Vo všetkých sférach vo svete, v strojárstve, stavebníctve, lesníctve a poľnohospodárstve, sa čoraz viac zavádzajú mechanizačné a automatizačné prvky. Ich aplikáciou sa dosahuje vyšší stupeň mechanizácie, znižovanie ekonomických nákladov, vyššia presnosť prác a znižovanie potreby ľudskej sily. Na druhej strane je však stále výhodné, a to hlavne pri prácach v teréne, zachovať určité percento ľudskej činnosti. Možno teda konštatovať, že mechanizácia predstavuje takú etapu rozvoja výroby, ktorá je charakterizovaná zavádzaním strojovej techniky, mechanizmov a čiastočne automatizačných prvkov s jediným cieľom, a to nahradiť ťažkú a zložitú ručnú prácu za strojovú.

Proces výroby dreva pozostáva z niekoľkých základných fáz, medzi ktoré možno zaradiť aj sústreďovanie dreva, ktoré sa podľa mnohých autorov zaraďuje a považuje za najdôležitejšiu fázu výroby. Je to práca v značnej miere ovplyvnená terénnymi podmienkami, čomu je nutné prispôsobovať, respektíve meniť zvolenú technológiu a pracovný postup. Okrem iného je to preto, že sa musí prekonať veľa prekážok s ťažkým bremenom, pričom sa často poškodzuje porast, vznikajúci podrast a narušením pôdy vlečeným drevom vzniká tzv. ťažbovo-dopravná erózia. Počas celého vývoja lesnej ťažby a následnej dopravy dreva (drevnej hmoty) sa postupom času vyvinulo mnoho technológií a postupov, ako získať vyťaženú drevnú hmotu z porastu na určené miesto. Nie všetky však možno uplatniť v prevažne horských oblastiach, kde sa nachádza väčšina porastových zásob lesov Slovenska. Vyžaduje si to nie málo pracovnej činnosti, a to hlavne strojovou technikou, mechanizmami a čiastočne ľudskými silami. Ekonomické požiadavky si vynútia vysoký podiel mechanizovaných lesníckych prác pri zabezpečovaní drevnej suroviny, obnove, výchove a ochrane lesných porastov, ako aj pri zveľaďovaní nezastupiteľných a pre tvorbu zdravého životného prostredia nutných funkcií, ktoré je les ako jediný ekosystém schopný vytvárať. Rozpor medzi ekonomickým a ekologickým prístupom k riešeniu týchto problémov je zrejmý najmä v ťažbovo-výrobnom procese. Zavedenie výkonných, ale súčasne ťažkých strojov náročných na technologickú prípravu pracovísk do sústreďovania dreva má za následok poškodzovanie lesného prostredia, či už formou nevhodných výchovných a obnovných zásahov, alebo poškodzovaním pôdy a porastov. Zvlášť nepriaznivo sa účinky použitia strojov pri obhospodarovaní lesov prejavujú na stanovištiach, ktoré sú rôznym spôsobom extrémne (pôdne, klimatické pomery, veľký sklon ap.), a preto sú na narušenie prirodzeného stavu prostredia mimoriadne citlivé. Najvyššie zastúpenie majú takéto stanovištia v horských terénoch a oblastiach, preto je problematika správneho spôsobu hospodárenia v nich osobitne významná. Pri voľbe spôsobu dopravy dreva od pňa na odvozné miesto môže lesný hospodár v súčasnosti voliť niektorý z nemechanizovaných (ručne, animálnou silou) alebo mechanizovaných spôsobov (rôznymi typmi prenosných a samohybných navijakov, kolesovými a pásovými traktormi, lesníckymi kolesovými traktormi, lanovkami), prípadne ich kombináciou. Medzi najšetrnejšie technologické princípy ťažbového výrobného procesu v lesnom hospodárstve patrí popri vrtuľníkovom sústreďovanie dreva lanovými dopravnými zariadeniami (lesníckymi lanovkami). Skúsenosti lesníckej prevádzky, ako aj výsledky rôznych výskumných prác potvrdzujú, že z hľadiska ochrany prírodného prostredia je použitie lanoviek na sústreďovanie dreva najvýhodnejšie zo všetkých bežne používaných mechanizovaných spôsobov. Napriek tejto skutočnosti je podiel dreva sústredeného lanovkami na Slovensku nízky, nezodpovedajúci súčasným potrebám.

