Zbornik gozdarstva in lesarstva, Ljubljana, 32, 1988, str. 5-24 Prispelo/Received: 1988, april Oxf. 375.13:377.2:305/306:(481) UČINKOVITOST VEČBOBENSKEGA ŽIČNEGA ŽERJAVA MOXY NA KRATKIH RAZDALJAH - PRIMER SELBU Boštjan KOŠIR* Izvleček Poleti l. 1987 smo proučevali spravilo lesa z večbobenskim žičnim žerjavom Mox7 v Južnem Trondelagu, pokrajini Selbu na Norveškem. Ugotavljali smo učinkovitost žerjava Moxy pri spravilu celih dreves smreke na kratkih razdaljah. Površina goloseka je merila 1.03 ha, pov- prečna lesna zaloga 205 m3 lha. Meritve smo opravili na petih različnih trasah in ugotovili vpliv naklona terena, spravilnih razdalj in velikosti bremena na dnevne učinke. Med različni­ mi preizkušanimi tipi regresijskih krivulj je izbrana eksponentna krivulja najbolje pojasnila proučevane odvisnosti. Rezultati so pokazali, da je žerjav Moxy pri spravilu celih dreves na- vzdol na kratkih razdaljah in na težkih terenih zelo učinkovit stroj. Ključne besede: žični žerjavi, spravilo lesa, Moxy, Norveška. PRODUCTION OF THE MOXY CABLE CRANE OPERATING AT SHORT DISTANCES - SELBU CASE STUDY Boštjan KOŠIR* Abstract In the summer of 1987 we studied the operations oj the Moxy cable crane in South Trondelag county, Selbu district, Norway. Production rates far Moxy cable crane were establ{:,hed far short distance skidding of whole spruce trees. Clearcut area had 1. 03 ha with the average stan- ding volume of 205 m3 lha. We studied performance in 5 different settings. The stress was gi- ven on evaluation of the slope, distances and load size influence on daily production rates. Ex- ponential type of regression analysis showed among some other tested the best significance. The results show that the Moxy cable crane is a very efficient machinefor skidding whole trees downhill at short distances and in difficult terrain. Key word~: cable crane, skidding, Moxy, Norway. * mag., dipl. inž. goz., Inštitut za gozdno in lesno gospodarstvo, 61000 Ljubljana, Večna pot 2, YU s KAZALO VSEBINE PREDGOVOR l. UVOD 2. METODOLOGIJA 2.1. Večbobenski žični žerjav Moxy 2.2. Delovišče in delovna metoda 2.3. Metodologija meritev 3. REZULTATI 3.1. Produktivni časi delovnih operacij 3.2. Velikost bremena 3.3. Dnevni učinki 4. RAZPRAVA 5. POVZETEK 6. SUMMARY 7. LITERATURA IN VIRI 6 7 7 7 7 8 12 12 13 17 19 20 22 23 23 PREDGOVOR Raziskavo sta predlagala predstojnik oddelka za Gozdno delo in tehniko pri Norve- škem gozdarskem raziskovalnem inštitutu prof. dr. Ivar SAMSET in avtor. Je del avtorjevega raziskovalnega programa pri Inštitutu za gozdno in lesno gospodarstvo v Ljubljani. · Avtor se za organizacijo terenskih meritev in nasvete pri delu zahvaljuje prof. dr. lvarju SAMSETU, prof. Reidarju SKAARU, Tore VIKU, Ragnarju STROMNE- SU, Torsteinu LISLANDU, Olavu KORSVOLLU in Leifu KJOSTELSENU; za korekture angleškega teksta prof. dr. lvarju SAMSETU in Barici NOVAK, za vest- no prepisovanje rokopisa pa Karin WESTERENG, Mojci HREN-ŠENK in Lidiji STAREC. Ljubljana, marec 1988 l. UVOD Po rezultatih, objavljenih po prvem in drugem razvrščanju terenov na Norveškem po tehnoloških merilih (SAMSET 1975) je za spravilo lesa z gozdnimi žičnicami pri- mernih okrog 25% terenov. Uporaba različnih žičnih naprav ima zato na Norve- škem zelo dolgo tradicijo. V zadnjih štiridesetih letih so tu zgradili mnogo novih