На сегодняшний день в Российской Федерации по виду трелюемых лесоматериалов можно выделить три вида технологий заготовки древесины: деревьями, хлыстами и сортиментами. Для первого варианта характерна валка деревьев и дальнейшее их перемещение трелевочной машиной с кроной до верхнего склада, где производится обрезка сучьев и при необходимости последующая их раскряжевка на сортименты (канадская технология лесозаготовок), после чего осуществляется их вывозка лесовозным транспортом. При втором варианте очистка деревьев от сучьев осуществляется сразу после их валки, после чего производится трелевка хлыстов на верхний склад (погрузочный пункт). По третьему варианту сразу после валки деревьев ведется их очистка от сучьев и раскряжевка (скандинавская технология лесозаготовок), после чего сортименты трелюются к погрузочному пункту с помощью форвардера [1].
Очевидно, что работа машин на лесозаготовке по любой из перечисленных технологий в условиях лесной пересеченной местности связана с риском возникновения таких аварийных ситуаций, как опрокидывание машины в результате потери устойчивости, падение на ее кабину массивных предметов — деревьев, сучьев и другого, что влечет за собой опасность нанесения травм оператору и диктует необходимость применения в конструкциях кабин современных эффективных защитных устройств, позволяющих если не исключить полностью, то снизить вероятность несчастного случая [2–5].
Учитывая, что на сегодняшний день наиболее важной задачей при создании современных лесных машин является обеспечение комфортных и в первую очередь безопасных условий труда, при оценке эффективности устройства защиты оператора на стадии проектирования необходимо иметь информацию о тех экстремальных ситуациях, возникновение которых возможно в ходе того или иного технологического процесса, для обоснования схемы наиболее опасного варианта нагружения конструкции кабины лесной машины [6–10].
Обоснование расчетной схемы аварийной ситуации. С целью определения наиболее опасного варианта нагружения кабины рассмотрим следующие варианты возникновения аварийных ситуаций при работе лесных машин (рис. 1): 1) падение дерева на кабину; 2) боковое сползание с ударом о дерево; 3) боковое опрокидывание с ударом кабины о грунт; 4) вертикальное падение массивного предмета на кабину.