Но таких предприятий, имеющих в ОКВЭД раздел «Заготовка древесины», в России большинство (различные ИП и т. д.).
Рисунок 1 Колёсные гусеницы компании Olofsfors
Споры между сторонниками колёсных и гусеничных движителей для лесных машин ведутся с середины ХХ в. [53]. Для отечественного лесного машиностроения традиционна гусеничная модель, начиная с первого в мире специализированного трелёвочного трактора КТ-12.
Онежский и Алтайский тракторные заводы -- флагманские машиностроительные предприятия лесной отрасли СССР -- выпускали именно гусеничные машины, известные под марками ТТ, ТДТ, ЛХТ, «Онежец». В определённой степени это было связано с тем, что на момент разработки их концептов колёсное тракторостроение в нашей стране было ещё достаточно слабо развито. Сейчас эти заводы не существуют. Как было отмечено выше, в российских лесах доминируют колёсные импортные тракторы. Но это отнюдь не значит, что эпоха гусеничных лесных машин в нашей стране прошла. Наоборот, можно сказать, что у неё наступает ренессанс. Тенденции развития лесного машиностроения в Российской Федерации будут рассмотрены ниже.
¦ По виду выполняемых технологических операций. В предыдущем разделе работы уже были отмечены различные виды лесозаготовительных машин (ВМ, ВТМ, ВПМ и др.), а также погрузчики, процессоры, трелёвочные тракторы, мульчеры, ротоваторы, лесопосадочные машины, подборщики порубочных остатков, машины для подготовки почвы на вырубках и гарях, лесопожарные тракторы [54]. В принципе, это весь основной набор лесных машин, которые, подчеркнём ещё раз, могут быть узкоспециализированными или компоноваться по модульному принципу. Причём это касается даже машин одного и того же назначения. Например, на фото 3 представлен узкоспециализированный гусеничный лесопожарный трактор ТЛП-4М-031 производства ООО «Сибирь-Техника» (РФ), а на фото 4 -- лесопожарный колёсный форвардер производства компании Ponsse (Финляндия) [41].
Фото 3 Гусеничный лесопожарный трактор ТЛП-4М-031
ТЛП-4М-031 больше конструктивно приспособлен для борьбы с лесными пожарами, но в непожароопасный период просто занимает место в гараже и «связывает» оборотные средства предприятия. Колёсный лесопожарный форвардер не может прокладывать минерализованные полосы, имеет несколько худшую проходимость в заболоченной и переувлажнённой местности, зато в непожароопасный период, после демонтажа пожарного оборудования, может быть задействован на лесосечных работах по скандинавскому варианту сортиментной технологии заготовки древесины.
Фото 4 Лесопожарный колёсный форвардер
¦ По направлению зоны обслуживания относительно хода машины. Первоначально этот классификационный признак применяли к лесозаготовительным машинам, однако с развитием лесной техники, увеличением количества и видов машин, агрегатируемых по модульному принципу, это признак классификации стали применять ко всем лесным машинам [55]. По данному признаку лесные машины подразделяются на: фронтальные -- имеют технологическое оборудование, работающее с предметом труда перед машиной или за кормой машины (фото 5); фланговые -- имеют технологическое оборудование, работающее с предметом труда с одного или двух бортов машины (фото 6); поворотные (полноповоротные) -- имеют технологическое оборудование, работающее с предметом труда с флангов и спереди машины, иногда и за кормой машины (фото 7). Отметим, что многие полноповоротные лесные машины агрегатируются на базе гусеничных экскаваторов [44].
Фото 5 Фронтальные лесные машины
Фото 6 Фланговые лесные машины
¦ По ширине обрабатываемой ленты леса. Как и предыдущий, этот классификационный признак изначально был присущ лесозаготовительным машинам, но впоследствии стал использоваться в специальной литературе применительно к другим лесным машинам. Согласно терминам и определениям лесозаготовительного производства, лента -- часть пасеки, обрабатываемая вальщиком или лесозаготовительной машиной за один проход [56]. Если технологическое оборудование крепится к корпусу лесной машины, то она будет вынуждена подъезжать отдельно к каждому предмету труда (месту выполнения дискретной операции). Тогда обрабатываемая лента будет узкой, и такие машины принято называть узкозахватными. Если технологическое оборудование у машины крепится к гидроманипулятору, позволяющему за счёт своего вылета существенно увеличивать площадь, обрабатываемую машиной с одной технологической стоянки, то лента получается широкой, и такие машины принято называть широкозахватными. То есть внешним признаком узкозахватных и широкозахватных машин является наличие или отсутствие гидроманипулятора. На фото 5 и 6 представлены узкозахватные лесные машины, а на фото 7 -- широкозахватные.