na- prav, med katerimi je tudi Moxy, večbobenski žični žerjav s stolpom. Projektirali so ga l. 1978 na Norveškem gozdarskem raziskovalnem inštitutu (NISK), proizvajalec pa je bila družba Moxy Co., ki je uporabila za ta namen izdelan Lantecov hidravlič­ ni vitel. Prvi so učinkovitost žičnega žerjava Moxy merili raziskovalci NISK v Kviteseidu in Hurdalu v letih 1979-80. Ker je nekaj let zatem začel žični žerjav Moxy delati z drugačno posadko, pa tudi delo je bilo drugače organizirano, se je ponovno pokaza- la potreba po meritvah njegove delovne učinkovitosti. Poleti l. 1987 smo merili čase in učinke spravila lesa z žičnim žerjavom Moxy v juž- nem Trondelagu, pokrajini Selbu na Norveškem, pri delu v zasebnih gozdovih v or- ganizaciji norveškega združenja lastnikov gozdov. Na težkih terenih je spravljal navzdol cela drevesa smreke in posamezne breze na razdaljah do 200 m. V tej študiji objavljamo rezultate meritev. 2. METODOLOGIJA 2.1. Večbobenski žični žerjav Moxy Konstrukcija tega večbobenskega žičnega žerjava je namenjena uporabi sistema te- koče nosilke pri spravilu lesa navzdol ali navzgor do razdalje 700 m (slika l ). Neka- 7 teri osnovni tehnični podatki so razvidni iz tabele 1 (za podrobnejši opis glej litera- turo pod št. 7 in 8). Tabela 1: Tehnične značilnosti večbobenskega žičnega žerjava Moxy Table J: Technical characteristics of the Moxy cable crane l. Pogon Motor - Engine Drive Moč motorja - Power Oljna črpalka - Oil Pump Oljni pritisk - Oil pressure Oljni pretok - Oi/ flow Moč Power Hidromotor - Hydr. motor 2. Vitel Delovne vrvi - Working fines Winch Pomožna vrv - Straw line Montažne vrvi Rig up fines Sidrne vrvi - Guy fines Teleskopsko-prekucni stolp Telescope-tilt spar Voziček s 3 bobni za tekočo nosilko Carriage with 3 drums f or running skyline system 3. Vrvi Vlačilna vrv Main line Wire Pomožna dvigalna vrv - S!ack-pul/ing line ropes Povratno-nosilna vrv Haul-back line Dvigalna vrv - Hoist line Pomožna vrv - Straw line Montažna vrv I - Rig up line 1 Montažna vrv II - Rig up line 2 4. Vozilo Tip Type Vehicle Dolžina - Length Širina - Width Višina pri premikanju - Height Masa Weight 2.2. Delovišče in delovna metoda Scania diesel 143 kW /2400 obr.lmin Dynapower 120 128,5 MPa 0-470 l/min 0-213 kW Stoffa BO 30 3 l 3 4 15 m 945 m/14 mm/33 kN 800 m/14 mm/33 kN 1490 m/14 mm/39 kN 50 m/14 mm/33 kN 1090m 8 mm 2 x 760 m/2,l mm 1370 m/4 mm Zgibni prikoličar 6 X 6 Forwarder chasiss 6 x 6 10,5 m 2,5 m 4,0m 280 kg Delovišče, na katerem smo opravljali naše meritve, je bilo del večjega goloseka. Na sliki 2 prikazujemo položaj linij. Na prvi liniji smo posneli le nekaj ciklusov, pripre- ostalih pa imamo podatke za vse cikluse. Povprečne vrednosti nekaterih značilnosti posameznih linij so prikazane v tabeli 2. 8 Slika 1: Žični žerjav Moxy Figure 1: The Moxy cable crane Skupna površina, ki so jo pokrile linije 2-5 je bila 1.03 ha, izračunana lesna zaloga pa 205,25 m3 /ha. Povprečni naklon terena je bil 54%, vendar so bili nakloni posa- meznih linij močno različni zaradi pahljačastega načina njihovega polaganja. Na sli- ki 3 prikazujemo podolžne profile izmerjenih linij .. Om / Cesta Road I / / I ,• +10 Gozd Forest / I .,. r ..... ,· +20 +30 +40 Ot.nočje goloseka Clearcu-c area Slika 2: Slika delovišča Figure 2: Map of the cutting place številka linije tlne mnnber 5 l I +SO +60· +70 : . 