MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ LESNICKÁ A DŘEVAŘSKÁ FAKULTA
Ústav lesnické a dřevařské techniky
Stanovení koeficientu ukládání štípaného dříví na ŠP Valšovice Bakalářská práce
2012 / 2013
Václav Skříčil
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Stanovení koeficientu ukládání štípaného dříví na ŠP Valšovice zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MENDELU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne: 13. 5. 2013
podpis studenta: .............................................
Děkuji doc. Ing. Aloisi Skoupému, CSc. a prof. Ing. Jindřichu Nerudovi, CSc. za odborné vedení při vypracování této bakalářské práce. Dále děkuji Školnímu polesí ve Valšovicích za umožnění zpracování této Bakalářské práce.
Abstrakt: Jméno posluchače: Václav Skříčil Název bakalářské práce: Stanovení koeficientu ukládání štípaného dříví na ŠP Valšovice Tato práce byla zpracována pro zlepšení evidence prodaného palivového dříví. Protože se doposud zjištěné koeficietny mezi sebou liší a mohlo by dojít k nepřesnostem, byly na ŠP Valšovice zjištěny koeficienty (převodní součinitele) pro palivové dříví štípané a volně sypané do kontejneru nebo traktorové vlečky. Měření probíhalo v nádobě o objemu 5 m3. Při měření bylo využito analýzy obrazu, pomocí které se zjistil koeficient pro dříví štípané a rovnané do připraveného rámu. Z tohoto měření byl vypočítán skutečný objem dříví v daném rámu. Součtem skutečných objemů jednotlivých rámů byl zjištěn skutečný objem celkový pro nádobu 5 m 3. Následně byl podílem skutečného objemu dříví a objemu nádoby zjištěn převodní koeficient. Klíčová slova: koeficient, převodní součinitel, palivové dříví, rovnané dříví, dříví sypané, štípací stroj
Title of the thesis: Determination of the coefficient storage of chopped wood on the ŠP Valšovice This thesis was prepared for better records sold firewood. Because so far identified coefficient differ from each other and could lead to inaccuracies, were taken to ŠP Valšovice coefficient (conversion factor) for firewood split and loose-fill the container or tractor siding. Measurements was took place with use a container with a capacity of 5 m3. When measurements were used image analysis, by which to determine a coefficient for firewood split and stacked in a frame. For this measurement to was calculated the actual volume of wood in the frame. The sum of the actual volumes of the individual frames to identify the actual total volume of 5 m 3 of container. Consequently, the proportion of the actual volume of firewood and container volume was found conversion coefficient. Key words: coefficient, firewood, stackwood, sprinkled wood, splitting machine
Obsah: 1. Úvod: ............................................................................................................................6 2. Cíl práce:........................................................................................................................7 3. Literární přehled............................................................................................................8 3.1 Druhování.............................................................................................................9 3.1.1 Základní charakteristiky druhování dříví...................................................9 3.1.2 Jakostní třídy druhovaného dříví..............................................................10 3.2 Štípání dřeva.......................................................................................................11 3.2.1 Principy štípání dřeva...............................................................................11 3.2.2 Štípací stroje.............................................................................................13 3.3 Převodní součinitele objemu štípaného dříví......................................................18 3.4 Poměry na Školním polesí ve Valšovicích.........................................................20 4. Materiál a metodika.....................................................................................................26 4.1 Štípání.................................................................................................................26 4.2 Zjišťování objemu rovnaného dříví....................................................................27 4.3 Zjišťování objemu dříví volně sypaného dříví...................................................27 4.3.1 Vytvoření snímků pro analýzu obrazu......................................................27 4.3.2 Metodika stanovení přepočtových koeficientů na snímcích hrání štípaných polen........................................................................................28 4.3.3 Vlastní výpočty převodních součinitelů rovnaného a sypaného štípaného dříví.........................................................................................................31 5. Výsledky......................................................................................................................32 6. Diskuse........................................................................................................................36 7. Závěr............................................................................................................................39 8. Summary......................................................................................................................40 9. Literární zdroje............................................................................................................41
1. Úvod: Téma této práce bylo navrženo Školním polesím Valšovice, které je účelovým objektem Střední lesnické školy v Hranicích. Na tomto polesí dochází k praktické výuce žáků lesnické školy, mimo to se zde normálně lesnicky hospodaří. Při hospodaření dochází k výrobě a prodeji palivového štípaného dříví resp. palivového štípaného dříví volně sypaného do kontejneru (15 prm), popřípadě traktorové vlečky (5 prm). Toto dříví je štípáno na štípacím stroji, ze kterého je dopravováno pásovým dopravníkem do kontejneru nebo vlečky. Při sypaní dříví do kontejneru nebo vlečky je dříví sypáno z výšky a tím pádem vznikají větší prostorové mezery než při manuálním skládání dříví do hrání, popřípadě do kontejneru či vlečky. Takto naštípané a prodané dříví se také musí evidovat. Dříví takto naštípané a volně uložené se eviduje v prostorových metrech a ty je potřeba převést na m 3, jelikož dříví transportované na manipulační sklad je evidováno v m3. Tato práce se zabývá řešením problematiky této evidence dříví, aby nedocházelo ke vzniku přebytků či manka na skladě dříví.
6
2. Cíl práce: Hlavním cílem této práce bylo zkvalitnit evidenci prodaného štípaného dříví, které je volně sypané z pásového dopravníku do kontejneru nebo traktorové vlečky. Dílčím cílem této práce bylo z fotografií pomocí analýzy obrazu zjistit převodní koeficient pro dříví rovnané. Druhým dílčím cílem této práce bylo zjistit převodní koeficient pro štípané dříví volně sypané z pásového dopravníku do připravené nádoby o velikosti 5 prm.
