Харвестер: как сегодня рубят лес
Начнем с глоссария. Ударение в слове харвестер приходится на второй слог, как бы странно это ни звучало для знатоков английского языка (в английском harvester, «жнец», ударный слог первый). Считайте, что это профессиональное, как компАс у моряков. Чтобы разобраться, чем именно занимается харвестер, необходим небольшой ликбез в области лесозаготовки. Дерево состоит из нескольких частей. Нижняя, она же комлевая, часть содержит минимум сучков. Из нее получается дорогой материал фанкряж, из которого делают фанеру.
Средняя, более сучковатая часть, идет на доски и называется пиловочником. Верхушка дерева годится лишь на дрова или бумагу и называется балансом. Каждая часть дерева, предназначенная для определенного промышленного применения, именуется сортиментом. А процесс распила дерева на сортименты — это раскряжевка.
Есть два метода заготовки леса: хлыстовой и сортиментный. При хлыстовом первая машина (валочно-пакетирующая) валит стволы деревьев, формируя пачки, вторая (скиддер) трелюет их к верхнему складу, где третья машина (процессор) раскряжевывает их в соответствии с требованиями заказчика.
Сортиментный метод предполагает применение харвестера, который не только спиливает дерево под корень, но и немедленно раскряжевывает его на наиболее ценные для заказчика сортименты, попутно очищая от сучков. Вторая машина, форвардер, собирает готовые сортименты и отвозит на лесозаготовительный участок большими партиями (до 20 т за раз).
Сортиментный метод помогает сэкономить массу времени. И в этом заслуга не столько сложной конструкции харвестера, сколько его интеллектуального программного обеспечения.
Работа головой
Основной рабочий инструмент машины — харвестерная головка. С помощью манипулятора оператор подводит харвестерную головку к дереву. Сучкорезные ножи захватывают ствол, при этом их положение фиксируется датчиками для определения толщины дерева. Также ствол обхватывается вальцами. Их зубцы надежно врезаются в кору, но не повреждают драгоценную древесину. По команде оператора механизм пиления срезает дерево под корень.
После среза харвестерная головка автоматически поворачивается, располагая дерево горизонтально. Вращаясь, вальцы протягивают ствол на нужную длину (для точного определения длины служит измерительная звездочка), при этом сучки срезаются ножами. За считаные секунды вальцы, ножи и пила превращают дерево в набор строго определенных сортиментов.
Секрет феноменальной скорости работы харвестера кроется в полной автоматизации процесса сортировки. Перед началом работы с помощью имеющегося в кабине персонального компьютера оператор или техник создает файл под названием «инструкция по раскряжевке». Файл содержит информацию о том, какие именно сортименты необходимы заказчику. Интересно, что для каждого сортимента указывается его стоимость.
К примеру, сегодня поступили заказы на двухметровый фанкряж (береза), трехметровый пиловочник и более дорогой четырехметровый пиловочник (сосна). Также заказывают баланс, но его стоимость невысока.
Когда харвестерная головка захватывает ствол, от оператора требуется лишь указать породу дерева. Опираясь на данные о толщине ствола, компьютер прогнозирует его длину и рассчитывает, какие сортименты из него получатся. Машина старается выбирать самые дорогие комбинации сортиментов, но, если дерево не столь крупное, заготавливает и дешевые.
Благодаря компьютерному управлению вальцы протягивают ствол ровно на длину необходимых сортиментов. Теоретически раскряжевка может проходить в полностью автоматическом режиме, но на практике решение о пилении принимает оператор. Только человек может заметить, что дерево гнилое или чрезмерно сучковатое.
Старый новый харвестер
По конструкции харвестер напоминает современных промышленных роботов. Его мозг — это шесть программируемых контроллеров и система управления TimberMatic H-12. Пять из шести контроллеров одинаковы и взаимозаменяемы. Это контроллеры рамы, кабины, трансмиссии, манипулятора, харвестерной головки. Специализированный контроллер управляет двигателем.
Контроллеры получают информацию от органов управления и многочисленных датчиков, производят вычисления и формируют выходной сигнал для исполнительных механизмов машины (гидравлических моторов, цилиндров манипулятора и межрамного сочленения и проч.).
С каждым обновлением ПО TimberMatic выходят новые прошивки для контроллеров, которые обучают их новым функциям. Среди этих функций на первом месте самодиагностика. Благодаря ей оператор в некоторых случаях может сам починить машину (например, если сгорел предохранитель), а в остальных — передать подробную информацию о неисправности в сервисный центр, чтобы техник приехал уже с нужными инструментами и запчастями. Вопрос оперативной диагностики и ремонта очень важен для харвестера: машина работает в уголках, весьма далеких от цивилизации, а простой ее стоит очень дорого.
С помощью TimberMatic человек может настроить машину под себя. Начинающим операторам удобнее работать с более плавными откликами на отклонение рукояток, тогда как опытный работник предпочитает быстрые реакции на точные действия натренированных рук. Кроме того, компьютер неустанно следит за безопасностью: например, дезактивирует харвестерную головку, если дверь кабины открыта, или блокирует поворот кабины при движении по дороге.