Lesnícke lanovky ponúkajú výkonný, pritom dostatočne šetrný spôsob sústreďovania dreva. Z literárnych prameňov možno povedať, že Slovensko v povojnových rokoch patrilo k priekopníkom lanového sústreďovania dreva v Európe. Následným zavádzaním kolesovej techniky na jednej strane a pod ekonomickým tlakom na strane druhej sa uprednostnili v sústreďovaní dreva pozemné dopravné prostriedky. Situácia pretrváva dodnes, to znamená, že súčasný stav sústreďovania dreva lanovkami nie je v súlade s potrebami lesného hospodárstva ani s terénnymi podmienkami (hlavný prípad lesných horských porastov). Prehlbovanie poznatkov týkajúcich sa všetkých zložiek lesného porastu (pôda, flóra, fauna, klimatické pomery a pod.) zabezpečí zvýšenie kvality hospodárenia s daným prostredím. Udržanie a zlepšenie biologickej hodnoty lesného fondu a produkčnej schopnosti lesov tak, aby okrem produkcie dreva zabezpečovali aj ostatné verejnoprospešné funkcie a pôsobili ako základný faktor tvorby životného prostredia, je jedným z problémov, ktoré v súčasnosti treba v lesnom hospodárstve riešiť.

Z praxe zaužívaných kategórií strojov uvádzame lanový žeriav, používaný pri pracovných činnostiach, ktoré súvisia so sústreďovaním dreva (obr.1). Jeho konštrukčné riešenie je také, že umožňuje efektívne pracovať aj tam, kde klasické lanovky začínajú byť nerentabilné z dôvodu veľkej vzdialenosti približovania. Lanovky sú navyhnutnými pomocníkmi nielen lesníckych subjektov, ale aj špecializovaných stavebných firiem. Ako transportné lanovky sa zúčastnili na stavbách mnohých horských chát, lyžiarskych lanoviek a vlekov, prípadne špeciálnych stavbách, ako napríklad mosta cez záliv v Dánsku.

 Obr. 1 Práca s lesníckou lanovkou

Výrobcovia týchto lesníckych zariadení sa popri výrobe lanovkových zariadení uplatniteľných v lesníctve zameriavajú na výrobu nasledujúceho sortimentu:

• lanové dopravné zariadenia,
• lanovkové vozíky (klasické aj motorové),
• transportné jednolanové lanovky,
• príslušenstvo k lanovkám,
• protilavínový ochranný systém.

Týmto modelom sa vybrané firmy zameriavajú najmä na lesnícke lanovkárske lokality, ktorých ťažisko prác sa nachádza v nedostupných horských oblastiach. Na základe vstupných parametrov ťažných síl a rýchlostí sa odporúčajú adekvátne veľkosti dopravovaných bremien v sústreďovaní dreva. Prednosťou koncepcie týchto lanoviek je maximalizácia využitia gravitačnej energie na dopravu nákladov po lanovej dráhe smerom nadol, čo je typické pre lesné hospodárstvo v alpských krajinách, pretože spevnené odvozné cesty tu vedú spravidla dolinami.

Konštrukcia a technické parametre lanového navijaka

Základom všetkých lanových navijakov je najčastejšie saňový podvozok zvarený z oceľových profilov (obr. 2). Navijak však možno osadiť aj na pásový podvozok, čím sa stáva mobilnejším. V prednej časti je uchytený bubon navijaka s náhonovou skriňou. Za ním sa nachádza pohonné ústrojenstvo, t. j. dieselový spaľovací motor s výkonom 44, prípadne 55 kW.

 Obr. 2 Navijak Wyssen W-40

Prenos hnacej sily je možné uskutočniť buď prostredníctvom hydrostatickej, alebo mechanickej transmisie. Hydrostatická sa skladá s axiálneho piestového hydrogenerátora s variabilným objemom dodávanej tlakovej kvapaliny, z konštantného piestového hydromotora a ostatných častí typických pre hydraulickú sústavu. Mechanická transmisia je riešená 6-stupňovou prevodovkou s hydrodynamickou spojkou.

Lanovka je vybavená dvojakými pracovnými brzdami. Špecifikom lanoviek je u niektorých výrobcov tzv. vzduchová brzda. Je to v podstate rotor s lopatkami poháňaný od bubna navijaka prevodom do rýchla. Brzdný účinok sa dosahuje odporom vzduchu proti rýchlo sa otáčajúcemu rotoru pri odvíjaní lana spôsobeným vozíkom s nákladom idúcim nadol. Odpor vzduchu je navyše možné regulovať mechanicky ovládanými klapkami na kryte rotora (obr. 3). Toto riešenie je veľmi výhodné najmä pri sústreďovaní nadol na dlhé vzdialenosti, pretože vzduchová brzda väčšinou vyvinie dostatočnú energiu na ubrzdenie nákladu pod vozíkom. Tým sa šetrí druhé, bubnové brzdové ústrojenstvo, ktoré je umiestnené vnútri bubna. Slúži najmä na jeho úplné zastavenie.

 Obr. 3 Vzduchová brzda

Bubon navijaka v prednej časti pojme podľa priemeru až 3 250 m lana (pri priemere 9 mm). Štandardne sa používa 11 mm valcované lano s maximálnou dĺžkou 2 030 m. Veľký spodný priemer bubna zaručuje pomerne malý ohyb ťažného lana aj v najspodnejších vrstvách, čím sa predlžuje jeho životnosť. Parametre ťažnej sily a navíjacích rýchlostí uvádzame v tabuľke 1.

Tab. 1 Ťažná sila a rýchlosť navíjania

Lanovkové vozíky

K lanovke sa štandardne dodávajú vlastné lanovkové vozíky. Všetky sú diaľkovo ovládané, vybavené mikroprocesorom ovládajúcim všetky funkcie vozíka. Riadiaca jednotka takisto zabezpečuje zastavenie vozíka zaistením čeľustí v prípade pretrhnutia ťažného lana, resp. prekročenia max. naprogramovanej rýchlosti. Vozíky sú vysokouniverzálne, použiteľné aj na iných lanovkách, resp. s iným počtom lán.

Pri lanovke vybraného typu (W-40) sa používa lanovkový vozík (obr. 4), vyhotovenie je určené na dlhé trasy. Je vybavený štyrmi pojazdovými kladkami veľkého priemeru kvôli šetreniu nosného lana a uľahčeniu prejazdu cez priechodné podpery. Kladky zároveň poháňajú malý hydrogenerátor hydraulického systému vozíka. Pracuje s maximálnym tlakom 10 MPa a ovláda čeľuste nosného a ťažného lana. Použitím vysokopevnostnej ocele sa dosahuje na vlastnú hmotnosť, okolo 320 kg, relatívne veľká nosnosť – až 4 tony.

Ako príslušenstvo vozíka je možné namontovať motorové vysúvanie ťažného lana, pretože pri dlhších trasách je vyťahovanie fyzicky veľmi náročná práca, aj v prípade, že navijak stojí na hornom konci trasy. Na približovanie v plnom závese možno zaradiť na nosné lano dva totožné vozíky spojené ťažnou tyčou. Ovládajú sa potom spoločne jednou povelovou rádiostanicou.

 Obr. 4 Lanovkový vozík HY 3

Príslušenstvo

Bubon s nosným lanom: k lanovke je potrebné nosné lano, skladované a prepravované na samostatnom bubne. Prináša to so sebou určité ťažkosti z titulu veľkej hmotnosti bubna so zásobou do 2 km lana s priemerom 22 až 36 mm. Musí byť uložený v stojanoch, odkiaľ sa môže pri vyťahovaní lana odvíjať.

Napínací kladkostroj: napína nosné lano na potrebnú silu. Využíva 8- až 12-násobné opásanie napínacieho lana na vytvorenie ťažnej sily až 120 kN. Napnuté lano sa istí špeciálnymi klinovými čeľusťami a širokými svorkami, ktoré nedeformujú lano.

Ostatné príslušenstvo: je podobné ako pri iných lanovkách. Zahŕňa lanové a textilné úväzky, kladky, priechodné podpery, ukončenie nosného lana, svorky a iné príslušenstvo vrátane stúpačkovej súpravy.

2. Spôsob práce a špecifiká lanovky

Projektovanie trasy a stavba lanovky

Dlhotraťová lanovka sa väčšinou stavia v podmienkach, kde terén nedovoľuje výhľad z jedného koncového bodu na druhý. Preto je pri vytyčovaní trasy väčšinou nutné použiť vytyčovací kompas. Je to v podstate buzola s priezorom. Po nastavení azimutu nám pohľad priezorom vytýči vždy priamy smer. Na odchýlku pri veľkých dĺžkach trasy sú vypracované korekčné tabuľky.