7
3. Literární přehled Už od pravěku bylo dříví důležitým materiálem a zdrojem energie. Dřevo doprovází člověka "od kolébky po rakev" a společně s kamenem a kostmi bylo prvním lidstvem využívaným materiálem, a pokud se týká spotřebovávaného množství, zůstává stále nejdůležitější surovinou, protože celosvětová denní spotřeba dřeva na jednoho obyvatele činí 0,9 kg. (Neruda a Simanov, 2010) Zvyšující se podíl dřeva jako primárního zdroje energie je způsoben všeobecným růstem cen energii. Díky tomuto je mnoho lidí nuceno přejít na palivové dříví jako zdroj tepelné energie pro svoje obydlí. Topení dřevem nebo alespoň přitápění si dřevem mimo hlavní topnou sezónu se rozmáhá díky ekonomičnosti provozu. (Pěgřím, 2011) Důkazem rostoucího zájmu o palivové listnaté dříví je rostoucí trend, jak vyplývá z tab. 1, kdy se v roce 2011 dodalo o 291 tis. m3 dříví více, jak v roce 2009. (Zpráva o stavu lesa a lesního hospodářství České republiky, 2011). Tab. 1: Dodávky dříví v tis m3
Palivové dříví připravené svépomocí je relativně levným druhem paliva, jak dokazuje i srovnávací výpočet v tab. 2. (Hans – Peter Ebert, 2007) Tab. 2: Srovnávací výpočet majitel domu A Roční potřeba energie
3000 l topného oleje
Nákup paliva
0,35 €/l
Přídavné výdaje
–
Celkové výdaje
1050 €
majitel domu B 19 prostorových metrů (prm) palivového dřeva cca 5 €/prm (kupní cena nepřipraveného dřeva) = 95 € výdaje na motorovou pilu a dovoz cca 15 €/prm = 285 € 380 €
Z uvedené tabulky vyplývá, že 1000 l topného oleje přibližně odpovídá výhřevnosti 6 prostorových metrů palivového dřeva. 8
3.1 Druhování 3.1.1 Základní charakteristiky druhování dříví Dříví vyráběné v lese je nutno druhovat. Samotné druhování je manipulace kmene (jeho rozdělení příčnými řezy, případně i podélným štípáním). (Neruda a Simanov, 2010) Na Školním polesí ve Valšovicích probíhá výroba paliva ze surových kmenů. Surový kmen je pokácený strom zbavený větví, neodkorněný a ponechaný v celé délce, případně zkrácený na transportní délku (zkrácení však nemusí mít charakter druhování). Většinou není obchodovatelným sortimentem, ale má charakter polotovaru dodávaného na manipulační sklady. (Simanov a Kohout, 2004) Hlavním vlivem při druhování je dřevina, a proto se v obchodní praxi dělí na jehličnaté, listnaté měkké a listnaté tvrdé. Dalším vlivem je tvar, rozměry a jakost. Tvary se dělí na výřez, poleno, kuláček, štěpinu. Rozměry určuje délka a tloušťka. Jakost je posuzována podle ukazatelů jakosti a výskytu a rozsahu vad dříví. (Neruda a Simanov, 2010) Při druhování nám jde o vydruhování sortimentů dříví od těch nejcennějších a nejžádanějších k nejméně kvalitním a nejméně žádaným. (Neruda a Simanov, 2010) Pro druhování existuje více kritérií. Pro tento účel byly sestaveny české státní normy (ČSN) a oborové normy (ON), které se zabývaly lesnictvím. České státní normy začínající dvojčíslím 48. V našem případě 480056 upravující problematiku listnatých sortimentů surového dřeva. Ale v současné době ztrácí na významu. Oborové normy byly zrušeny. V současné době se obchod se dřívím řídí mezinárodními normami, předpisy a obchodními zvyklostmi. Místo Českých státních norem a zrušených oborových norem jsou dnes používána spíše individuální ujednání. Rozhodujícím kritériem nadále zůstává technologická jakost dříví, tj. použitelnost pro určitou skupinu výrobků ze dřeva. (Neruda a Simanov, 2010) Dnes se také používají Doporučená pravidla pro měření a třídění dříví v České republice z roku 2008. Druhování dříví se uskutečňuje jednorázově jako druhování a třídění úplné nebo druhování neúplné. Při druhování úplném je výsledkem obchodovatelný sortiment. V případě druhování neúplného se realizuje druhování v prostorově a časově oddělených 9
etapách, kdy jsou sortimenty vydruhovány postupně. V tom případě se na jednotlivých lokalitách provádí jen částečně. Například na odvozním místě jen druhování na kulatinu a surové kmeny, které se poté na skladě dále vydruhují na vlákninové dříví, palivové dříví, důlní dříví, atd. Jako první se zjišťuje tloušťka čepu a následně se zjistí délka. Pokud tyto rozměry vyhovují normě popřípadě individuálnímu ujednání tak se zjišťují jakostní ukazatele. Nejprve se zjišťují a posuzují zvláštní znaky jako rezonanční dříví, spící pupeny, kořenice. Následně se zjišťují vady obvykle v pořadí hniloba patrná na čelech výřezů, křivost kmene, suky, trhliny a ostatní vady. Rozsah některých vad lze snížit zkrácením kmene, příčným řezem v místě největšího rozsahu vady. (Neruda a Simanov, 2010)
3.1.2 Jakostní třídy druhovaného dříví Druhování se provádí do 6-ti jakostních tříd. První třída jakosti zahrnuje výřezy pro výrobu hudebních nástrojů, krájených nábytkářských dýh a speciálních technických potřeb. Výřezy této jakosti se vyrábějí ze všech dřevin kromě akátu a dubu ceru a dodávají se výhradně neodkorněné. Rezonanční výřezy mají nejméně na 1 cm 4 stejně široké letokruhy a mohou být dodávány pouze ze zimní těžby. (Neruda a Simanov, 2010) Druhá třída jakosti zahrnuje výřezy pro výrobu překližkových dýh loupáním. Vyrábí se z ní například zápalky, sportovní a zdravotnické potřeby a sudy. Vyrábí se stejně jako u první jakostní třídy ze všech dřevin kromě dubu ceru a trnovníku akátu a dodávají se výhradně neodkorněné. (Neruda a Simanov, 2010) Třetí třída jakosti zahrnuje výřezy především pro výrobu řeziva. Tato třída se dělí na dva či více jakostních stupňů. Zařazení do těchto stupňů určuje především povrchová a vnitřní hniloba a sukatost. Do této třídy se u jehličnatých dřevin zařazují nejen pilařské výřezy, ale i speciální důlní výřezy a výřezy pro stavební účely. U listnatých dřevin se zde řadí například pražcovina. Dodávají se buďto odkorněné nebo neodkorněné. (Neruda a Simanov, 2010) Čtvrtá třída jakosti sdružuje důlní výřezy, tyčovinu a výřezy na výrobu dřevoviny. Výřezy na výrobu dřevoviny a důlní výřezy nesmí obsahovat hnilobu. U tyčoviny se povoluje pouze hniloba tvrdá. (Neruda a Simanov, 2010) 10
Pátá třída jakosti sdružuje dříví určené k výrobě celulózy chemickým způsobem tj. vlákninové dříví. Vyrábí se z něj i dřevotřískové desky a drobné dřevěné předměty jako jsou hračky, kartáče, atd. (Neruda a Simanov, 2010) Šestá třída jakosti sdružuje dříví nejnižší technologické jakosti, využitelné pouze jako palivo. Tato jakostní třída se vyrábí ze všech listnatých i jehličnatých dřevin. Napadá při výrobě jako výmět. Vyrábí se jako rovnané dříví. Dodává se v kůře. Dovolují se prakticky všechny vady. Suky, trhliny, vady růstu, vady způsobené houbami se dovolují s výjimkou trouchnivosti a hniloby takového stupně, při níž se dříví při běžné manipulaci rozpadá. Napadení hmyzem a ostatní neuvedené vady se dovolují. Minimální tloušťka čepu bez kůry je 3 cm, maximální tloušťka čela bez kůry je 30 cm a minimální délka 15 cm. (Doporučená pravidla pro měření a třídění dříví v České republice, 2008)
3.2 Štípání dřeva 3.2.1 Principy štípání dřeva Jak uvádí Simanov a Kohout (2004), štípání je dělení dřeva ve směru jeho vláken nástrojem klínovitého tvaru vtlačovaným do dřeva plynule štípacími stroji nebo rázem, a to štípací sekerou nebo štípacím klínem zaraženým palicí. Dále také uvádějí, že nelze získat výrobek přesného geometrického tvaru, jelikož se uplatňuje vliv nepravidelnosti průběhu dřevních vláken, nerovnosti letokruhů, suků, točitosti vláken. Kuric (2005) uvádí, že všechny dnes používané štípací stroje používají princip zarážení, zavrtávání a nebo zatlačování štípacího klínu do dřeva v podélném směru. Tím se naruší soudržnost dřevní hmoty a oddělí se od sebe jednotlivá vlákna, které jsou v blízkosti roviny řezu. Uvedený autor také uvádí, že štípání dřeva se uskutečňuje vnikáním symetrického řezného klínu do dřeva v rovině vláken dřeva. Na počátku vnikání je klín svým ostřím vtlačován do dřeva a přeřezává vlákna – odděluje je od sebe. Při tomto vnikání síla Fc na klínu roste proporcionálně s hloubkou vniknutí klínu. Normálové napětí σy se v tomto okamžiku rychle zvětšuje. Při dalším pohybu se zvětšuje plocha kontaktu klínu se dřevem a stlačování dřeva okolo klínu se přerušuje.
11
Když klín překoná vzdálenost lo, tak se dřevo začíná štípat v příčném směru v blízkosti klínu a normálové napětí σy dosahuje hodnoty meze pevnosti. Pokud se v ohnutých částech polena nahromadí dostatek potencionální energie, pak se poleno štípe do samého konce. (Kuric, 2005) Pokud je energie nedostatečná je nezbytné posouvat klín dále do výřezu až po vzdálenost l´o. přitom dosahuje normálové napětí σy meze pevnosti a trhlina se šíří do konce výřezu. Průběh procesu štípání závisí na poměru průměru polena k jeho délce, podle poměru 2b/L, kde b je průměr polena a L je jeho délka. Pokud je tento poměr velký, pak štípání probíhá podle zákonitostí křivky l. Pokud je poměr 2b/L malý, štípání probíhá podle křivky 2. hloubka vniknutí klínu závisí nejen na poměru 2b/L, ale také na fyzikálním stavu dřeva a jeho struktuře, úhlu klínu a štípané dřevině. (Nesnídal, 2005) Podle Nesnídala (2005) můžeme říci, že u polen velkého průměru dochází k jejich rozštípnutí rychleji a není potřeba štípací klín zasouvat tak hluboko, kdežto u polen menšího průměru je potřeba klín zasunout hlouběji.
