На протяжении тысячелетий дерево грело, защищало и кормило человека. История лесозаготовки началась задолго до нашей эры и отчасти стала отражением развития человеческого общества. Вместе с экспертами компании John Deere мы попробовали разобраться в том, как эволюционировал процесс заготовки древесины.
Эра топора и пилы
Около 30 тысяч лет назад человек впервые изготовил орудие труда из двух частей. Им стал топор, состоящий из рукоятки и лезвия, которые на тот момент связывались с помощью жил животных или полосок кожи.
Постепенно инструмент обзавелся более надежной конструкцией, но настоящую популярность приобрел только в VIII-IX веках нашей эры. В то время проходило активное заселение Европы, и огромные территории очищались от лесов. Промышленное производство топоров началось еще несколько сотен лет спустя – в 1830-х годах в США. Причиной снова стала необходимость вырубки лесов для заселения новой территории.
История пилы началась намного позже, но тоже достаточно давно – более 4 тысяч лет назад. Поначалу это были камни с зазубринами, которые у римлян и египтян сменились медными пилами, а у скандинавских народов – железными.
На протяжении долгих веков пилы отливались в каменных формах и по качеству сильно уступали топорам, поэтому не так активно использовались для добычи древесины. Однако после того, как древние греки начали изготавливать пилы методом ковки, они стали намного прочнее и вскоре на лесозаготовках вытеснили топоры.
Транспортировка древесины к лесопилкам долгое время осуществлялась исключительно по рекам. К воде дерево доставляли разными способами: иногда использовали приспособления с лебедочным механизмом, который приводился в действие быками, мулами или людьми; иногда загружали древесину в сани или повозки, запряженные лошадьми; а иногда, если была возможность, скатывали с возвышенности.
От ручного труда к автоматизации
Первым шагом на пути к механизации процесса заготовки древесины стало появление механических пил в начале XIV века. Инструменты устанавливались на лесопилках и приводились в движение водой, что стало настоящей революцией. В то же время лесорубы не могли соперничать с новыми лесопилками и разорялись. Лишившиеся работы мастера начали уничтожать механические пилы. В результате в США была ликвидирована первая паровая лесопилка – прообраз бензопил, – и развитие отрасли несколько застопорилось.
В начале XIX века дело сдвинулось с мертвой точки: в Англии была впервые запатентована ленточная конструкция пилы. Инструмент нового типа состоял из замкнутых стальных лент с зубьями, расположенными с одного края. Наконец, еще несколько десятилетий спустя, в США и Канаде начали использовать моторные пилы с двумя типами двигателя: бензиновым и электрическим. В СССР серийное производство нового инструмента началось в 30-е годы прошлого века.
Процесс транспортировки также претерпевал серьезные изменения. Для начала из леса начали прокладывать рельсы, по которым лошади везли вагонетки с деревом. А в конце XIX века для транспортировки леса начали использовать железные дороги, что позволило вывозить древесину из более удаленных регионов.
Примерно в это же время появились первые самопогрузочные механизмы. Жесткая лапка устройства вытягивалась на небольшое расстояние над задней осью повозки. После этого повозка давала задний ход и подъезжала к бревну. Лошади тянули за лапку, передняя часть повозки опускалась, поднимала бревно, и когда повозка двигалась вперед, бревно скатывалось на место.
Настоящим прорывом стало изобретение технологии подвесной трелевки леса. Лошадь тянула трос от повозки и прикрепляла его к бревну. После этого бревно приподнималось так, что одна сторона подвешивалась, а другая волочилась по земле. Таким образом деревья вывозились из леса.
Работа для машин
Хотя использование моторных пил значительно ускорило и упростило процесс заготовки древесины, основная часть работы по-прежнему лежала на человеке. Ситуация изменилась с появлением специальных лесозаготовительных машин, которые можно разделить на две группы: для хлыстовой заготовки и для сортиментной заготовки леса.
Долгое время в России в основном использовалась именно хлыстовая заготовка, но в последнее время все популярнее становится сортиментный метод, когда древесина вывозится сортиментами – бревнами, которые отвечают определенным требованиям. Главный плюс такой технологии в том, что древесина не загрязняется и не повреждается почвой или камнями.
Когда применяется сортиментный метод, в центре лесозаготовительного комплекса оказываются универсальные машины – харвестеры. Их предшественники обрабатывали дерево в два этапа: спиливали валочной головкой, а затем пускали в ход сучкорезную машину.
Для того чтобы упростить процесс, около 40 лет назад была изобретена харвестерная головка. Она объединяла в себе функции захватного механизма, срезающей машины для валки и раскряжевки дерева, механизма для обрезки сучьев и устройства измерения длины и диаметра. В итоге появились сегодняшние харвестеры – машины, состоящие из самоходного шасси с кабиной и манипулятором, на конце которого закреплена многофункциональная головка.
В связке с харвестерами обычно работают форвардеры, главная задача которых – перевозить сортименты. Вместо харвестерной головки они оснащены захватом для погрузки древесины. После погрузки сортиментов форвардер доставляет их на специальную площадку для перегрузки на лесовозы.
Сегодня развитие лесозаготовительного комплекса продолжается за счет цифровизации. Например, John Deere разработал систему интеллектуального управления манипулятором, которая избавляет оператора форвардера от необходимости контролировать каждый элемент манипулятора по отдельности. Достаточно задать направление движения захвата – система автоматически переместит манипулятор, управляя отдельными цилиндрами.
Специальные приложения с картами помогают контролировать текущее положение харвестера, не выходить за границы делянки (участка земли, выделенного под лесозаготовку) и отслеживать местоположение всех сортиментов. Системы для сбора данных позволяют удаленно измерять показатели работы машин и оптимизировать процесс заготовки. К примеру, за счет мониторинга работы машины можно определить эффективность выполнения каждого из этапов валки дерева и давать рекомендации по обучению оператора. Техническое состояние машины также находится под постоянным контролем и все критичные коды неисправностей передаются в мониторинговый центр.
Несмотря на широкое распространение механизированного оборудования, ручной труд по-прежнему довольно часто используется при лесозаготовке. Вместе с тем механизированная заготовка древесины обладает рядом неоспоримых преимуществ. Во-первых, одна машина заменяет собой целую бригаду вальщиков, делая процесс заготовки гораздо более продуктивным. Во-вторых, системы безопасности и защиты оператора, которые применяются в современных машинах, позволяют оградить человека от прямого контакта с тяжелыми деревьями и сократить вероятность возникновения травм.
Материал подготовлен совместно с компанией John Deere
Подпишись: