3.1. Механический способ

Удаление деревьев и кустарников путем рубки или опиливания их стволов у поверхности почвы является наиболее простым и распространенным приемом борьбы с нежелательной древесно-кустарниковой растительностью. Однако, как было отмечено выше, удаление только надземной части деревьев и кустарников дает временный эффект, так как эти растения способны возобновлять свой рост порослью пней и корней. По этой причине для полного уничтожения сорных растений после срезки стволов деревьев и кустарников применяется удаление их пней и корней корчеванием.

Наиболее широко механический способ уничтожения древесно-кустарниковой растительности используется в мелиорации при проведении культуртехнических работ на закустаренных и заросших лесом площадях, пригодных для ведения сельского хозяйства.

В СССР созданы и серийно выпускаются различные машины и механизмы, позволяющие полностью механизировать все операции по уничтожению нежелательной растительности [19, 20, 21]. Технология этих работ в отдельных случаях может быть применена и при эксплуатации автомобильных дорог.

В мелиорации определились два направления в технологии удаления деревьев и кустарников механическим способом: удаление растущей древесно-кустарниковой растительности вместе с корнями и раздельное удаление надземной и корневой частей растений [13, 19].

Первое направление включает следующие технологические приемы: корчевание кустарника и мелколесья, фрезерование кустарника вместе с почвой, запашку кустарника, корчевание и валку деревьев, валку крупных деревьев с подрезкой основных корней.

При раздельном удалении надземной части и корневой системы, предварительно, обычно в зимнее время года, производится механическая срезка надземной части деревьев и кустарников и удаление (сжигание) древесины, а затем в летний период - корчевание пней и корней, фрезерование их вместе с почвой или химическая обработка появившейся поросли с доследующей запашкой.

Технологические процессы, выполняемые этими двумя способами, за исключением срезки надземной части деревьев и кустарников, идентичны и производятся в настоящее время практически одними и теми же машинами и механизмами.

При наличии в полосе отвода сплошных зарослей древесно-кустарниковой растительности на относительно широких (10-20 м) и больших по площади участках, где целесообразно использование мощных высокопроизводительных машин и механизмов, можно применять раздельную технологию удаления деревьев и кустарников с последующей подготовкой почвы и посевом газонных трав. Для расчистки земель от древесно-кустарниковой растительности можно использовать технологический комплекс машин, предназначенный для мелиорации сельскохозяйственных угодий [22].

Эти работы включают следующие операции:

выборочное корчевание деревьев и пней диаметром более 20 см (корчевателями-собирателями МП-2Б, ДП-8А, МП-7А);

вывозку пней и деревьев индивидуального корчевания за пределы участка (лыжей-самосвалом ЛС-8 или ЛС-4A, прицепом-самосвалом МТП-24 БР или ПВК-5);

корчевание кустарника и мелколесья (корчевальными агрегатами МП-8 или МП-13, корчевателем-собирателем МП-2Б);

сгребание выкорчеванного кустарника и мелколесья в валы или кучи (кустарниковыми граблями или корчевателем-собирателем КПТ-75);

уборка и вывозка пней и корней;

сплошное глубокое фрезерование (фразами МТП-42А или МНФ-500А);

подготовка почвы с последующим внесением удобрений и посевом семян газонных трав.

При наличии в полосе отвода только отдельных групп деревьев и кустарников можно использовать технологический комплекс машин, применяемый в сельском хозяйстве для поверхностного улучшения лугов. Этот комплекс включает следующие операции:

корчевание отдельных деревьев и пней с транспортированием их за пределы участка (корчевателями-собирателями КСП-20, МЦ-7А, МП-2Б, ДП-8А);

заравнивание подкоренных ям после корчевания (бульдозерами);

срезка мелкого кустарника (кусторезом, фрезерным КФМ-2,8);

рыхление дернового слоя с последующим внесением удобрений (фрезы ФП-4,2; ФБН-1,5; ФБК-2,0 и др.).

Для срезки древесной и кустарниковой растительности широкое распространение получили кусторезы с пассивным рабочим органом ДП-24; Д-174Г; КБ-4,0; ДП-4 (Д-514А) и др. Типичным из них является кусторез ДП-24 (рис. 2), предназначенный для срезки деревьев и кустарников с диаметром стволов до 12 см. Кусторез навешивается впереди трактора T-130 и состоит из рабочего органа, универсальной рамы, гидроцилиндра, ограждения и навесного устройства. Рабочий орган состоит из двустороннего отвала, внизу которого укреплены два сменных ножа под углом 64° друг к другу. В передней части рабочего органа расположен клин для раскалывания старых пней, имеющихся на пути, и для раздвигания срезанных деревьев и кустарников. Универсальная толкающая рама шарнирно навешивается на опоры, приваренные к гусеничным тележкам трактора. Управление рабочими органами осуществляется с помощью гидравлической системы. Ширина захвата кустореза 3,6 м. Производительность 0,6 га в смену. Подобное устройство оборудовано рабочим органом кустореза ДП-4 (Д-514А), который агрегатируется с трактором Т-100 МГП [20].

Рис. 2. Кусторез ДП-24:

1 - ограждение; 2 - рама; 3 - съемная головка; 4 - отвал; 5 - клин-колун; 6 - нож; 7 - опора

В леском хозяйстве при реконструкции лесных площадей, зарастающих нежелательными малоценными лиственными породами деревьев и кустарников, а также для расчистки вырубок от валежника и пней диаметром до 18 см в качестве кустореза применяется клин КРП-2,5, агрегатируемый с трактором ТТ-4 с помощью автономного навесного механизма.

В последние годы в связи с производством более совершенного лесохозяйственного трактора ЛХТ-4, разработанного на базе трактора ТТ-4 и оборудованного задней и передней навесными системами, клин КРП-2,5 модернизирован с целью повышения его качества я надежности и безопасности обслуживающего персонала.

Новый клин КРП-2,5А (рис. 3) оборудован отражающей штангой для предварительного наклона деревьев в направлении движения агрегата, установленной по периметру верхней части отвала, что создает удобства при срезке деревьев. Горизонтальное расположение подрезающих лемехов исключает самопроизвольное заглубление калина в почву во время работы.

Рис. 3. Схема клина КРП-2,5А:

1 - наконечник; 2 - лемох; 3 - клиновой отвал; 4 - отражающая штанга

Лемохи способны срезать пни диаметром до 18 см, кустарники и подрост, которые вместе с валежником сдвигаются в места складирования. Клин снабжен наконечником, предназначенным для раскалывания пней и защиты лемехов от повреждений. Техническая характеристика клиньев КРП-2,5 и КРП-2,5А приведены в табл. 2.

Таблица 2

По результатам государственных испытаний клин КРП-2,5А рекомендован в серийное производство [23].

Необходимо заметить, что производительность и качество срезки кустарников и деревьев навесными кусторезами с пассивным рабочим органом в значительной степени зависят от состояния режущих поверхностей подрезающих ножей. Ножи необходимо периодически затачивать (до 2-3 раз в смену). Для заточки ножей в полевых условиях имеется заточное приспособление, состоящее из шлифовальной головки и гибкого вала привода от шкива вентилятора двигателя трактора через дополнительную клиноременную передачу.

Кусторезы расчищают участки с мелколесьем и крупным кустарником вровень с землей за один проход при ширине захвата 3,6 м. Толстые деревья срезают за 2-3 прохода. Ольху, березу, осину, крушину, лещину и другие породы с относительно упругими стволами рекомендуют срезать кусторезом [12]. Однако кусторез оставляет несрезаемый мелкий гибкий кустарник, такой как ива (кусторез подгибает его не срезая). Кроме того, в почве остаются корни деревьев и крупных кустарников.

В комплексе машин для уничтожения древесно-кустарниковой растительности важную роль играют корчеватели-собиратели, предназначенные для сплошного корчевания кустарников, деревьев и пней.

Корчеватель-собиратель МП-7А осуществляет сплошное корчевание кустарника и мелколесья диаметром стволов до 11 см, пней диаметром до 45 см и удаление камней с последующим их транспортированием на небольшие расстояния или погрузкой в транспортные средства. Рабочее оборудование смонтировано на болотном тракторе T-130 БГ-1 и легко переоборудуется из корчевателя в корчеватель-собиратель с помощью установки двух уширителей трубчатой конструкции с двумя зубьями.

Производительность при сплошном корчевании кустарника и мелколесья до 0,2 га/ч. Для расширения области применения корчеватель МП-7А комплектуется различными сменными рабочими органами [24].

Корчеватель-собиратель Д-965А навешивается на трактор Т-130Б (Т-100 МБ) и предназначен для сплошного корчевания кустарника, мелколесья, мелких и средних пней, а также для корчевания отдельных крупных пней диаметром до 50 см и корчевания деревьев. Корчеватель Д-965А (рис. 4) состоит из универсальной толкающей рамы, рабочего органа с пятью клыками, противовеса и гидросистемы. Рама закреплена на тракторе кронштейнами, приваренными к рамам тракторных тележек. На раме смонтирована шарнирная навеска для крепления рабочего органа и проушины для гидроцилиндров подъема и опускания рамы, а такие гидроцилиндры поворота отвала. Рабочий орган снабжен 5-ю клыками, вставленными в балку и закрепленными клиньями.

Для корчевания кустарника и мелколесья и сбора выкорчеванных пней в валы корчеватель переоборудуют в корчеватель-собиратель. Для этого к отвалу присоединяют правый и левый уширители оснащенные двумя зубьями-клыками каждый, ширина захвата корчевателя-собирателя с уширителями 3,55 м, без них - 2,09 м.