Obr. 1: Schéma procesu štípání dříví (Kuric, 2005)
12
3.2.2 Štípací stroje Základní části štípacích strojů Rám Hlavní částí je rám. Musí být dostatečně pevný a dimenzovaný na pracovní zatížení daného stroje. K rámu mohou být přidělána samostatná kolečka, popřípadě může být celý rám umístěn na podvozku s nápravou. Některé stroje mohou být opatřeny tříbodovým závěsem za traktor pro jejich přemístění. K rámu je také upevněna opěrka v případě, kdy je tlačen klín proti dřevu, nebo je k rámu upevněn klín, a to když je daný kus dříví tlačen opěrkou proti klínu. (Nesnídal, 2005).
Pohonná jednotka Pohon štípacích strojů se uskutečňuje 3 typy motoru, a to zážehovým motorem, vznětovým motorem a nebo elektromotorem. Všechny tyto tři typy motoru slouží k pohonu hydraulického čerpadla, které štípací stroj ovládá. Štípací stroj může být napojen přímo na vývodový hřídel traktoru nebo může být připojen přímo na hydraulický okruh traktoru. Jak uvádí Nesnídal (2005), je dobré kombinovat použití elektro motoru, s další druhem pohonu. Například pohon elektromotorem a vývodovým hřídelem traktoru.
Štípací nůž, štípací klín Nože se dělí na jednodílné a vícedílné. Toto rozdělení je podle toho kolik je daný nůž schopen vyrobit štěpin při štípání jednoho polena. Štípací nůž a klín vykonávají vlastní štípání dříví. Jsou si vzájemně podobné. Dá se říci, že štípací nůž tvoří hlavní část klínu. Jak uvádí Nesnídal (2005), ostří nože zajišťuje štípání a prvotní vniknutí mezi dřevní vlákna. Ostří také určuje směr štípání daného kusu dříví. Nesnídal (2005) dále také uvádí, líce nože nebo štípacího klínu oddělují rozštípnutá dřevní vlákna od sebe. Ostří nože nebo klínu je vyrobeno s dostatečnou pevností. Ostří bývá většinou navařováno na měkčí druh materiálu.
13
Jednodílné štípací nože. Tyto nože dělí poleno pouze na 2 části. Nůž je tvořen ostřím a lícemi. Líce jsou vybroušeny pod úhlem 25°. Tyto nože ke své funkci potřebují vyšší sílu stroje, a proto jsou štípací nože používány u profi strojů s vyšší štípací silou. Vždy jsou pevně upevněny na stroji a poleno je tlačeno proti nim. (Nesnídal, 2005) Štípací klíny. Nesnídal, (2005) uvádí štípací klín je dosti podobný štípacímu noži. Rozdíl je pouze v úhlu lící. Z 25° se mění na 45° až 50°. Vícedílné štípací nože. Jsou podobné konstrukce jako nože jednodílné, ale dělí štípaný kus na 12 až 18 štěpin. (Nesnídal, 2005) Pracovní část stroje. Pracovní částí stroje je hydraulický válec, který buď tlačí klín proti pevně upevněné opěrce, nebo je opěrkou tlačen kus dřeva proti klínu, který je pevně upevněn. (Nesnídal, 2005) Ovládací a ochranné prvky stroje Ovládací prvky se nacházejí na ovládacím panelu stroje. Pomocí joistiků nebo pák je ovládáno, jak samotné štípání, tak u více operačních strojů i krácení nebo podávání z dopravníku. Také je zde ovládání pro hydraulické podávací zařízení, a ovládání výšky štípacího nože, ale to záleží na typu stroje. (Nesnídal, 2005) Ochranné prvky stroje jsou konstruovány tak, aby byla obsluha chráněná proti veškerému zranění, například obouruční spouštění štípání, aby nedocházelo k manipulaci se dřívím v průběhu štípání. Při uvolnění jedné z pák stroj zastaví štípání. (Nesnídal, 2005)
14
Kritéria dělení štípacích strojů:
podle polohy štípaného kusu dřeva:
vertikální horizontální
Antoňů (2012) uvádí dělení podle principu štípání: →
dříví tlačeno proti štípacímu klínu
→
štípací klín tlačen proti kusu dříví
Nesnídal (2005) uvádí dělení štípacích strojů na: jednooperační víceoperační
Kuric (2005) uvádí dělení podle druhu podávacího ustrojí:
hydraulické řetězové klikové
Vertikální štípací stroje U vertikálních štípacích strojů je poleno štípáno ve svislé poloze. Poleno je postaveno na štípací stůl nebo opěrnou desku stroje pod štípací klín a spuštěním štípacího klínu směrem dolů je poleno rozštípnuto. U těchto strojů se vždy pohybuje klín proti polenu, nikdy není poleno tlačeno proti pevně uchycenému klínu. (Nesnídal, 2005) Tyto štípací stroje mají štípací sílu zhruba od 5-ti do 30 tun a maximální délka štípaného polena je u krátkých 55 cm a u metrových 130 cm. (Katalog POSCH, 2013) U těchto strojů je potřeba dříví manuálně přemístit do ložného prostoru kontejneru, popřípadě do hráně. Například stroj HydroCombi 10-V2 od firmy Posch.
15
Obr. 2: Vertikální štípací stroj HydroCombi 10 E5,5-V2 (Katalog POSCH, 2013)
Horizontální štípací stroje Horizontální štípací stroje štípou poleno ve vodorovné poloze. Tyto stroje využívají dva způsoby štípání. Buď je poleno tlačeno štípací deskou proti pevně uchycenému štípacímu klínu, nebo je poleno zapřeno o tuto desku a je tlačen klín do tohoto polena. (Nesnídal, 2005) Od firmy Posch lze do této skupiny zařadit celou řadu RuckZuck, což jsou štípací stroje pro domácí použití. Štípací síla tohoto stroje je 6 tun a maximální délka polen je 55 cm. (Katalog POSCH, 2013) Profesionální štípací stroje od firmy Posch jsou v řadě SplitMaster, u kterých je štípací síla od 9-ti do 55 tun a maximální délka polena je u krátkých 55 cm a u metrových 125 cm. Tyto stroje jsou vybaveny hydraulickým zvedacím zařízením. (Katalog POSCH, 2013)
Obr. 3: RuckZuck Plus E3
Obr. 4:SplitMaster 20 PZG 16
Štípací drapák Další způsob jak štípat dřevo je použití štípacího drapáku. Jak uvádí Antoňů (2012), je štípání pomocí drapáku na principu kleští, kdy jsou proti sobě tlačeny 2 klíny. Dále také zmíněný autor uvádí použití u dlouhých a přesílených kmenů, které nevyhovují štěpkovači. Tento drapák lze použít na výložníku bagru, na jeřábovém nakladači, popřípadě na vysokozdvižném nakladači. Štípací síla při 24 MPa je podle typu 26 – 34 tun. U typu W 1800 je pracovní tlak vyšší 32 MPa a štípací síla je 50 tun. (http://www.karlowkarlshof.eu/stipacky.php?str=stipacky-westtech-w)
Obr. 5: Štípací drapák (http://www.karlow-karlshof.eu/images/stipacky2/stipackywesttech-w/foto1.jpg) Kuželový štípač Při štípání dřeva pomocí štípacího kužele je využita rotace kužele se speciálním závitem. Kužel se dá použít na elektromotoru nebo hřídeli okružní pily, popřípadě na jiném pohonu například na vývodovém hřídeli traktoru. (http://www.vkubalek.cz/stipac)
17
Obr. 6: Kuželový štípač připevněný na štípacím rámu. (www.vkubalek.cz/stipac/obrazky/ram.jpg) Jednooperační štípací stroje Dalším kritériem rozdělení štípacích strojů je počet operací, které zvládnou vykonat. Tato skupina zvládá pouze jednu operaci. Touto operací je myšleno štípání dříví. Pro tyto stroje musí být dříví připravováno předem a to krácením na určité délky podle možností stroje uvedených výrobcem. Pro zefektivnění štípání lze použít kombinované štípací kříže, které při jednom štípání dokáží vyrobit větší počet štěpin. Nesnídal, (2005) Víceoperační štípací stroje Jak uvádí Nesnídal (2005), tyto stroje jsou určeny pro štípání kmenů a výřezů bez předchozího krácení. Tyto kusy dříví jsou dopravovány hydraulickou rukou, čelním nakladačem nebo navalením na pásový dopravník, který daný kus transportuje do řezací části stroje. Zde je kmen nebo výřez zkrácen řetězovou nebo okružní pilou na požadovanou délku polena, a to je buď přesunuto, nebo padá do štípacího prostoru stroje. Zde je poleno rozštípnuto na určitý počet štěpin, který udává štípací kříž. Dále uvedený autor uvádí možnost dělit poleno až na 18 štěpin u strojů značky Posch.