1 +80m Gozd Forest: 3 . i ! i j / 9 80 60 o 20 40 Horizon-taln-1 razdalja (m) :Horizontal di.st::a.ace tm) 60 Slika 3: Podolžni profili linij Figure 3: Profiles of the fines ~tevilka 1 in IJ• tine num.ber 1 2 80 100 120 140 160 180 200 Pred spravilom lesa so delavci, ki so delali z žičnim žerjavom, posekali vse drevje na delovišču. Nato so začeli spravljati cela drevesa navzdol do pomožnega skladišča, kjer je poleg žerjava delal procesor Kockum 850 78-45 Oeto proizvodnje 1977), s katerim so smreke obvejili, skrojili, razžagali in sortirali. Breze, ki so bile precej tanjše, pa so le zlagali na poseben kup. Polovica lesa iglavcev so bili hlodi za žago, ostalo pa celulozni les. Les listavcev je bil namenjen le za domačo porabo kot les za kurjavo. Tabela 2: Nekatere značilnosti linij Table 2: Lines characteristics Linija Dolžina (m) Število Količina lesa (m3 ) Naklon (OJo) Line Length ciklusov Extracted vohune Slope skupaj produkdv. No. oj smreka breza skup. lin. ter. Tota/ Productive turns Spruce Birch Tota/ Line Terr 1 202 178 6' 8.17 8.17 40 54 2 210 184 25 32.64 0.26 32.90 37 48 3 216 185 42 47.79 2.66 50.45 33 44 4 194 157 41 56.74 2.11 58.85 23 33 5 192 143 53 66.50 2.71 69.20 11 22 Lin. 1-5 l014 847 167 211.84 7.74 219.58 29 40 Lin. 2-5 812 669 161 203.67 7.74 211.41 26 37 10 Posadka treh ljudi je upravljala žični žerjav in procesor, kadar pa so se prestavljali na drugo delovišče, so isti delavci tudi podirali drevesa. Strojnik žičnega žerjava je bil ves čas isti delavec, ostala dva pa sta po vsakem glavnem odmoru zamenjala me- sti pripenjalca oziroma strojnika procesorja. Delavec, ki je upravljal žični žerjav, je po končanem ciklusu tudi odpenjal breme ter včasih klestil nekatera drevesa z mo- torno žago. Merili smo prsne premere dreves v bremenu, v sestoju ob delovišču pa smo z merit- vami prsnih premerov in višin ugotovili relativno višino dreves smreke. Tako smo pozneje izračunali prostornino posameznega drevesa v bremenu. Prostornino bre- zovih drevesc smo ugotavljali z merjenjem prsnega premera in povprečne višine. Vi- šinske krivulje dreves ni bilo mogoče določiti zaradi zelo različnih drevesnih oblik in zlomljenih vrhov. Pozneje smo v vseh izračunih prostornino bremen spremenili v maso s koeficienti 1.127 za smreko in 0.827 za brezo (SAMSET 1985, DANIELSEN 1982). V tabeli 3 navajamo nekatere značilnosti bremen na linijah 2-5. · Tabela 3: Značilnosti bremen Table 3: Load characteristics Linija Line Prostor. bremen (m3 ) 2 3 4 5 Skupaj Tota! Volume oj the /oad Smreka Breza Skupaj Spruce Birch Tota! 1.31 O.OJ 1.32 1.14 0.06 1.20 1.38 0.05 1.43 1.26 o.os 1.31 l.27 o.os 1.32 št. kosov v bremenu Št. kosov Pieces per load na zanko Smreka Breza Skupaj Pieces per Spruce Birch Tota/ rope sfing 2.36 0.12 2.48 0.83 2.48 0.62 3.10 1.03 3.54 0.29 2.83 0.94 2.53 0.38 2.91 0.97 2.49 0.38 2.87 0.96 Tabela 4: Obremenitve zank v razmerju z velikostjo povprečnega kosa v bremenu Table 4: Charge oj choker in relation to the average volume oj tree in the load Linija Line 2 3 4 5 Povpreč. Average Smreka Spruce 0.553 0.460 0.546 0.496 0.507 Velikost drevesa (m3 ) Vo/ume per tree Beza Birch 0.087 0.102 0.176 0.135 0.127 Obremenitev naveze Charge of choker Skupaj• (m3) (t) Tota! 0.531 0.441 0.495 0.388 .0.400 0.444 0.507 0.477 0.532 0.449 0.436 0.485 0.458 0.440 0.490 11 Delavci so bili zelo izkušeni in motivirani za uspešno delo, saj med delom skoraj ni bilo zastojev, če odštejemo nekaj manjših popravil. Za pripenjalce bremen še pose- bej velja, da so zelo dobro izkoriščali zmogljivost cele naveze (prim. tabelo 4). 