Фото 7 Полноповоротные лесные машины
¦ По принадлежности к виду работ (к группе технологических процессов). В современной ситуации это достаточно условное деление, поскольку, как было показано выше, некоторые машины для лесосечных работ вполне могут быть, без больших трудозатрат, переоборудованы в машины для лесовосстановительных и других лесохозяйственных работ. Некоторые машины не могут быть переоборудованы под другие операции (см. фото 3 и 4). В этой связи, на наш взгляд, более целесообразно подразделять по принципу узкоспециализированные машины для лесосечных работ (например, процессоры), узкоспециализированные машины для лесохозяйственных работ (например, гусеничные лесопожарные тракторы), а также универсальные машины [57].
Деление машин для лесосечных работ по группам технологических процессов (на хлыстовые и сортиментные) также в определённой мере условно. Если харвестеры, харвардеры и форвестеры -- это машины только для сортиментной заготовки по скандинавскому варианту, то ВПМ, ВТМ, ВТПМ вполне могут быть задействованы как в хлыстовой заготовке, так и в сортиментной (по канадскому варианту). То же можно сказать и о трелёвочных тракторах: форвардеры (сортиментоподборщики) -- для сортиментной скандинавской заготовки; чокерные, бесчокерные, с пачковым захватом (скиддеры) -- для хлыстовой или сортиментной заготовки (по канадскому варианту сортиментной технологии заготовки древесины).
Погрузчики являются более специализированной техникой, замыкающей технологические процессы лесосечных работ: перекидные -- только для хлыстовой заготовки; манипуляторные (полноповоротные) -- могут использоваться и при хлыстовой, и при сортиментной заготовке, но при хлыстовой заготовке на них устанавливаются специальные захваты, а при погрузке сортиментов -- обычные грейферные.
В полной мере деление лесных машин на узкоспециализированные и универсальные относится и к проведению лесовосстановительных и других лесохозяйственных работ [58].
Результаты
Как было отмечено выше, споры между сторонниками колёсных и гусеничных движителей для лесных машин продолжаются уже достаточно давно. Очевидно, что у любого технического решения есть свои достоинства и свои недостатки. Отечественные лесопромышленные и лесохозяйственные тракторы были, в основном, гусеничными. Базовые шасси для них выпускались на Алтайском тракторном (г. Рубцовск, Алтайский край) и Онежском тракторном (г. Петрозаводск, Республика Карелия) заводах. Несмотря на разницу в двигателях, трансмиссиях, кабинах, тракторы этих заводов (ТТ, ТДТ, ЛХТ, «Онежец») служили базой для самых разных лесных машин: погрузчиков (ПЛ-1Г и ЛТ-65 Б), сучкорезных (ЛП-30 Г и ЛП-33), чокерных трелёвочных (ТДТ-55 А и ТТ-4 М), бесчокерных трелёвочных (ТБ-1 М и ЛП-18), трелёвочных с пачковым захватом (ЛТ-230 и ЛТ-187), ВТМ (ЛП-17 и ЛП-49) и т. д. С точки зрения их эффективной эксплуатации была одна принципиальная рекомендация -- машины на базе тракторов Алтайского тракторного (ТТ) завода рекомендовалось использовать в насаждениях со средним объёмом хлыста более 0,4 м3, а машины на базе тракторов Онежского тракторного (ТДТ, «Онежец») завода рекомендовалось использовать в насаждениях со средним объёмом хлыста до 0,4 м3.
В конце своего существования Онежский тракторный завод разработал и подготовил к серийному выпуску серию колёсных лесных тракторов под маркой ТЛК [48], но в широкую серию они так и не пошли. Были попытки мелкосерийного выпуска колёсных лесных машин (ЛТ-154) на базе мощных тракторов Кировского тракторного завода (г. Санкт-Петербург).
НПО «Силава» в Латвийской ССР была разработана серия лёгких колёсных лесохозяйственных тракторов на базе машин Липецкого тракторного заводов.