3.3 Převodní součinitele objemu štípaného dříví Objemové množství rovnaných sortimentů dříví, tedy i paliva, je obvykle evidováno v prostorových metrech. Zjišťuje se podle šířky, výšky a délky hráně. Následný přepočet z prm na m3 se provádí vynásobením prm převodními součiniteli (neboli převodními čísly, či redukčními faktory). To jsou nepojmenovaná čísla vyjadřující podíl objemu dříví na 1 m3 celkového objemu hráně. (Simanov a Kohout, 2004) 18
Jak uvádí Simanov a Kohout (2004), na velikost převodních čísel má vliv dřevina, tloušťka kůry, tloušťka a křivost polen a kvalita opracování. Dále počet polen v jednotce prostorového objemu a způsob rovnání do hráně. Uvedení autoři dále také uvádějí nedostatek celostátně platných převodních čísel, spočívající v tom, že představují průměrný objem určitého sortimentu, a proto nemusí odpovídat přesně každému případu. Tab. 3: Převodní čísla (Doporučená pravidla pro měření dříví v České republice 2008)
1 plm kuláče 1 m 1 prm kuláče 1 m 1 prm rovnaný 1 prm sypaný
Kuláče plm m3 1,00 0,70 0,85 0,50
kuláče prm 1,40 1,00 1,20 0,70
Špalky (25-60 cm) rovnané sypané prm prm 1,20 2,00 0,85 1,40 1,00 1,67 0,60 1,00
Tab. 4: Převodní čísla (http://www.palivo-kolman.cz/?page_id=43)
Z 1 prms Z 1 prm
0,68 – 0,74 1,35 – 1,47
prm prms
Tab. 5: Převodní čísla pro rovnané dříví (Šmelko, 2003) stupeň odkornění neodkorněné odkorněné do hněda
listnané 0,54 0,60
jehličnaté 0,64 0,68
Tab. 6: Převodní čísla (http://stipanedrivi.progles.cz/cs/merne_jednotky.html) Kulatina Štípané Štípané Metrové Plnometr prostorový dříví dříví štěpiny [m] metr rovnané sypané [prm] [prm] [prm] [prm] Přepočtové koeficienty z prostorového metru rovnaného dříví na ostatní prostorové míry Buk 0.74 1.26 1.46 1 1.61 Smrk 0.69 1.07 1.24 1 1.55 Přepočtové koeficienty z prostorového metru sypaného dříví na ostatní prostorové míry Buk 0.46 0.77 0.91 0.62 1 Smrk 0.44 0.69 0.8 0.64 1
19
Tab. 7: Převodní čísla (http://www.drevoprodukt.cz/upload/mereni_paliv_drivi.pdf) Kuláče 1 m délka Štěpiny 1 m dlouhé Štěpiny 0,33 m dlouhé Štěpiny 0,33 m dlouhé
0,59 0,51 0,7 0,42
m3 v 1 prm m3 v 1 prm m3 v 1 prm m3 v 1 sprm
Tab. 8: Převodní čísla (http://lesyvm.cz/data/fotogalerie/13/cenik.pdf) 1 prms
Minimálně 0,85 prm
Tab. 9: Přepočty jednotek objemů dřeva (Sladký 2002) složené dřevo – prostorový metr (prm) 1,43 1 0,59
pevné dřevo – plnometr (plm) plm prm sm
1 0,7 0,41
sypný metr (sm) 2,43 1,7 1
Tab. 10: Převodní čísla (Bartoš, 2009) koeficient rovnaného dříví koeficient sypaného dříví
0,725 0,524
Z tabulek 3 – 11 lze vyčíst různé převodní součinitele. Některé součinitele jsou si podobné. Většinou jsou to čísla pro zjištění objemu dříví rovnaného do hrání. U těchto převodních čísel bude metodika zjišťování podobná. U koeficientů pro dříví sypané do nádoby se jednotlivé součinitele liší více. Toto může být způsobeno například, různou metodikou zjišťování tohoto převodního součinitele. Tuto rozrůzněnost může způsobovat například způsob plnění dané nádoby, samotný způsob výpočtu skutečného objemu, a také velikost nádoby a délka polen.
3.4 Poměry na Školním polesí ve Valšovicích Celý lesní hospodářský celek (dále jen LHC) se nachází v přírodní lesní oblasti č. 37 Kelečská pahorkatina. Výměra celého LHC je 1004,03 ha. Z této výměry zaujímá 97,6% porostní půda, tedy 980,25 ha, 0,9% bezlesí tedy 9,47 ha a 1,5% tvoří jiné pozemky tedy 14,31 ha. Oblast LHC se rozkládá na rozhraní Oderských a Hostýnských 20
vrchů. Průměrná nadmořská výška tohoto LHC je 300 – 400 m n. m. Nejvyšším vrcholem oblasti LHC je Maleník o nadmořské výšce 479 m n. m. Nejnižší bod se nachází v severní části LHC u břehu řeky Bečvy a jeho nadmořská výška činí 240 m n. m. (LHP 2011 - 2020) Z pedologického hlediska na LHC převažují hlinitopísčité až písčitohlinité hnědozemě. Klimaticky LHC spadá do oblasti mírně teplé, mírně vlhké a s mírnou zimou. Průměrná roční teplota je 7 – 8 stupňů Celsia. Průměrné roční srážky dosahují 600 – 700 mm. Převládající jsou JZ – Z – SZ větry. Celá oblast LHC spadá do úmoří Černého moře a náleží k povodí řeky Bečvy. (LHP 2011 – 2020) Na LHC je skoro stejné zastoupení dřevin listnatých i dřevin jehličnatých. Plošné procentuální zastoupení dřevin je 53,14 % jehličnatých dřevin a 46,86 % dřevin listnatých. Největší plochu zaujímá buk lesní (Fagus sylvatica) 38,09 % následovaný smrkem ztepilým (Picea abies) 28,47 %, modřínem opadavým (Larix decidua) 15,23 %, Dubem zimním (Quercus petraea) 3,78% a lípou srdčitou (Thylia cordata) 2,76 %. Zásoba jednotlivých dřevin s největším zastoupením je BK 112385 m 3, SM 81307 m3, MD 62383 m3, DBZ 11023 m3 a LP 7011 m3. (LHP 2011 – 2020) Největší zastoupení na LHC má 4. lesní vegetační stupeň bukový. Jeho výměra je 685,22 ha což je 67,76 %. Druhým nejvíce zastoupeným je 3. lesní vegetační stupeň. Jeho výměra je 297,05 ha, tedy 30,24 % z porostní půdy. Trofické řady s nejvyšším zastoupením jsou řada živná a řada obohacená humusem javorová. Nejvíce zastoupeným souborem lesních typů je 4B – bohatá bučina, 3B – bohatá dubová bučina a 4D obohacená bučina. Nejzastoupenějšími hospodářskými soubory jsou HS 45 – živná stanoviště středních poloh a HS 41 – exponovaná stanoviště středních poloh. (LHP 2011 – 2020)
Mechanizace používaná na Školním polesí Valšovice při výrobě Kontejnerový nosič
Liaz-80-11
Automatický štípací stroj
BGU Maschinen KSA 370 Automat
Čelní nakladač
Volvo L35B Pro
21
Motorová pila
Huqvarna 272 XP
Traktorová vlečka
4,13 m3
Kontejner
14,54 m3
→ Kontejner zhotovený na kontejnerový nosič Škoda Liaz (Antoňů 2012) Výrobce
KOVEX s.r.o. Slušovice
Celkový objem
14,54 m3
Hmotnost
1350 kg
Nosnost
10000 kg
Rozměry
1400 x 2200 x 4790 (se zvýšenými bočnicemi)
→ Čelní nakladač Volvo L35B Pro (http://www.volvoce.com/dealers/cs-cz/Volvo) Výrobce
Volvo
Motor
Volvo D3.6D
Max. výkon SAE J1995 celkový
59 kW (80 hp)
Max. výkon SAE J1349 užit
56 kW (77 hp)
Max. moment SAE J1995 užit
240 Nm
Max. rychlost, forward/reverse
30 km/h
Prolamovací síla
60.5 kN
Klopné zatížení, přímý směr (ISO/DIS 14397-1)
4950 kg
Klopné zatížení, úplné otočení 40º (ISO/DIS 14397-1)
4350 kg
Objem lopaty
0,9 - 1,2 m3
Provozní hmotnost
6250 kg
K čelnímu nakladači je používáno další přídavné zařízení, jako je čelní drapák a nakládací vidle. Čelní drapák je na ŠP Valšovice používán především k přepravě dříví a nakládání dříví. Rozmanipulované dříví je dopraveno z místa manipulace na zásobník dlouhých polen ke štípacímu stroji, popřípadě je dříví transportováno na místo uložení dříví. Nakládací vidle jsou na ŠP Valšovice využívány především k transportu palet, na které je dříví po naštípání rovnáno, popřípadě jsou na paletu rovnány pytle s naštípaným dřívím.
22
→ Motorová pila Husqvarna 272 XP (http://www.husqvarna.com/ddoc/HUSO/HUSO2001_EUenAPen/HUSO2001_EUenAP en__1019196-26.pdf) Objem válce
72,2 cm3
Vývrt válce
52 mm
Zdvih válce
34 mm
Maximální výkon / otáčky
3,6 kW / 9300 ot/min
Zapalování
ELEKTROLUX ET
Karburátor
TILLOTSON HS 260
Délka lišty
38 – 51 cm
Rozteč řetězu
3/8"
Šířka vodící drážky
1,5 mm
Maximální otáčky motoru
13500 ot/min
Hmotnost
6,3 kg
Hmotnost včetně lišty a řetězu
7,3 kg
→ Automatický řezací a štípací stroj BGU Maschinen KSA 370 Automat Pohon
vývodový hřídel
Potřebný výkon traktoru
cca 28 kW
Otáčky vývodového hřídele
420 – 450 ot/min
Maximální průměr kmene
370 mm
Délka štípání
200 – 600 mm lze nastavit
Délka lišty řetězové pily
400 mm
Lišta pily / řetěz
3/8" / 1,5 / 57 TG
Zásoba oleje
50 l
Výkon
4 – 6 prostor. m / h
Délka dopravníku
3500 mm
Nakládací výška dopravníku max. 2700 mm Transportní poloha
2820 x 1200 x 2220 mm
Hmotnost
810 kg
Štípací síla
9t
Transport
Tříbodový závěs
23
Ke štípacímu stroji KSA 370 Automat je použit zásobník pro uložení a podávání 4 m dlouhých polen. Štípací stroj je na manipulačním skladě umístěn pod přístřeškem. Jeho pohon je zajištěn vývodovým hřídelem od elektromotoru. Tento štípací stroj může být také nesen na tříbodovém závěsu traktoru a může být poháněn vývodovým hřídelem z traktoru. Výhodou tohoto stroje je obzvláště tichý provoz díky použití řetězové pily na krácení, vysoký výkon hydraulického čerpadla 45 l/min, který zaručuje vysokou rychlost štípání. Dvě hydraulické pumpy, oddělené olejové okruhy. První pro štípací píst 45 l/min a druhý pro řezací agregát a hydraulický podávací pás 30 l/min. Další výhodou je stop páka pro přerušení štípání pro vyšší bezpečnost a multifunkční ovládací páka pro 4 pracovní kroky. (http://www.simek.eu/static/dokumenty/prospekty/bgu_profiprogram _rezaci_a_stipaci_stroje_navijaky.pdf)
Obr. 7: Dopravník poštípaného dříví.
24
Obr. 8: Štípací stroj KSA 370 Automat se zásobníkem na dříví
Obr. 9: Umístění štípacího stroje na manipulačním skladě ŠP
25
4. Materiál a metodika Před veškerým měřením byla nejprve vyrobena bedna o objemu 5 prm. Tato bedna měla nahradit při měření velký kontejner a částečně svými rozměry simulovat traktorovou vlečku. Takto bylo rozhodnuto po domluvě s vedoucím polesí Ing. Jakubem Zapletalem.
Obr. 10: Dřevěná bedna o objemu 5 prm.
4.1 Štípání Dříví na Školním polesí Valšovice bylo na manipulační sklad dopravováno z odvozních míst v lese odvozní soupravou. Měřené dříví bylo prodáváno jako dříví listnaté tvrdé. Toto dříví většinou obsahovalo dříví Buku lesního (Fagus sylvatica) a Dubu zimního (Quercus petraea). Jako příměs se vyskytovalo dříví jiných listnatých dřevin s tvrdým dřevem. Jako jsou Trnovník akát (Robinia pseudoacacia) a Habr obecný (Carpinus betulus). Dopravované dříví bylo ve formě surových kmenů. Tyto kmeny byly rozmanipulovány pomocí ruční řetězové motorové pily na kusy o délce maximálně 4 metry a tloušťce maximálně 370 mm. Tyto kusy dříví byly pomocí čelního nakladače umístěny na zásobník dříví. Tento zásobník přivedl dříví až k pásovému dopravníku, který dříví přesunul do štípacího stroje. Zde bylo dříví naštípáno a nakráceno na polena o délce 350 mm. Dříví se nejprve posunulo dopravníkem až po nastavitelnou zarážku (200 – 600 mm), která určovala délku polen. Poté bylo dříví přeřezáno řetězovou pilou a tento kuláč o požadované délce se gravitačně přemístil do štípacího prostoru a byl 26
rozštípnut. Toto štípání probíhalo pomocí přímočarého hydromotoru, který tlačil kuláč proti štípacímu klínu. Takto došlo k rozštípnutí na 2 až 4 štěpiny. Při malém průměru polena bylo ponecháno v celku bez rozštípnutí. Tyto štěpiny byly ze štípacího prostoru transportovány pásovým dopravníkem do připravené bedny o objemu 5 prm. Bedna byla naplněna a horní část byla pracovníky školního polesí manuálně zarovnána stejně jako při prodeji buďto v kontejneru popřípadě traktorové vlečce.
4.2 Zjišťování objemu rovnaného dříví Toto naštípané dříví bylo manuálně z této bedny přemístěno ven a poté narovnáno do rámu o rozměrech 2 m x 1,20 m x 0,30 m. Toto dříví bylo urovnáno jednou osobou. Dříví bylo rovnáno do výšky zhruba 1 m. Při tomto rovnání dříví byly měřeny pouze polena o délce 350 mm. Což je střední délka vyráběného palivového dříví na Školním polesí ve Valšovicích. Ostatní polena rozlišných délek (abnormální polena) byla měřena zvlášť v posledním rámu a jejich délka byla zjištěna aritmetickým průměrem. Vždy byl naplněn rám až po výšku 1 m, popřípadě u posledních rámů, vždy číslo 5 a 6, byly polena zarovnána do určité výšky (méně jak 1 m). U každého z těchto rámu byl změřen objem rovnaného dříví v prostorových metrech.