Stavba sa začína postavením navijaka na hornom konci trasy. Vytiahne sa tam vlastnou silou, prípadne iným prostriedkom (traktor). Stanovisko musí byť vo vodorovnej rovine. Proti ťahu lana je navijak kotvený opásaním úväzku o peň, resp. strom. Taktiež musí byť kotvený proti bočnému posunu. V prípade, že navijak stojí bočne od trasy, musí byť najmenej 25 m od smerovej kladky ťažného lana. Zabezpečí sa tým rovnomerné ukladanie lana na bubon. V prípade nedodržania tejto podmienky dochádza k nepravidelnému ukladaniu lana na bubon, čo vedie k nadmerným deformáciám v priereze lana. Výsledkom je znížená pevnosť, predčasné opotrebenie lana a taktiež ťažkosti pri prechádzaní poškodeného lana kladkami vozíka.

Ďalším krokom je vytiahnutie ťažného lana smerom nadol, až k bubnu s nosným lanom. Obe laná sa spoja a ťahom navijaka sa vytiahne nosné lano až na horný koniec trasy, kde sa ukotví. Ťažné lano sa stiahne nadol ešte raz, prevedie sa cez vozík a na koniec sa osadí koncovka so zaisťovacím kužeľom. Cez vozík sa zároveň prevedie nosné lano. Na vhodné miesto na dolnom konci sa upevní napínací kladkostroj. Napínacie lano kladkostroja sa spojí s  ťažným lanom a ťahom navijaka sa postupne napne nosné lano na požadované napätie, ktoré je kontrolované meracím zariadením v kladkostroji (obr. 5).

 Obr. 5 Meranie napätia v nosnom lane

Práca s lanovkou

Lanovku riadi operátor – strojník buď priamo, alebo diaľkovo. Pre postavenie navijaka na hornom konci a dlhú vzdialenosť približovania operátor nemá vizuálny kontakt s vozíkom a bremenom vo fáze jazdy s nákladom a v prípade sústreďovania nadol aj uloženia a odopnutia nákladu. Zapínači a odopínači teda strojníkovi dávajú príkazy prostredníctvom komunikačných rádiostaníc. Operátor však má stály prehľad o aktuálnej polohe vozíka a rýchlosti navíjania, resp. odvíjania z ukazovateľov pri ovládačoch. Vo voliteľnej výbave je displej s grafickým zobrazovaním aktuálnej polohy vozíka na trase.

Pracovný postup a následnosť operácií sú totožné s klasickými lanovkami. Sústreďovať možno celé stromy, kmene a veľmi výhodne aj výrezy (ideálne zvislo v plnom závese). Pri približovaní sa po vytiahnutí nákladu pod vozík automaticky otvoria čeľuste nosného lana a nastáva samotné približovanie nahor alebo nadol.

Špecifikom lanoviek vybranej kategórie je relatívne malý výkon motora pri dosahovanej nosnosti a ťažnej sile vďaka použitiu hydrostatickej transmisie umožňujúcej plynulo regulovať rýchlosť a silu navíjania v pomerne veľkom rozsahu. Oproti iným hydrostatickým lanovkám má tiež výhodu, že motor ženie len jeden bubon, a nie naraz dva alebo tri, ako je to pri iných lanovkách. Ťažná sila sa využíva prakticky len na vytiahnutie bremena z porastu pod vozík a na ťahanie prázdneho vozíka nahor. Približovanie po trase sa deje len prostredníctvom gravitačnej sily, vozík sa „púšťa“ po nosnom lane a brzdí vzduchovou brzdou. Konštrukcia umožňuje veľmi vysokú rýchlosť vozíka s nákladom. Vďaka tomu je približovanie nadol efektívne aj na veľké vzdialenosti a najviac energie sa spotrebuj na ťahanie prázdneho vozíka do porastu. Priemerná spotreba lanovky PHM pri sústreďovaní dreva nadol dosahuje hodnotu 0,2 l.m^-3 Tento údaj je však čiastočne skreslený, pretože sa približovalo na dĺžku do 480 m, a teda nešlo o typické dlhotraťové sústreďovanie.

Skúsenosti s doterajšou prevádzkou lanovky ukazujú zariadenie ako vysokoefektívne pri vhodne zvolenom mieste nasadenia. Na prvý pohľad sa však lanovka zdá zastaraná a možno až príliš jednoduchá v porovnaní so súčasnými modernými lanovkami. Je to spôsobené aj absenciou niektorých prvkov, ktoré patria medzi atribúty modernej lanovky (stožiar, montážny navijak, príp. traťová automatika umožňujúca programovať jazdu vozíka). O nadčasovej koncepcii a kvalite technického riešenia však svedčí to, že sa vyrábajú už viac ako 50 rokov a jediné, čo sa zmenilo, bol prechod z mechanickej na hydrostatickú transmisiu pohonu bubna. Vývojom však prešiel lanovkový vozík, ktorý dostal mikroprocesor ovládania všetkých funkcii a diaľkové ovládanie.