Очень часто в полосе отвода автомобильных дорог нежелательные деревья и кустарники располагаются хаотично, небольшими группами, занимая, как правило, не более 10-20% общей площади.

Рис. 4. Корчеватель-собиратель Д-965А:

1 - клыки; 2 - шарнирная навеска; 3 - отвал корчевателя; 4 - гидроцилиндры подъема и опускания рамы; 5 - противовес; 6 - рама противовеса; 7 - кронштейн; 8 - универсальная рама; 9 - выносные гидроцилиндры для поворота отвала; 10 - клинья; 11 - балка

В мелиорации при проведении культуртехнических работ на таких участках рекомендуется применение фрезерной машины МТП-42А с трактором Т-100 МБГС или T-130 БГ-1. С помощью этой машины кустарник измельчают на мелкие части размером от 2 до 7 см и закапывают в почву [12].

Однако при работе машины МТП-42А оказалось, что отдельные кусты и стволы деревьев, расположенные поперек хода машины, не принимаются отбойной плитой, не измельчаются и остаются после прохода машины. С трудом поддается фрезерованию кустарник, упругие стволики которого отбрасываются фрезерным барабаном машины в сторону и засоряют обработанную площадь. Так, по данным исследований, число древесных остатков, выступающих на высоту до 8 см над поверхностью почвы, после фрезерования машиной МТП-42А, может достигать 30 тыс. шт. на 1 га обработанной поверхности [25]. Кроме того, могут оставаться не измельченными и отдельные стволы деревьев и кустарников в количестве до 100-300 шт. на 1 га [26].

Обработка земель, заросших кустарником, подобными машинами энергоемка и малопроизводительна. Расход топлива достигает 250-460 кг/га, а производительность не превышает 0,4 га в смену [13].

Поэтому применение таких фрезерных машин в условиях узких полос отвода автомобильных дорог будет вряд ли целесообразным, и здесь при наличии куртинной древесно-кустарниковой растительности, эффективнее использование менее мощных и энергоемких механизмов.

В связи с тем, что на автомобильных дорогах применение мощной техники для уничтожения нежелательной древесно-кустарниковой растительности ограничено из-за сравнительно небольших объемов работ в стесненных условиях узкой полосы отвода, на откосах, обочинах и в канавах, многие зарубежные фирмы начали выпуск специальных дорожных машин с выносным рабочим органом, способным успешно выполнять в этих условиях необходимые работы по срезке древесно-кустарниковой растительности и скашиванию травы.

Так например, в Финляндии, где почвенно-климатические и лесорастительные условия сходны с условиями лесной зоны СССР, наблюдаются аналогичные процессы появления на дорогах нежелательной древесно-кустарниковой растительности, фирмой Konepaia Antti Ranta- выпускается дорожный кусторез АIO - 1500, оборудованный стрелой, горизонтально вращающимися ножами и гидравлической системой управления. Кусторез подвешивается с правой стороны трактора к вертикальной стойке и является совершенным устройством для срезки нежелательной растительности в различных сложных дорожных условиях (рис. 5).

Рабочая ширина кустореза 1,5 м; максимальная толщина срезаемых стволов деревьев и кустарников 10 см. Рабочая ширина устройства для срезки травы (по принципу дискового ножа) 1,5 м.

Фирма выпускает и специальное режущее устройство АIO 1500-4M, предназначенное для скашивания травы, которое монтируется на тракторе при помощи вспомогательной муфты сцепления. Устройство оснащено тремя различными системами подъемных стрел длиной до 7 м. Рабочая ширина устройства 4 м.

Администрация дорог и водных путей Финляндии в настоящее время использует около 80 дорожных кусторезов AIO-1500 [27].

Рис. 5. Дорожный кусторез фирмы "Konepaja Antti Ranta" (Финляндия) с выносным рабочим органом

На автомобильных дорогах Великобритании работают аналогичные, но более мощные машины "Hydramower 24 S", которые позволяют уничтожать не желательную растительность на всех элементах дороги и даже вокруг опор наружного освещения, стоек дорожных знаков и различных ограждений (рис. 6) [28].

Рис. 6. Удаление растительности в полосе отвода автомобильной дорога с помощью машины "Hydramower 24 S" (Великобритания)

В НПО Дорстройтехника Миндорстроя БССР впервые разработана и успешно эксплуатируется ротационная косилка с выносным работам органом (рис. 7) [29]. Ротационная косилка предназначена для скашивания сорной растительности на обочинах, откосах, разделительных полосах, в боковых канавах автомобильных дорог; стрижки снегозащитных и декоративных насаждений; обрезки кустарника, а также сучьев отдельно стоящих деревьев. Машина состоит из базового шасси (трактор "Беларусь" МТЗ-80/82), механизма навески, системы гидропривода и режущего аппарата. Механизм навески служит для установки режущего аппарата в рабочее или транспортное положение. Он состоит из шарнирно соединенных между собой стрелы и рукояти, обвязочной рамы и секции противовеса. Стрела, рукоять и режущий аппарат перемещаются при помощи трех гидроцилиндров. Вылет секции противовеса автоматически регулируется в зависимости от удаленности режущего аппарата от продольной оси базового шасси.