Vrov = h · š · d [prm] (Vrov = objem rovnaného dříví, h = výška hráně, š = šířka hráně, d = délka polen)
4.3 Zjišťování objemu dříví volně sypaného dříví 4.3.1 Vytvoření snímků pro analýzu obrazu U každého jednotlivého rámu byla z obou stran pořízena fotografie. Rámy s rovnaným dřívím byly fotografovány z konstantní vzdálenosti 3 metrů ze stativu. První dvě bedny tedy 12 rámů byly foceny kompaktním digitálním fotoaparátem Cannon PowerShot A520 a zbylé 4 bedny tj. 24 rámů byly foceny digitálním fotoaparátem Olympus SP – 600UZ. Ke každé bedně bylo pořízeno 12 fotografií. Tyto fotografie byly postupně předávány do biometrické laboratoře na Ústavu hospodářské úpravy lesa.
27
4.3.2 Metodika stanovení přepočtových koeficientů na snímcích hrání štípaných polen (Mazal, 2013) Snímky pořízené v terénu byly zpracovány v programu NIS-Elements AR, v.2.30 (program pro analýzu a zpracování obrazu) v Biometrické laboratoři LDF MENDELU v Brně. Zpracování spočívalo v následujících krocích: Byl otevřen příslušný snímek hráně štípaného dříví ve formátu *. jpg (viz obr. 11). Tento snímek představoval v uvedeném systému výchozí barevný obraz.
Obr. 11: Výchozí barevný obraz Byla vygenerována tzv. maska snímku (viz obr. 12). Maska omezuje měřenou plochu snímku (obrazu). Veškerá další měření probíhají jen na ploše vymezené maskou. Maska je v použitém programu editována editorem binárního obrazu a v této práci představuje obrazec polygonálního tvaru (pravidelný nebo nepravidelný čtyřúhelník pětiúhelník), který v zásadě kopíruje tvar čela zobrazené hráně.
28
Obr. 12: Zobrazení masky na výchozím barevném obrazu Postupem zvaným prahování (thresholding) byl vygenerován hrubý binární obraz čel štípaných polen na snímku hráně v rámci masky (včetně kůry, pokud byla na snímku zachycena). (viz obr. 13). Binární obraz vzniká segmentací barevného obrazu a je na barevný obraz přiložen jako samostatná vrstva.
Obr. 13: Hrubý binární obraz čel štípaných polen
29
Prostředky zpracování obrazu (image processing) byl původní neupravený binární obraz vyčištěn a upraven, až jeho výsledná podoba respektovala tvar jednotlivých čel štípaných polen, včetně kůry (viz obr. 14). Použité transformace představovaly úpravu kontrastu a zaostření (vyhlazení) barevného obrazu, binární čištění, uzavření děr a morfologickou separaci binárního obrazu. Vždy byl používán i binární editor k finální manuální úpravě binárního obrazu. Použití tohoto editoru je tím častější, čím mají původní barevné snímky nižší rozlišení.
Obr. 14: Upravený binární obraz jednotlivých čel. Výše uvedenými prostředky byly změřeny plošky binárního obrazu jednotlivých čel (viz obr. 14 - zelené plošky) a současně byla změřena plocha masky. Výše uvedené veličiny byly měřeny v pixelech (pixel – nejmenší částečka příslušného obrazu). Systém pak vypočetl poměr mezi sumou plošek obrazů čel štípaných polen a plochou masky. Výsledná hodnota tohoto poměru je nazývána přepočetním koeficientem pro příslušný měřený snímek. Naměřená data byla exportována do tabulkového kalkulátoru MS Excel, kde proběhlo další zpracování.
30
4.3.3 Vlastní výpočty převodních součinitelů rovnaného a sypaného štípaného dříví Po obdržení dat z biometrické laboratoře bylo nutno tato data dále zpracovat. Ke zpracování těchto dat byl použit program OpenOffice.org Calc a Statistica 10. Naměřené koeficienty byly seřazeny podle jednotlivých beden a označeny podle jednotlivých rámů. Následně byl vypočítán aritmetický průměr převodních čísel pro rovnané dříví pro daný rám, a to z fotografií ze přední strany rámu a zadní strany rámů. U rámů nedostatečně plných zhruba do 50 cm výšky nebylo převodní číslo v biometrické laboratoři zjišťováno. Pro konkrétní výpočet bylo použito převodní číslo získané z aritmetického průměru převodních čísel rámů pro danou bednu. Tímto převodním číslem byl vynásoben pouze ten rám, kterého se to týkalo. Většinou se jednalo o poslední rám. I když při měření 4. a 5. bedny byl koeficient měřen na všech fotografiích. Pouze u posledního rámu byla měřena pouze jedna fotografie z důvodu nestejné roviny čel štěpin a polen. Po tomto výpočtu se jednotlivá převodní čísla pro daný rám vynásobila objemem rovnaného dříví sestaveného pro daný rám. Tímto postupem byl zjištěn skutečný objem dříví v plm pro daný rám. Tento výpočet byl použit i pro ostatní rámy rovnaného dříví. Skutečné objemy jednotlivých rámů jedné bedny se sečetly do jednoho. Takto byl vypočítán skutečný objem dříví pro danou bednu. Poté se tento skutečný objem vydělil 5 prm. K – převodní koeficient
K=
Vsk V
Vsk – objem skutečný V – objem ložného prostoru bedny
31
5. Výsledky Podle již zmíněné metodiky práce bylo naměřeno 6 beden o objemu 5 prm. Z každé bedny bylo vyfotografováno 6 rámů z obou stran a z těchto fotografií byl zjištěn koeficient rovnaného dříví pro jednotlivé rámy. Tab. 11: Naměřená převodní čísla pomocí analýzy obrazu pro rovnané dříví číslo rámu 1 2 3 4 5 6 Σ průměr bedny Celkový průměr
1 0,724 0,737 0,736 0,726 0,717 N 3,639 0,728
číslo bedny 3 4 0,746 0,735 0,760 0,749 0,730 0,742 0,739 0,747 0,718 0,730 N 0,729 3,693 4,431 0,739 0,739 0,734
2 0,713 0,717 0,744 0,761 0,738 N 3,671 0,734
5 0,738 0,743 0,732 0,709 0,690 0,711 4,324 0,721
6 0,774 0,756 0,745 0,736 N 0,712 3,724 0,745
Z tabulky naměřených převodních čísel vyplívá, že hodnoty těchto čísel nabývaly hodnot od 0,690 až po 0,774. V některých buňkách je uvedeno písmeno N. Tyto rámy nebyly měřeny pomocí analýzy obrazu z důvodu nízkého objemu. U těchto rámů byl k výpočtu použit průměrný koeficient dané bedny. Výsledný koeficient činil 0,734. U každého rámu byl také zjištěn počet polen. Tab. 12: Naměřené počty polen jednotlivých rámů a beden. číslo rámu 1 2 3 4 5 6 Σ průměr bedny Celkový průměr
1 232 238 250 239 186 52 1197 200
číslo bedny 3 4 224 247 201 220 220 204 259 174 243 96 60 189 1207 1130 201 188 1227 ks
2 234 228 234 244 160 119 1219 203
5 213 223 201 253 204 197 1291 215
6 239 227 286 295 75 197 1319 220
Naměřené počty polen v jednotlivých bednách nabývaly hodnot od 1130 do 1319. Z těchto počtů lze usoudit,že čím vyšší je toto číslo, tím menší průměr mají polena. 32
Tab. 13: Naměřené koeficienty pro dříví sypané. bedna 1 2 3 4 5 6 Σ průměr
skut. Objem [m3] 2,657 2,613 2,561 2,821 2,643 2,611 15,905 2,651
koeficient 0,531 0,523 0,512 0,564 0,529 0,532 3,191 0,532
Z koeficientů pro dříví rovnané do rámů byly zjištěny hodnoty skutečných objemů v jednotlivých rámech. Z těchto hodnot skutečných objemů poté byly vypočítány hodnoty koeficientů pro dříví volně sypané do nádoby. Koeficient pro prostorový metr sypaný nabýval hodnot od 0,512 do 0,564. Výsledný koeficient byl vypočítán jako aritmetický průměr z jednotlivých beden. Výsledný koeficient tak činil 0,532. Směrodatná ochylka tohoto koeficientu byla 0,0179 a medián byl 0,526. Z tabulky také vyplývá, že do jedné bedny bylo v průměru naštípáno 2,651 m3 dříví. Směrodatná odchylka těchto dat činila 0,0896 a medián byl 2,628m3. Z uvedených statistických veličin vyplývá, že 95 % hodnot padne do rozmezí 2,8302 – 2,4718 a prakticky žádná hodnota objemu nebude menší než 2,3822 a větší než 2,9198. Z rozdílu mezi mediánem a aritmetickým průměrem můžeme usoudit že tento soubor není výrazně ovlivněn extrémními hodnotami.