Štúdiom materiálov a pozorovaním práce lanovky dokážeme charakterizovať jej výhody a nevýhody oproti iným lanovkám:

Výhody

• jednoduchá konštrukcia,

• efektívne približovanie aj na trasy nad 1 000 m vďaka vysokej rýchlosti vozíka,

• minimálne opotrebenie prevádzkovej brzdy využitím turbínovej vzduchovej brzdy.

Nevýhody

• chýbajúci stožiar urýchľujúci stavbu,

• ťažká manipulácia so samostatným bubnom nosného lana,

• vysoká obstarávacia cena.

Vychádzajúc z výhod a nevýhod lanovky vybraného typu navrhujeme na optimalizáciu nákladov a využitie jej potenciálu zamerať sa pri rozhodovaní o jej nasadení na tieto faktory:

1. Vhodne umiestniť hornú a dolnú kotvu nosného lana, v užších dolinách je ideálne umiestniť dolnú kotvu vysoko do protisvahu. Získaná výška nosného lana uľahčuje gravitačné približovanie a takisto znižuje potrebu podpier.

2. Pri dlhých trasách využívať širšie pracovné polia s cieľom nižšieho počtu časovo náročných prestavieb systému.

3. Pri sústreďovaní nadol uprednostňovať prácu vo väčších sklonoch svahov pre možnosť využitia gravitačnej jazdy vozíka s nákladom. Tento faktor sa však dá nahradiť krátením kmeňov na menšie kusy, prípadne zapínaním ďalej od čela, aby sa náklad zdvihol nad terén.

4. Pri trasách nad 500 m využívať adaptér na motorické vysúvanie ťažného lana s vozíka. Uľahčuje to fyzicky najnáročnejšiu prácu zapínača. Motorické odvíjanie je nutné aj pri postavení navijaka na dolnom konci trasy a vedení ťažného lana cez vratnú kladku.

5. Pri sústreďovaní v menších sklonoch, prípadne po rovine je nutné využiť systém, ktorý pracuje s obežným lanom. Nastáva však potreba spletaním vytvoriť obežné lano presne potrebnej dĺžky.

6. Využívať diaľkové ovládanie nielen vozíka, ale aj navijaka. Tak môže zapínač a odopínač bez potreby strojníka samostatne ovládať celú lanovku.

Jozef Slugeň, Jozef Krilek, Michal Vonderčík, Ján Jobbágy

Použitá literatúra: 

1. Lukáč, T. a kol., 2001. Lanovky v lesníctve, vydal Ústav pre výchovu a vzdelávanie pracovníkov lesného a vodného hospodárstva SR. Zvolen, 164 s., ISBN 80-88677-82-3)

2. POTOK, J., 2009. Ekologický aspekt rekuperačných lanových zariadení, Diplomová práca, Technická univerzita Zvolen, 61 s.

3. http://www.s-ge.com/suisse/export/fr/blog/le-membre-du-mois-de-decembre-2012-wyssen-seilbahnen-ag

4. https://www.youtube.com/watch?v=FMIJEMgXxRI

5. http://www.wyssenseilbahnen.com/produkte/seilwinden/w-40/

6. https://www.youtube.com/watch?v=ckeOEN3IJes

Kontakt:

1. Ing. Jozef Slugeň, PhD., Katedra lesnej ťažby, logistiky a meliorácií, Lesnícka fakulta, Technická univerzita vo Zvolene, 960 53 Zvolen, slugen@tuzvo.sk

2. Ing. Jozef Krilek, PhD., Katedra environmentálnej a lesníckej techniky, Fakulta environmentálnej a výrobnej techniky, Technická univerzita vo Zvolene, 960 53 Zvolen, email: krilek@tuzvo.sk

3. Bc. Michal Vonderčík, Katedra lesnej ťažby, logistiky a meliorácií, Lesnícka fakulta, Technická univerzita vo Zvolene, T. G. Masaryka 24, 960 53 Zvolen, E mail: xvondercik@is.tuzvo.sk

4. doc. Ing. Ján Jobbágy, PhD. Katedra strojov a výrobných systémov, Technická fakulta, Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, 94976 Nitra, email: Jan.Jobbagy@uniag.sk