0536-1036 Известия высших учебных заведений. Лесной журнал Lesnoy Zhurnal (Russian Forestry Journal) Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова 10.37482/0536-1036-2026-1-161-173 ТЕХНОЛОГИИ, МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА И ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ TECHNOLOGIES, MACHINERY AND EQUIPMENT IN FOREST MANAGEMENT AND WOOD PROCESSING Силовое выравнивание торцов двухъярусных пакетных сплоточных единиц при формировании в воде Force Alignment of the Ends of Two-Tiered Package Rafting Units during their Formation in Water Посыпанов С.В. Посыпанов С.В. Posypanov Sergey V. s.posypanov@narfu.ru 0000-0003-0600-7089 ABF-6542-2021 Карпачёв С.П. Карпачёв С.П. Karpachev Sergey P. karpachevs@mail.ru 0000-0001-8509-8956 AAH-8641-2019 Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002 Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation Академия Государственной противопожарной службы МЧС России The State Fire Academy of the Ministry of Russian Federation for Civil Defence, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters 20 02 2026 1 161 173 08 04 2025 21 06 2025 20 06 2025 © Посыпанов С.В., Карпачёв С.П., 2026 2026 Посыпанов С.В., Карпачёв С.П. Posypanov S.V., Karpachev S.P. CC BY 4.0

Перспективные технологии транспортировки круглых лесоматериалов из удаленных районов предусматривают после прохождения мелководных участков формирование из малогабаритных пакетов без нарушения их целостности двухъярусных пакетных сплоточных единиц. В предназначенных для этого устройствах предполагается выравнивание торцов двухъярусных пакетных сплоточных единиц, осуществляемое с целью повышения их прочности и полнодревесности, что позволяет снизить затраты на буксировку по основной части маршрута. Цель исследования – получение формул для расчета сил, требуемых для выравнивания торцов двухъярусных пакетных сплоточных единиц, формируемых в воде; установление характера и степени влияния основных определяющих факторов на указанные силы. Метод исследования – теоретический. Получены аналитические формулы для расчета сил, требуемых при выравнивании торцов лесоматериалов в нижних и верхних пакетах двухъярусных пакетных сплоточных единиц. Определение величины а, входящей в указанные формулы, связано с вычислением интегралов, что в практических расчетах нежелательно. Доказано, что а зависит от коэффициента формы пакетов, от отношения их высоты к диаметру лесоматериалов и от яруса, в котором находятся пакеты. С использованием численных методов установлены значения а при различных сочетаниях определяющих факторов. По результатам вычислений для нормативных коэффициентов формы получены аппроксимирующие зависимости, позволяющие вычислять при практических расчетах а и усилия торцевания для пакетов обоих ярусов. При проектировании устройств расчетное усилие выравнивания торцов двухъярусных пакетных сплоточных единиц складывается из соответствующих удвоенных усилий для верхних и нижних пакетов. Самым значимым фактором, влияющим на усилие выравнивания торцов лесоматериалов в пакете, является отношение его высоты к их диаметру. Увеличение этого отношения в исследованном диапазоне сопровождается возрастанием рассматриваемого усилия для пакетов обоих ярусов в 4,90–5,02 раза. Существенно на выходную величину влияет и коэффициент формы пакетов. Его рост от 1,5 до 2,5 вызывает уменьшение усилия выравнивания на 75–77 % у нижних пакетов и на 52–56 % у верхних. Связь усилия выравнивания с объемом пакета линейная прямая. Для выравнивания торцов лесоматериалов в пакетах верхнего яруса требуется большее усилие, чем в нижних.

