ВведениеРаспространение неконтролируемого огня по лесному массиву представляет собой важную экологическую проблему, проводя к большим экономическим и экологическим потерям и подвергая жизни людей и животных серьёзной опасности [1]. Лесной пожар является одной из основных проблем, нарушающих естественное возобновление древостоя лесу. Погода и климат являются наиболее важными факторами, влияющими на пожарную активность, и эти факторы изменяются в связи с антропогенным изменением климата [2]. Распространение лесных пожаров является сложным процессом, на который влияют различные факторы. Каждый год лесные пожары причиняют большой финансовый и экологический убыток. К одной из ключевых проблем локализации пожара обычными методами, использующими воду, относится рельеф массива и зачастую отсутствуют доступ к дорогам, чтобы приблизить противопожарную технику к очагу возгорания. В этаких условиях методом противопожарных мер является использование всего что есть в доступной близости в том числе и почвогрунта. Общество и специализированные службы часто прибегают к приложению минерализованных полос на пути движения огня и гашения кромки почвогрунтом. Предотвращение гибели лесного массива неконтролируемым огнем возможно за счёт плановой подготовки к пожароопасному сезону [3]. На сегодняшний день остаются актуальными задачами по подготовки к пожароопасному сезону и проведения противопожарных мероприятий [4, 5]. Во время борьбы с огнём планирование операции по ликвидации огня в лесном массиве при ограниченных ресурсах (т. е. транспортных средствах с пожарными машинами) является сложной задачей [6] Противопожарные минерализованные полосы прокладывают различными плугами: ПКЛ-70; ПЛ-1; ПЛШ-1,2; ПЛП-135; ПДП-1,2; ПДМ-1,7; канавокопателями; дисковыми боронами БДНТ-2,2; БДСТ-2,5 и другими. Подновляют обычно культиватором КЛБ-1,7. Эти же орудия применяют с целью опашки участков, занятых огнём [7, 8, 9]. Создание минерализованных полос активно применяется и при ликвидации движущегося по лесному массиву огня, используя для этого не только перечисленные выше орудия, но и бульдозеры, корчеватели-собиратели. Наибольшей эффективностью обладают специальные фрезерные полосопрокладыватели ПФ-1 и грунтометы ГТ-3, но они имеют громоздкий механический привод обладает низкой надёжностью при встрече рабочих органов с препятствиями, напрямую влияя на эффективность проводимых мер [10, 11, 12]. Коллективом учёных ВГЛТУ разработана лесопожарная комбинированная грунтометательная машина [13]. Проведены лабораторные и полевые испытания агрегата, написан ряд работ с основными результатами проведённых исследований [14]. Совершенствование процесса создания минерализованных полос и процесса тушения кромки лесного пожара с помощью грунта ведутся разными трудовыми коллективами. Нами разработан новый лесопожарный полосопрокладыватель с вырезными дисками с гидроприводом, для предварительной подготовки почвенного вала перед фрезами метателями [15] (рисунок 1). 1-рама; 2-механизм навески; 3-шнек; 4-привод гидромотора шнека; 5-сферический диск со съёмной режущей кромкой; 6-полукруглые вырезы сферического диска; 7-гидромоторы привода сферических дисков; 8 и 9 – фрезы-метатели; 10-11-гидромоторы фрез-метателей; 12-выносной гидроцилиндр; 13-вертикальная ось гидроцилиндров; 14-щитки-направители; 15-стойка рыхлителя; 16-рыхлитель; 17-пружины растяжения; 18-опорные катки.Рисунок 1 – Схема грунтомета-полосопрокладывателя [15] Материалы и методыДля проведения лабораторных исследований рабочих процессов вырезных сферических дисков с гидроприводом изготовлен образец содержащий узел грунтомета (рисунок 2). Установка содержит передвижную тележку 1, навеску передвижной тележки 2, тензометрическую навеску 3, раму лабораторную установку 4, опорное колесо 5, гидромотор 6, стойка 7 вырезного дискового рабочего органа 8, почвенный канал 9. На раме установлен узел позволяющий менять положение стойки для фиксации дискового рабочего органа, изменение установки стоки позволяет изменять и фиксировать угол атаки диска, на стойке зафиксирован гидромотор 6, приводящий в движение дисковый рабочий орган с полукруглыми вырезами через цепную передачу 8. Рисунок 2 – Лабораторная экспериментальная установка с гидроприводом вырезного дискового рабочего органа (собственные разработки)Для записи давления рабочей жидкости использовались датчики давления ПД-100, а для записи тягового усилия S-образный датчик силы растяжения и сжатия с диапазоном измерения до 4.9 кН.По методике проведения исследования нами были определены факторы, которые изменяли в ходе эксперимента угол (α) и угол (β) для сферического диска с полукруглыми вырезами полученные результаты показаны в таблице 1. Функция отклика (у) – мощность вращения диска (Nв).В ходе проведения опытов для проверки нормальности распределения характеристик, отвечающих за энергетические показания работы агрегата выполнена серия, состоящая из 30 экспериментов при параметрах установки углов сферического диска с полукруглыми вырезами α=100, β=100. Полученные результаты занесены в таблицу 2.Систематизации полученных данных проведённых экспериментов проведена в программе Microsoft Excel (таблица 3), расчётные значения Asрасч = -0,344, Exрасч = -0,0129. Табличные критические значения по абсолютной величине больше расчетных Asкрит > Asрасч и Exкрит > Exрасч (0,865 > 0,0129; 0,661 > 0,344), что свидетельствует в пользу гипотезы о нормальном распределении выходной величины.   