2.3. Metodologija meritev Čase smo merili s štoparico za ničelno metodo s točnostjo 1/100 min. Napaka meri- tev je bila pod 3%. čase in splošne podatke smo beležili na posebej prirejene sne- malne liste. Razdalje so bile ocenjevane ali merjene z natančnostjo ± 5 m. Posebej smo merili učinke v ciklusu (prsni premeri dreves) in podatke za ugotovitev relativ- nih višin. Prsne premere smo merili s skorjo, naklone terena pa s priročnim pado- merom Suunto z natančnostjo+ l O/o. 3. REZULTATI Za odvisne spremenljivke smo v regresijski analizi vzeli produktivne čase posamez- nih operacij ter produktivni čas celotnega ciklusa. Pri vsaki regresijski analizi smo za nadaljnje analize uporabili model z najboljšo statistično značilnostjo. Za zgornjo mejo tveganja smo izbrali značilnost 0.05. Preizkusili smo linearne, kva- dratne, recipročne in eksponenčne transformacije neodvisnih spremeljivk. Zadnje so v vseh primerih pokazale najboljše rezultate, zato v tem poročilu obravnavamo le eksponenčne tipe regresijskih enačb. Drug razlog za našo odločitev, o uporabi eksponenčne krivulje je bil bolj teoretične­ ga značaja. če razmislimo o osnovnih razmerjih med časom, razdaljo in hitrostjo, lahko razvijemo enačbo kot: T S/V = 1 · S1 • v-1 = a · Sb · Ve, kjer je T čas (s), S = razdalja (m), V hitrost (m/s). V tej enačbi velja, da je a = b 1 in c = -1, če razmišljamo o fizičnem poskusu. V regresijskih enačbah pa lahko histrost nadomestimo z nizom spremeljivk, ki bi lahko značilno vplivale na čas (in na hitrost). Tako lahko predpostavimo, da sta a in b regresijska koeficienta, enačba pa dobi obliko: T = a · Sbl · Lb2 · pb3 · Nb4, Wb5, kjer je T = produktivni čas (min), S = razdalja vlačenja (m), L razdalja zbira- nja (m), P naklon terena (O/o), N = število kosov v bremenu(-), W = teža bre- mena (t). Tako smo izračunali regresijske odvisnosti s tem, da smo za velikost bremena v prvem nizu vzeli prostornino, v drugem nizu pa težo bremena. Teža bremena je v vseh primerih pokazala boljšo statistično značilnost, čeprav je bila razlika majhna. 12 3.1. Produktivni časi delovnih operacij Produktivni čas ciklusa smo na snemalnem listu razdelili na dvanajst operacij, ven- dar so bile nekatere med njimi tako kratke, da smo jih pozneje združili v sestavljene operacije. Produktivni čas razvlačenja prazne vrvi je značilno odvisen samo od razdalje vlače­ nja. Naklon terena značilno vpliva le na vlačenje, vendar je ta vpliv razmeroma maj- hen, če primerjamo dejanske razlike dolžine ciklusov na različnih trasah. Krivulje operacij glavnega produktivnega časa so prikazane na slikah 4 in 5, enačbe pa v ta- beli 5. Tabela 5: Regresijske enačbe operacij (produktivni čas ciklusa) Table 5: Regression equations oj the tirne eternents ana/ysis (effective tirne per turn) število opazovanj: 165, Number oj observations Odvisna časovna spremen. Dependent a Razdalja time vlačenja variable Skidding distance bi Prazna vožnja 0.014 0.7438 Outhaul empty Zbiranje 0.166 0.3656 Bunching Polna vožnja 0.047 0.6844 lnhaul loaded Odlaganje 0.589 - Unhook Produktivni čas ciklusa 0.313 0.4663 Ejjective time oj the cycle Največje tveganje = 0.05 Signijicance Neodvisne spremenljivke lndependent variables Razdalja Naklon število zbiranja terena kosov Lateral Slope oj Number distance terrain oj trees Regresijski koeficienti Regression coejjicients b2 b3 b4 0.0334 - 0.4659 -0.1263 - 0.2621 0.0145 - 0.2210 Teža R2 bremena Weight oj load b5 0.62 - 0.29 0.1979 0.43 0.05 0.0957 0.42 13 .,...._ C: (/) ro >U C: > _.µ ~ :::i :-o o l.. o.. ---C: ·,; El ...... ~ ·,; -W QJ ~ ·,; -W {j ~ k1 ·1,0 0,2 100 Razdalja vlačenja (m) Skidding distance (m) Slika 4: Produktivni čas razvlačenja prazne vrvi Figure 4: Ef f ective time oj outhau/ing empty rope '2 i:i ..§. . .., e ., ., Q) >O E! .... ·- .... C > U E; ·,; ·- -1.J C > ~ +-' ·--1 ~ -1.J ::J t) " Q) e~ o.. 1:::1 1,0 0.2 1 2 3 4 števi Jo dreves Number of trees Slika 7: Produktivni čas odlaganja lesa Figure 7: Eff ective time oj unhooking s V skladu s spremembami velikosti bremena, naklona in razdalj se močno spreminja razmerje med pomožnim in glavnim produktivnim časom. Za razvlačevanje prazne vrvi potrebujemo na primer le 9% časa ciklusa na kratkih razdaljah pri privlačeva­ nju do 30 m, pri spravilni razdalji okoli 200 m pa je ta delež 18%, če pobiramo les pod traso. 16 Najnižji delež pomožnega produktivnega časa je 48% pri vlačenju zelo težkih bre- men na razdalji 200 m brez zbiranja. Največji delež zbiranja in odlaganja (88%) pa smo ugotovili pri spravilu drobnih dreves na kratkih razdaljah. V povprečnih raz- merah, bi bila struktura ciklusa približno takšna, kot jo prikazujemo v tabeli 6. Pri tem lahko ocenimo dnevne učinke spravila lesa z žičnim žerjavom, ki bi bili 95 t. Tabela 6: Povprečna struktura ciklusa Table 6: A verage structure oj tirne elements Naklon - Slope Razdalja zbiranja - Lateral distance Razdalja vlačenja Skidding distance Število kosov v bremenu - Number oj pieces Teža bremena Weight oj the load Produktivni čas ciklusa Ejjective tirne oj the cycle Prazna vožnja Outhau/ empty line Zbiranje Bunching Polna vožnja Outhaul loaded line Odlaganje Unhooking Skupaj - Tota/ 3.2. Velikost bremena 35.15% 9.7 m 144.4 m 2.87 1.47 t min o/o 0.57 14 1.80 44 0.96 23 0.78 19 4. 11 IOO Velikost bremena lahko izrazimo s prostornino ali težo, toda število kosov skupaj s povprečno velikostjo debla ali drevesa prav tako določa velikost bremena. Lastnosti bremena značilno vplivajo na čas ciklusa število kosov pri zbiranju in odlaganju, teža pa pri vlačenju bremena. Velikost (teža) bremena je najpomembnejša pri ugo- tavljanju dnevnih učinkov. število kosov v bremenu lahko izrazimo z regresijo na težo bremena in razdaljo zbi- ranja. Precej običajno je namreč, da se delavci na večjih razdaljah bolj potrudijo, da dosežejo polno obremenitev naveze. Težo bremena smo izrazili s produktom: W = N· K W (3.61 + 0.019 · L-1.60 · K) · K, 17 kjer pomeni: W = teža bremena (t) L razdalja zbiranja (m) K teža drevesa (t) N = število dreves v bremenu. Regresijska enačba v oklepaju ima 165 opazovanj in R2 = 0.37. Na krivuljo s slike 8 seveda močno vplivajo izkušenost posadke in splošne delovne razmere na sečišču, kot so različne terenske značilnosti, površje in koncentracija le- sa na trasi. Enako pomembno je tudi izkoriščanje zmogljivosti naveze. če imamo v ~ ... ~ 'U "' ~o .,...,