skutečný objem dříví [plm]
Závislost skutečného objemu na počtu polen 2,85 2,8 2,75 2,7 2,65 2,6 2,55 2,5 2,45 2,4 1100
f(x) = 0x + 3,64 R² = 0,38 skut. Objem
1150
1200
1250
1300
1350
počet polen [ks]
Obr. 15: Graf závislosti skutečného objemu dříví na počtu polen. 33
Podle uvedeného grafu lze říci, že s rostoucím počtem polen se snižuje skutečný objem dříví v dané bedně. Z toho vyplívá stejně klesající trend pro koeficient, který klesá s rostoucím počtem polen v dané bedně. Čím větší byl počet těchto polen v jedné bedně, tím měla tato polena menší průměr. Podle Pearsonova korelačního koeficientu -0,4743 lze říci, že mezi počtem polen a skutečným objemem je statisticky významná závislost.
Graf velikosti koeficientů 0,57
0,564
0,56 0,55
koeficient
0,54
0,531
0,53
0,529
0,532
0,523
0,52
koeficient Průměr (% SERIESNAME)
0,512
0,51 0,5 0,49 0,48 1
2
3
bedna
4
5
6
Obr. 16: Graf velikosti koeficientů Graf velikosti se zobrazenou přímkou střední hodnoty. Graf znázorňuje velikost jednotlivých koeficientů v porovnání se střední hodnotou.
34
Závislost koeficientu na počtu abnormálních polen 0,57 0,56 0,55 koeficient
0,54 0,53
koeficient Lineární (koeficient)
0,52 0,51 0,5
f(x) = 0x + 0,51 R² = 0,18
0,49 0,48 40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
počet abnormálních polen
Obr. 17: Graf závislosti počtu abnormálních polen na velikost koeficientu Z uvedeného grafu vyplývá závislost, čím více abnormálních polen, tím vyšší koeficient.
35
6. Diskuse Jelikož práce s podobným zaměřením byly již zpracovávány, lze výsledky získané v předkládané bakalářské práci porovnat s výsledky jiných autorů. Metodika předkládané bakalářské práce byla ve srovnání s metodikou uváděnou Bartošem (2009) významně pozměněna. Hlavní změnou byl způsob zjišťování převodního koeficientu. Změna spočívala v použití bedny o objemu 5 prm oproti Bartošovi (2009), který měřil data s pomocí kontejneru. Pro zjištění koeficientu jako takového použil uvedený autor jinou metodiku v tom, že měřil vstupní objem jednotlivých kusů. Poté nebyl problém koeficient pro sypané dříví stanovit. V jeho práci byla taktéž použita analýza obrazu, ale výsledky byly použity jenom ke zjištění objemu rovnaného dříví. Tyto výsledky se na koeficientu pro dříví volně sypané, nijak nepodílely. Jeho hodnoty pro koeficient rovnaného dříví 0,725 se liší o 0,009. Tento rozdíl může být způsoben například tím, že Bartoš neprováděl focení z obou stran. Koeficient pro dříví volně sypané 0,524. Rozdíl mezi těmito dvěma čísly je 0,008. Tento rozdíl může být způsoben jak menší nádobou, která byla použita při zpracování předkládané bakalářské práce, tak tím, že Bartoš (2009) měřil všechny délky polen a vytvářel z nich průměr. Také může tato hodnota koeficientu pro dříví rovnané způsobena mnou, neboť jsem na rovnání dříví měl čas. Také tento rozdíl může být způsoben již zmíněnou analýzou obrazu. Porovnání výsledků dasažených v bakalářské práci s výsledky dalších autorů Při porovnání výsledků dasažených v bakalářské práci s výsledky dalších autorů lze konstatovat. Podle Doporučených pravidel pro měření a třídění dříví 2008 byly zjištěny 2 koeficienty. Koeficient pro dříví rovnané 0,85 a koeficient pro dříví volně sypané 0,50. Jak již bylo zmíněno, koeficient rovnaného dříví lze ovlivnit do určité míry svou vlastní snahou, a také je možné, že metodika byla úplně jiná a měření tedy probíhalo úplně jinak. S koeficienty v tabulce č. 4 se výsledky shodují. S ostatními zjištěnými koeficienty se výsledky v předkládané práci neshodují. Ostatní zjištěné koeficienty se pro dříví rovnané pohybují od 0,54 do 0,74. Nejvíce se k výsledkům předkládané práce blíží svými výsledky Bartoš (2009) a Progles s.r.o. Jejich koeficienty pro rovnané dříví nabývali hodnot 0,74 u Progles s.r.o. a u Bartoše (2009) 0,725. Sladký (2002) uvádí koeficient pro rovnané dříví rovnající se koeficientu, který uvádí Dřevo-produkt SV 36
spol. s r.o. Jeho hodnota je 0,7. Tyto rozdíly mohou být způsobené jinou metodikou zjišťování koeficientu práce. Hlavními faktory jsou délka polen, dřevina, průměr polen, způsob zjišťování koeficientu a velikost ložného prostoru. Jak můžeme vidět na výsledcích Bartoše (2009), který měřil svůj koeficient na kontejneru o objemu 14,54 m 3 a měřil různé délky polen vychází jeho koeficient mírně nižší. Ostatní koeficienty pro dříví volně sypané do nádoby nabývaly hodnot od 0,41 do 0,524. Koeficienty od Sladkého (2002) a Dřevo-produktu SV spol. s r.o. byly mezi sebou podobné, a to u Sladkého 0,41 a u Dřevo-produktu 0,42. Progles s.r.o. stanovil koeficient na hodnotu 0,46. Tyto hodnoty jsou výrazně nízké oproti zjištěnému koeficientu v předkládané bakalářské práci. Tento rozdíl bude tvořen nejspíše, již zmíněnou rozlišnou metodikou zjišťování těchto koeficientů. Jediný Bartoš (2009) se svými výsledky (0,524) liší málo, a to o 0,008. Lesy Vysoké mýto udávají pouze koeficient na přepočet prostorových metrů sypaných na prostorové metry rovnané s hodnotou 0,85. Tento koeficient je výrazně vyšší oproti koeficientu zjištěnému v předkládané bakalářské práci. Tento rozdíl může být způsoben transportem dříví do ložného prostoru, protože Lesy Vysoké mýto sami udávají způsob nakládání pomocí nakladače. Použitelnost dosažených výsledků pro provozní praxi: Koeficient pro rovnané dříví lze použít při prodeji štípaného palivového dříví, které se na ŠP Valšovice prodává i rovnané na paletách. Koeficient pro dříví volně sypané. Tento koeficient lze s jistotou použít pro kontejner, protože kontejner má hladké stěny bez vyztužení. Horší bude použití tohoto koeficientu u traktorové vlečky. Tato vlečka nemá hladké vnitřní stěny, proto hrozí snažší vzpříčení polena. Uvnitř této vlečky jsou i vzpěry, které zase snižují použit tohoto koeficientu. Návrh k pokračování této práce a rozšíření o ekonomickou analýzu. První by bylo dobré rozšířit měření současného typu o ostatní délky polen k vyšší přesnosti koeficientu. Dále by se mohl změřit koeficient zvlášť pro traktorovou vlečku, u které bude tento koeficient nižší díky nerovným vnitřním stěnám. S výhledem uspořádání rozšířeného skladu, kdyby naštípané dřevo mělo být uskladněno 37
na hromadách a bylo by do kontejneru, popřípadě traktorové vlečky nakládáno pomocí nakladače, měl by koeficient být změřen znovu. Takto nakládané dříví bude mít rozdílný koeficient oproti koeficientu zjištěnému v předkládané bakalářské práci. Pokud by nebyl změřen, mohlo by docházet ke vzniku nepřesností v evidenci prodaného dříví, a to by vedlo ke vzniku přebytků či manka na manipulačním skladě. Pro vypracování ekonomické analýzy by bylo dobré zjistit všechny náklady na provoz a stáhnout je k výrobě jednoho prostorového metru palivového dříví. Dalším krokem ekonomické analýzy by mohlo být zhotovení časového snímku při štípání surových kmenů různých dimenzí. K tomuto by bylo vhodné měřit i spotřebu elektrické energie, která pohání elektromotor štípacího stroje. Změření výkonnosti tj. zjištění počtu vyrobených prostorových metrů palivového dříví za směnu. Z tohoto pozorování poté zkusit navrhnout vylepšení. K tomu zjistit náklady na toto vylepšení a poté i návratnost této investice.