Таблица 1Определение уровней и интервалов варьирования факторовФакторУровни факторов, градИнтервал варьированияНаименованиеОбозначение   НатуральноеНормализованноеВерхнийОсновной Нижний Угол атакиУгол наклонаαβх1х2301020010-101010(собственные разработки) Таблица 2Результаты серии опытов№опNв, Вт№опNв, Вт№опNв, Вт110781110672111062112112113422112631098131113231109411071411002410935107715109025107261089161080261101711281711092711018110418108728111991054191101291119101106201098301089(собственные разработки) Для уточнения гипотезы о нормальности распределения функции отклика проведём проверку по критерию х2 -Пирсона. Для этого разбиваем выборку на 6 интервалов (табл. 4).Теоретическая величина критерия х2-Пирсона представлена в двух видах: расчётная и табличная, расчётное значение составляет 2,004, а табличное 7,815, на основании что табличное больше расчётного (7,815 > 2,004) принимаем гипотезу нормального распределения случайной величины.Обозначим необходимое количество дублированных опытов (n) по выражению: где S2, , t – соответственно дисперсия, доверительный интервал и критерий Стьюдента.Матрица планирования основного эксперимента по определению мощности вращения диска и результаты опытов представлены в таблице 5.где ,  – соответственно среднее значение отклика и дисперсия.Таблица 3Результаты расчёта в Microsoft ExcelСреднее1099,2Стандартная ошибка3,424187Медиана1101Стандартное отклонение18,75505Дисперсия выборки351,7517Эксцесс-0,01293Асимметричность-0,34415Минимум1054Максимум1134Уровень надёжности (95,0%)7,003249(собственные разработки) Применим проверку G-критерия Кохрена для проведённой серии экспериментов. Высшее значение дисперсии первого эксперимента равна Следует: По таблице распределения критерия Кохрена для проведённой нами серии экспериментов, находим Gтабл=0,72. Неравенство Gрасч<Gтабл позволяет сделать вывод об однородности дисперсий опытов.  Таблица 4Расчёт критерия ПирсонаИнтервалЛевый конец интервалаПравый конец интервалаСередина интервалаЧастота (pi)pi(yi - yср)2Частоты теоретические (piтеор)(pi-piтеор)2/piтеор110541067,41060,722748,81,110,71921067,41080,81074,142241,73,780,01231080,81094,21087,55527,77,510,84141094,21107,61100,91097,78,680,20151107,611211114,361638,75,830,005611211134,41127,732686,82,280,227(собственные разработки)Таблица 5Матрица планирования эксперимента№опх1х2х1х2у1, Вту2, Вту3, Вту4, Вту5, Вт  1-1-11912954958941986950,2725,221-1-12165224621632194221721971247,53-11-1106111431125109610541095,81509,74111246123832375243824292417,21360,2(собственные разработки) Регрессионную модель тягового усилия будем искать в виде многочлена: Расчётные коэффициенты регрессионной модели представлены в таблице 6.Таблица 6Коэффициенты регрессии математической моделиbob1b2b121665,05642,05-91,4518,65*собственные вычисления авторов Для начала находим дисперсии коэффициентов регрессии: .Тогда: .Оценку значимости коэффициентов регрессии проводим, рассчитывая неравенство: .Из таблиц t-распределения Стьюдента выбираем значение tтабл при уровне значимости q=0,01 и числе степеней свободы fу = 4.Тогда: .Следовательно: .Вышеописанная зависимость не исполняется для коэффициента b12 (18,65 < 22,72), следовательно данный парамерт не будет учитывать, а значение b12x1x2 убираем из выражения.Убрав из основного выражения значения, которые не оказывают существенного влияния на результат, получаем модель следующего вида: .                               (1)Адекватность полученной модели проверим по F-критерию Фишера (Fтабл), если Fрасч < Fтабл , то модель считается адекватной. В нашем случае расчётное значение Fрасч = 5,75, а Fтабл = 8,53, условие Fрасч < Fтабл (5,75 < 8,53) выполняется, следовательно, модель адекватна и может быть использована для описания объекта исследования.Применим формулу: ,где , xi – соответственно натуральное и нормализованное значение фактора; Ii – интервал варьирования; – натуральное значение основного уровня.Найдём:                                           (2)                                                         (3)Добавив выражения (2) и (3) в формулу (1), и произведя математическое преобразование, получим выражение регрессии в натуральном виде:                       (4)Результаты и обсуждениеПроизведя анализ (рисунок 1, 2, 3) полученных данных описанной модели (4), можно сделать вывод, что затрачиваемая мощность на вращение сферического диска с полукруглыми вырезами изменяется с изменением угла атаки, α,град Nв, Вт  Рисунок 2 – График зависимости мощность вращения диска от угла атаки и угла наклона(собственные разработки)например, при установленном значении α = 300, затрачиваемая мощность N = 2200 Вт. При изменении угла наклона относительно вертикали при β=100, затрачивая мощность N = 500 Вт. Рисунок 3 – Графики зависимости мощности от угла атаки (собственные разработки)  β, град  Рисунок 4 – График зависимости мощности от угла наклона (собственные разработки)ВыводыВследствие полученных данных проведённой серии экспериментов можно сделать вывод о том, что существенное воздействие на потребляемую мощность принудительного вращения сферического диска с полукруглыми вырезами оказывает изменение угла атаки, а при изменении угла наклона относительно вертикальной оси обладают минимальным влиянием на значения. С увеличением угла атаки потребляемая мощность на вращение сферического диска с полукруглыми вырезами растет. Агрегатирование грунтомета-полосопрокладывателя с вырезными сферическими дисками с приводом от гидромоторов повышает качество подготовки почвенного вала перед роторами-метателями и проходимость агрегата, что обеспечивает эффективно выполнять поставленные задачи по ликвидации и предупредительным операциям в большом диапазоне лесных почв