Promising technologies for transporting round timber from remote areas involve, after passing through shallow water areas, forming small-sized packages into two-tiered package units without violating their integrity. The devices designed for this purpose are intended to align the ends of two-tiered package rafting units, carried out in order to increase their strength and nontaperity, which allows for a reduction in towing costs along the main part of the route. The aim of the study has been to obtain formulas for calculating the forces required to align the ends of two-tiered package rafting units formed in water and to establish the nature and degree of influence of the main determining factors on these forces. The research method has been theoretical. Analytical formulas have been obtained for calculating the forces required for aligning the ends of logs in the lower and upper packages of two-tiered package rafting units. Determining the value of a, included in the given formulas, is associated with the calculation of integrals, which is undesirable in practical calculations. It has been proven that a depends on the shape coefficient of the packages, on the ratio of their height to the diameter of the logs and on the tier in which the packages are located. Using numerical methods, the values of a have been determined for various combinations of determining factors. Based on the calculation results for the standard shape coefficients, approximating dependencies have been obtained, which make it possible to establish, in practical calculations, a and the end-cutting forces for packages of both tiers. When designing devices, the calculated force for aligning the ends of two-tiered package rafting units consists of the corresponding double forces for the upper and lower packages. The most significant factor influencing the force of alignment of the ends of the logs in a package is the ratio of its height to their diameter. An increase in this ratio in the studied range is accompanied by an increase in the considered force for packages of both tiers by 4.90–5.02 times. The package shape coefficient also significantly influences the output value. Its increase from 1.5 to 2.5 causes a decrease in the alignment force by 75–77 % for the lower packages and by 52–56 % for the upper ones. The relationship between the alignment force and the volume of the package is linear. To align the ends of logs in the upper tier packages, more force is required than in the lower ones.

 Ключевые слова лесосплав круглые лесоматериалы сплоточные единицы выравнивание торцов лесоматериалов Keywords timber rafting round timber rafting units alignment of log ends Войтко П.Ф. Методика и результаты производственных испытаний передвижных и переносных торцевыравнивателей на рейдах приплава лесопромышленных предприятий // Изв. вузов. Лесн. журн. 2004. № 5. С. 69–77. Войтко П.Ф. Совершенствование процессов выгрузки лесоматериалов с воды и их торцевание на рейдах приплава: автореф. дис. … д-ра техн. наук. Йошкар-Ола, 2005. 39 с. Войтко П.Ф., Фадеев А.С. Математические модели формирования лесных грузов гравитационными торцевыравнивателями // Изв. вузов. Лесн. журн. 2003. № 4. С. 57–65. Грубов С.М. Экспериментальное и теоретическое определение некоторых статистических коэффициентов сопротивления перемещению неокоренной древесины. М.: ЦНИИМЭ, 1971. 118 с. Донской И.П., Виноградов Я.И. Усилия выравнивания торцов пакетов бревен // Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: межвуз. сб. науч. тр. Л.: ЛТА, 1974. Вып. 111. С. 13–17. Меркин Д.Р. Введение в механику гибкой нити. М.: Наука, 1980. 240 с. Патякин В.И., Дмитриев Ю.Я., Зайцев А.А. Водный транспорт леса. М.: Лесн. пром-сть, 1985. 336 с. Песков И.А., Посыпанов С.В. Обоснование усилий, необходимых при торцевании плавающих пакетных сплоточных единиц // Изв. С.-Петерб. лесотехн. акад. 2021. Вып. 235. С. 165–178. https://doi.org/10.21266/2079-4304.2021.235.165-178 Посыпанов С.В., Песков И.А. Технология навигационной сплотки двухъярусных пакетных лесотранспортных единиц // Аллея Науки: науч.-практ. электрон. журн. 2018. № 5-8(21). С. 73–75. Реутов Ю.М. Расчеты пучков (пакетов) круглых лесоматериалов. М.: Лесн. пром-сть, 1975. 152 с. Харитонов В.Я., Посыпанов С.В. Опыт внедрения единого транспортного пакета вместо молевого лесосплава // Изв. вузов. Лесн. журн. 2007. № 1. С. 45–52. Харитонов В.Я., Посыпанов С.В. Ресурсы отдаленных лесных массивов и возможность их освоения сплавом // Изв. вузов. Лесн. журн. 2008. № 2. С. 30–36. Фадеев А.