С тех пор прошло уже достаточно много лет. Онежский, Алтайский, Липецкий тракторные заводы не существуют, но ходовые части специальных гусеничных лесных тракторов до сих пор визуально узнаваемы по использованию технического решения, предложенного создателями уже упомянутого первого в мире специального трелёвочного трактора КТ-12, -- по высоко поднятому переднему катку и задней ведущей звёздочке гусениц. Благодаря такому решению лесные гусеничные тракторы легко преодолевают специфические препятствия на лесосеке (кочки, пни, поваленные стволы, камни), не встречающиеся на сельхозугодьях или строительных площадках. Неудачный опыт эксплуатации машин Ковровского машиностроительного завода линейки МЛ показал, что гусеничный движитель обычной строительной машины плохо справляется с лесными препятствиями. На фото 8 хорошо видно различие ходовой части лесного и строительного тракторов.
Фото 8 Визуальное сравнение ходовой части лесного и строительного тракторов
Первостепенным достоинством гусеничного движителя перед колёсным трактором всегда называют проходимость. При равном весе машин у гусеничного движителя значительно больше площадь пятна контакта с поверхностью движения лесосеки и соответственно меньше давление и больше сила тяги при равных мощностях двигателей и КПД трансмиссии [59--65].
Благодаря низкому давлению на почвогрунты лесосек гусеничные лесные машины, при прочих равных условиях, показывают лучшую экологическую совместимость с лесной средой [49]. Исходя из того, что более чем на половине земель лесного фонда Российской Федерации преобладают почвогрунты III и IV категорий, т. е. со слабой несущей способностью, а также исходя из постепенного, но отчётливо видного потепления климата (с 1980 по 2020 г. период устойчивой зимней вывозки древесины с лесосек сократился на три недели [66]), гусеничные лесные машины достаточно часто более предпочтительны, нежели колёсные.
Исходя из сказанного выше (согласно действующему лесному законодательству, лесопользователи обязаны заниматься вопросами лесовосстановления) себестоимость восстановительных работ входит в общую стоимость продукции лесозаготовительного производства, а более средощадящее воздействие гусеничных лесных машин по сравнению с колёсными (при прочих равных условиях) способствует повышению не только экологической, но и экономической эффективности заготовки и восстановления лесных ресурсов [67], [68].
Безусловно, при плохих почвенно-грунтовых условиях, при глубоком снеге колёсные лесные машины можно оснастить упомянутыми выше колёсными гусеницами, но их приобретение требует дополнительных (и не малых) финансовых затрат. Причём, как показано на рисунке 1, для различных условий эксплуатации, на каждую колёсную лесную машину требуется приобретение нескольких различных комплектов таких колёсных гусениц. На начало 2023 г. средняя стоимость комплекта гусениц на колёсную лесную машину 8к8 составляет 2 млн 520 тыс. руб., т. е. если на одну колёсную лесную машину потребуется приобрести минимально разумный комплект из болотоходных и снегоходных гусениц [69], то затраты составят более 5 млн руб. Без колёсных гусениц тяжёлые колёсные лесные машины наносят ощутимый вред лесной среде, заключающийся в переуплотнении почвы, которое приводит к снижению её аэрации, ухудшению гидрологического режима, а также колееобразованию, что в дальнейшем зачастую служит очагом развития водной, а иногда и ветровой эрозии [70--75].
На фото 9 показана глубокая колея, оставленная колёсной лесной машиной за один проход. Если учитывать, что наиболее нагруженными (с самым большим весом) являются трелёвочные системы и что для трелёвки заготовленных на пасеке лесоматериалов приходится сделать по одному волоку не один десяток рейсов, то становится очевидным, что поле работы колёсной лесной машины в таких условиях лесной среде будет нанесён практически невосполнимый ущерб. Причём этот ущерб будет пролонгирован на очень длительный срок. Помимо снижения экологических функций лесного насаждения на долгие годы, будут существенно увеличены сроки лесовосстановления и снижено его качество, как по приросту, так и по товарной ценности следующей сукцессии насаждения [76--78].
Судя по результатам целенаправленного информационного поиска, ведущие позиции в вопросах экологической и эксплуатационной эффективности лесных машин сейчас занимает научная школа «Инновационные разработки в области лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства», базирующаяся в настоящее время в Арктическом государственном агротехнологическом университете (г. Якутск). Многочисленные научные публикации участников данной научной школы позволяют сделать однозначный вывод о том, что без использования дополнительных технических средств и/или технологических решений у гусеничного движителя (при прочих равных условиях) экологическая совместимость заметно выше, по сравнению с колёсным [79--81].