38
7. Závěr V bakalářské práci byly zjištěny koeficienty pro rovnané dříví a koeficienty pro dříví volně sypané z pásového dopravníku do kontejneru. Tato měření byla provedena pro střední délku polena 350 mm. Průměrný koeficient pro rovnané dříví byl zjištěn pomocí analýzy obrazu s výsledkem 0,734. Koeficient pro dříví volně sypané do kontejneru byl zjištěn pomocí jednotlivých koeficientů pro rovnané dříví a jeho výsledek byl 0,532. Při tomto měření byl zjištěn i průměrný počet polen v jedné bedně, a to 1227 kusů. Tímto měřením byly zjištěny také různé další veličiny, které ovlivňují koeficient volně sypaného dříví. A to počet polen a počet abnormálních polen. Z uvedeného lze formulovat předběžné (orientační) doporučení pro provozní praxi např. v tom, že šablonovité použití stávajících převodních čísel může vést k relativně vysokým nepřesnostem ve zjišťování skutečného objemu dříví a že je proto vhodné k tomuto převodu využít tato zjištěná převodní čísla. To vše za předpokladu použití kontejneru, popřípadě jiné podobné nádoby o velikosti minimálně 5 prm, u které je jistota přesnosti tohoto převodního čísla. Dalším předpokladem je použití pásového dopravníku na přemístění dříví do této nádoby. Díky použití těchto převodních čísel by mělo dojít ke zpřesnění a zkvalitnění evidence prodaného palivového dříví.
39
8. Summary The aim of this thesis was refined to the records sold firewood. This record dependents on the size of the coefficient for the loose-fill firewood to container or tractor trailer. For this measurement was made container of 5 m3. This container was always filled with a supply of wood in a container or tractor siding. Wood was then stacked in a frame. This frame was photographed from both sides. The coefficient of chopped stacked firewood was determined, by the use image analysis. Actual volume in the individual frame was calculated, by means of coefficient of copped stacked firewood. The sum of the actual volumes of the individual frames was identified the actual total volume of 5 m 3 container. Consequently, the proportion of the actual volume of firewood and container volume was found conversion coefficient for splitting loose-fill firewood. This coefficient was observed for logs 350 mm long. The average coefficient of wood stacked was detected 0,734, the average rate for loose-fill wood was calculated with the result of 0.532. The above can be formulated preliminary (tentative) recommendations for operational practice such that stereotyped using existing coefficent numbers can lead to relatively high inaccuracy in determining the actual volume of wood and it is therefore appropriate for, this conversion was using coefficients which was found out this thesis. This is all assuming the use of container, or other similar container about the size of at least 5 m3, in which the security accuracy of this conversion numbers. Another prerequisite is the use of a conveyor belt to the transfer firewood into this container. Using these conversion numbers should lead to more accurate and better records sold firewood.
40
9. Literární zdroje ANTOŇŮ, P., 2012. Analýza produktivity štípaček s dopadem na návrh norem spotřeby času na Školním polesí Valšovice. Brno, Mendelova univerzita v Brně, 85 s. BARTOŠ, L., 2009. Technicko ekonomická analýza výroby štípaného dříví na ŠP Valšovice. Brno, Mendelova univerzita v Brně, 49 s. EBERT, H.-P., 2007. Topení dřevem ve všech druzích kamen. 1. české vyd. Ostrava, Hel, 159 s. Kompletní katalog ČR a SR POSCH, 2013. Kol. autorů, 2007. Doporučená pravidla pro měření a třídění dříví v České republice 2008. 2. aktualizované vyd. Praha, Lesnická práce, 147 s. Kol. autorů, 2011. Zpráva o stavu lesa a lesního hospodářství české republiky v roce 2011. Praha. Ministerstvo zemědělství, 138 s. KURIC, P., 2005. Technicko – ekonomické zhodnocení štípacího adaptéru WS 800. Brno, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 50 s. MAZAL, P., 2013. Metodika stanovení přepočtových koeficientů na snímcích hrání štípaných polen. Brno, Mendelova univerzita v Brně, 1 s. NERUDA, J., SIMANOV, V., 2010. Technika a technologie v lesnictví. 1. dotisk. Brno, Mendelova univerzita v Brně, 324 s. NESNÍDAL, A., 2005. Zhodnocení konstrukčních a užitných parametrů strojů štípacích strojů systému Posch pro výrobu palivové hříví. Brno, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 104 s. PĚGŘÍM, M., 2011. Analýza trhu palivového dříví v České republice. Brno, Mendelova univerzita v Brně, 66 s. SIMANOV, V., KOHOUT, V., 2004. Těžba a doprava dříví. 1. vyd. Písek, Matice lesnická, 411 s.
41
SLADKÝ, V., a kol., 2002. Obnovitelné zdroje energie – fytopaliva. Praha, Výzkumný ústav zemědělské techniky, 55 s. ŠMELKO, Š., a kol., 2003. Meranie lesa a dreva. Zvolen, Ústav pre výchovu a vzdělavanie pracovníkov lesného a vodného hospodárstva, 239 s. TAXONIA CZ s.r.o., 2011. Textová část – Lesní hospodářský plán. Olomouc, Taxonia CZ s.r.o.,
Elektronické zdroje: Dřevoprodukt, s.r.o., Měření palivového dříví, [online] citováno 29. dubna 2013. Dostupné na World Wide Web:
. Flexweb.cz, Štípačky westech, [online] citováno 29. dubna 2013. Dostupné na World Wide Web: . Flexweb.cz, Štípačky westech, [online] citováno 29. dubna 2013. Dostupné na World Wide Web: . Husqvarna, návod k obsluze, [online] citováno 5. května 2013. Dostupné na World Wide Web: . KOLMAN, Palivové dřevo, [online] citováno 29. dubna 2013. Dostupné na World Wide Web: . KUBALEK,V., Kuželový štípač dřeva, [online] citováno 29. dubna 2013. Dostupné na World Wide Web: . KUBALEK,V., Kuželový štípač dřeva, [online] citováno 29. dubna 2013. Dostupné na World Wide Web: .
42
Městské lesy Vysoké mýto, spol. s r.o., Ceník palivového dříví, [online] citováno 29. dubna 2013. Dostupné na World Wide Web: . Progles, s.r.o., Měrné jednotky, [online] citováno 29. dubna 2013. Dostupné na World Wide Web: . Volvo stavební stroje czech s.r.o., specifikace, [online] citováno 29. dubna 2013. Dostupné na World Wide Web: .
43