С. Обоснование параметров гравитационного торцевыравнивателя с поворотными щитами для формирования пачек круглых лесоматериалов: дис. … канд. техн. наук. Йошкар-Ола, 1999. 249 с. Цытович Н.А. Механика грунтов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1983. 288 с. Byrd P.F., Friedman M.D. Handbook of Elliptic Integrals for Engineers and Scientists: 2nd ed., revised. Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 1971, vol. 67. 360 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-65138-0 Craig R.F. Soil Mechanics: 6th ed. London, New York, E. & F.N. Spon, 1997. 485 р. Field A. Discovering Statistics Using SPSS: 3rd ed. London, SAGE Publications Ltd., 2009. 856 p. Tölke F. Parameterfunktionen. Theta-Funktionen und spezielle Weierstraßsche Funktionen. Praktische Funktionenlehre: vol. 2. Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 1966, pp. 83–115. (In Germ.). https://doi.org/10.1007/978-3-642-51616-0_3 Verruijt A. Soil Mechanics. Delft University of Technology, 2012. 331 p. Whittaker E.T., Watson G.N. A Course of Modern Analysis: 4th ed. Cambridge, Cambridge University Press, 1996. 620 p. Vojtko P.F. Technique and Results of Production Testing of Mobile and Portable Butt Edgers in Log Receiving Ports of Forest-Industrial Enterprises. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2004, no. 5, pp. 69–77. (In Russ.). Vojtko P.F. Improving the Processes of Unloading Timber from Water and Cross-Cutting It at the Log Receiving Ports: Doc. Tech. Sci. Diss. Abs. Yoshkar-Ola, 2005. 39 p. (In Russ.). Vojtko P.F., Fadeev A.S. Mathematical Models of Forest Cargo Formation by Gravitational Trimmers. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2003, no. 4, pp. 57–65. (In Russ.). Grubov S.M. Experimental and Theoretical Determination of Some Statistical Coefficients of Resistance to Displacement of Unbarked Wood. Moscow, Central Research and Design Institute of Mechanization and Power Engineering of the Forest Industry, 1971. 118 p. (In Russ.). Donskoj I.P., Vinogradov Ya.I. Forces to Align the Ends of Log Bundles. Lesosechnye, lesoskladskie raboty i transport lesa: Interuniversity Collection of Scientific Papers. Leningrad, Forest Engineering Academy Publ., 1974, iss. 111, pp. 13–17. (In Russ.). Merkin D.R. Introduction to Flexible Filament Mechanics. Moscow, Nauka Publ., 1980. 240 p. (In Russ.). Patyakin V.I., Dmitriev Yu.Ya., Zajtsev A.A. Water Transport of Timber. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1985. 336 p. (In Russ.). Peskov I.A., Posypanov S.V. Justification of the Forces Required for Leveling Ends of Floating Packaged Rafting Units. Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii, 2021, iss. 235, pp. 165–178. (In Russ.). https://doi.org/10.21266/2079-4304.2021.235.165-178 Posypanov S.V., Peskov I.A. Technology of Navigation Rafting of 2-Tier Timber Transport Units. Alleya Nauki. Scientific and Practical Electronic Journal, 2018, no. 5-8(21), pp. 73–75. (In Russ.). Reutov Yu.M. Calculations of Bundles (Packages) of Round Timber. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1975. 152 p. (In Russ.). Kharitonov V.Ya., Posypanov S.V. Experience of Introducing Transport Package instead of Drift Floating. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2007, no. 1, pp. 45–52. (In Russ.). Kharitonov V.Ya., Posypanov S.V. Resources of Remote Forestland and Possibility of Their Development by Rafting. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2008, no. 2, pp. 30–36. (In Russ.). Fadeev A.S. Justification of the Parameters of a Gravity End Leveler with Rotary Shields for Forming Bundles of Round Timber: Cand. Tech. Sci. Diss. Yoshkar–Ola, 1999. 249 p. (In Russ.). Tsytovich N.A. Soil Mechanics: 4th ed., revised and enlarged. Moscow, Vyshaya shkola Publ., 1983. 288 p. (In Russ.). Byrd P.F., Friedman M.D. Handbook of Elliptic Integrals for Engineers and Scientists: 2nd ed., revised. Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 1971, vol. 67. 360 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-65138-0 Craig R.F. Soil Mechanics: 6th ed. London, New York, E. & F.N. Spon, 1997. 485 р. Field A. Discovering Statistics Using SPSS: 3rd ed. London, SAGE Publications Ltd., 2009. 856 p. Tölke F. Parameterfunktionen. Theta-Funktionen und spezielle Weierstraßsche Funktionen. Praktische Funktionenlehre: vol. 2. Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 1966, pp. 83–115. (In Germ.). https://doi.org/10.1007/978-3-642-51616-0_3 Verruijt A. Soil Mechanics. Delft University of Technology, 2012. 331 p. Whittaker E.T., Watson G.N. A Course of Modern Analysis: 4th ed. Cambridge, Cambridge University Press, 1996. 620 p.