Рис. 7. Общий вид ротационной косилки

Система гидропривода предназначена для обеспечения работы гидроцилиндров механизма навески и привода режущего аппарата.

Режущий аппарат [30] представляет собой корпус, в котором установлен вал горизонтального ротора с закрепленными подвижными и неподвижными ножами. На корпусе смонтирована опорная плита, к которой крепится защитное ограждение. Конструкция ограждения позволяет производить осмотр ротора и замену ножей в полевых условиях.

Техническая характеристика ротационной косилки

В борьбе с нежелательной растительностью на автомобильных дорогах большое значение имеет малая механизация и, в частности различные моторизованные инструменты для опиливания деревьев; кустарников.

В СССР такие инструменты используются в лесном хозяйстве для ухода за лесными посадками на небольших или тракторонедоступных площадях с целью удаления кустарников, невысоких деревьев и травы.

Режущий мотоинструмент (рис. 8) состоит из двигателя мотопилы "Дружба", механизм оцепления которого с помощью гибкого вала соединен с приводным стволом и рабочей яловкой.

Рис. 8. Схема режущего мотоинструмента:

1 - двигатель; 2 - ремни; 3 - вал гибкий; 4 - рычаг газа; 5 - кронштейн; 6 - ручка; 7 - ствол приводной; 8 - вал; 9 - фланцы; 10 - рабочая головка; 11 - втулочное соединение; 12 - удлинитель; 13 - плита

Приводной ствол состоит из трубы и вращающегося во внутренней полости подшипников скольжения вала. Соединение труб между собой осуществляется с помощью фланцев. На трубе закреплена рабочая головка и подвижной в продольном направлении кронштейн для ручек, фиксируемый в определенном положении.

При необходимости приводной ствол удлиняется специальной вставкой-удлинителем. Для этой цели в конструкции приводного, ствола предусмотрены фланцевое и втулочное соединения.

Наличие гибкой связи между сцеплением и приводным стволом обеспечивает перемещение рабочей головки в любом направлении без изменения положения двигателя. Кронштейн можно устанавливать в необходимое положение в зависимости от условий эксплуатации, зависимости от условий эксплуатации.

Двигатель расположен на алюминиевой плите, которая снабжена виброзащитным слоем поролона. При работе мотоинструментом двигатель укрепляется ремнями на спине моториста.

На кронштейне у правой ручки установлен рычаг с тросиком управления газом.

Производительность режущего мотоинструмента при срезке сплошных зарослей из деревьев и кустарников с диаметром стволов до 35 мм за 1 час сменного времени - до 400 м² [20].

Аналогичным ручным мотоинструментом для срезки деревьев и кустарников, который может применяться дорожно-эксплуатационной службой, является "Секор-3".

Мотоинструмент оснащен одноцилиндровым двухтактным двигателем "Тайга 214" с воздушным охлаждением и уравновешивающим механизмом против вибрации. "Сектор-3" имеет трубчатый кожух и механизм привода пильного диска (сменного косилочного резца). Диаметр пильного диска 0,25 м, а косилочного резца - 0,30 м. Привод от двигателя к рабочему органу осуществляется через центробежную муфту сцепления, редуктор с коническими шестернями, а жесткий вал, размещенный в трубчатом кожухе. Корпус рабочего органа укреплен на нижнем конце кожуха, который состоит из рукояток управления инструментом и рычага дроссельной заслонки карбюратора. Во время работы моторист правой рукой управляет рабочим органом инструмента, а левой - поддерживает срезаемый ствол дерева или кустарника и укладывает его после срезания. Наибольший диаметр спиливаемого дерева 15 см. Масса инструмента 11,3 кг.

Отечественные моторизованные инструменты по своим техническим характеристикам не уступают зарубежным образцам.

Таким образом, анализ опубликованных в последние годы материалов по борьбе с нежелательной древесно-кустарниковой растительностью механическими средствами показывает, что дорожно-эксплуатационная служба в нашей стране может успешно использовать отечественные машины и механизмы, а также технологические приема при выполнении необходимых работ по содержанию автомобильных дорог.

Полосина-Никитина Н.С. Рациональное использование природных ресурсов - основа благоприятной экологической обстановки в зоне авто мобильных дорог. - М., 1994. - 52 с. - (Автомоб. дороги: Обзорн. информ./ Информавтодор. Вып. № 4).