Лесопильный завод: история и современность

Введение

Лесопильный завод – это предприятие, где бревна распиливаются на пиломатериалы. Современные лесопильные заводы используют моторизованную пилу для продольной распиловки бревен на длинные отрезки и поперечной – на заданную длину в соответствии со стандартными или индивидуальными размерами (обрезная древесина). "Портативная" пилорама проста в эксплуатации. Бревно укладывается на стальной станок, а моторизованная пила разрезает его горизонтально вдоль станка, при этом оператор вручную подает пилу. Самый простой тип пилорамы состоит из бензопилы и специально изготовленного приспособления ("аляскинская пилорама") с аналогичным горизонтальным принципом работы. До изобретения лесопильного завода доски изготавливались различными ручными способами: либо раскалывались (расщеплялись) и строгались, либо тесались, либо, чаще всего, распиливались вручную двумя людьми с двуручной пилой, один сверху, а другой – в яме. Самый ранний известный механический завод – пилорама в Иераполисе, римская водяная мельница с каменным жерновом в Иераполисе, Малая Азия, датируемая III веком нашей эры. За ней последовали другие водяные мельницы, и к XI веку они получили широкое распространение в Испании и Северной Африке, на Ближнем Востоке и в Центральной Азии, а в последующие столетия распространились по всей Европе. Круговое движение колеса преобразовывалось в возвратно-поступательное движение пильного полотна. Как правило, приводилась в действие только пила, а бревна приходилось загружать и перемещать вручную. Первым улучшением стало создание подвижной платформы, также приводимой в действие водой, для равномерного перемещения бревна через пильное полотно. К моменту промышленной революции в XVIII веке было изобретено круглое пильное полотно, а с развитием паровой энергии в XIX веке стала возможна значительно более высокая степень механизации. Древесные отходы с завода использовались в качестве топлива для котла. Появление железных дорог позволило доставлять бревна на заводы, а не строить заводы рядом с судоходными водоемами. К 1900 году крупнейшим в мире лесопильным заводом была компания Atlantic Coast Lumber Company в Джорджтауне, Южная Каролина, которая использовала бревна, сплавленные по реке Пи-Ди из Аппалачей. В XX веке внедрение электричества и высоких технологий усовершенствовало этот процесс, и теперь большинство лесопильных заводов – это крупные и дорогостоящие предприятия, где большинство работ автоматизировано. Помимо пиломатериалов, используются все побочные продукты, включая опилки, кору, древесную щепу и древесные пеллеты, что создает широкий ассортимент продукции лесного хозяйства.

Facility where logs are cut into lumber

A sawmill (saw mill, saw mill) or lumber mill is a facility where logs are cut into lumber. Modern sawmills use a motorized saw to cut logs lengthwise to make long pieces, and crosswise to length depending on standard or custom sizes (dimensional lumber). The "portable" sawmill is simple to operate. The log lies flat on a steel bed, and the motorized saw cuts the log horizontally along the length of the bed, by the operator manually pushing the saw. The most basic kind of sawmill consists of a chainsaw and a customized jig ("Alaskan sawmill"), with similar horizontal operation. Before the invention of the sawmill, boards were made in various manual ways, either rived (split) and planed, hewn, or more often hand sawn by two men with a whipsaw, one above and another in a saw pit below. The earliest known mechanical mill is the Hierapolis sawmill, a Roman water powered stone mill at Hierapolis, Asia Minor dating back to the 3rd century AD. Other water powered mills followed and by the 11th century they were widespread in Spain and North Africa, the Middle East and Central Asia, and in the next few centuries, spread across Europe. The circular motion of the wheel was converted to a reciprocating motion at the saw blade. Generally, only the saw was powered, and the logs had to be loaded and moved by hand. An early improvement was the development of a movable carriage, also water powered, to move the log steadily through the saw blade. By the time of the Industrial Revolution in the 18th century, the circular saw blade had been invented, and with the development of steam power in the 19th century, a much greater degree of mechanisation was possible. Scrap lumber from the mill provided a source of fuel for firing the boiler. The arrival of railroads meant that logs could be transported to mills rather than mills being built beside navigable waterways. By 1900, the largest sawmill in the world was operated by the Atlantic Coast Lumber Company in Georgetown, South Carolina, using logs floated down the Pee Dee River from the Appalachian Mountains. In the 20th century the introduction of electricity and high technology furthered this process, and now most sawmills are massive and expensive facilities in which most aspects of the work are computerized. Besides the sawn timber, use is made of all the by products including sawdust, bark, woodchips, and wood pellets, creating a diverse offering of forest products.

Процесс пиломашины

Основные операции на лесопилке мало чем отличаются от тех, что выполнялись сотни лет назад: бревно поступает с одного конца, а готовый пиломатериал выходит с другого. После того, как деревья отобраны для вырубки, следующим этапом лесозаготовок является валка и раскряжевка деревьев на нужную длину. С ствола срезают ветви – этот процесс называется обрубкой сучьев. Бревна доставляют на лесопилку лесовозным транспортом, по железной дороге или по воде. Бревна измеряют либо по пути на лесопилку, либо по прибытии. Окорка – это процесс удаления коры с бревен. Сортировка бревен (декинг) заключается в разделении их по породам, размерам и конечному использованию (пиломатериал, фанера, щепа). Пильщик использует основную пилу (также называемую головной пилой или первичной пилой) для распиловки бревна на канты (полуфабрикаты для дальнейшей обработки) и флички (необработанные доски). В зависимости от породы и качества бревна, канты могут быть дополнительно распилены на флички и/или доски перепильной или многопильной установкой. Обрезка придает фличке ровные края, формируя четырехсторонний пиломатериал. Обрезка торцов выравнивает концы пиломатериала по стандартной длине. Сушка удаляет естественную влагу из пиломатериала. Это можно сделать в сушильной камере или на открытом воздухе. Строгание выравнивает поверхность пиломатериала, придавая ему одинаковую ширину и толщину. Готовый пиломатериал транспортируется на рынок.

Предпромышленная революция

[[Файл:Römische Sägemühle.svg|thumb|Схема водяной пилорамы в Иераполисе, Малая Азия. Пилорама III века включала в себя коленчатый и шатунно-поршневой механизм. Археологические свидетельства существования водяных каменных пилорам, работающих с коленчатыми и шатунными стержнями, но без редукторов, относятся к VI веку и обнаружены в византийских городах Гераса (в Малой Азии) и Эфес (в Сирии). Самое раннее литературное упоминание о действующей пилораме содержится в произведениях римского поэта Аузония, который в конце IV века н.э. написал топографическое стихотворение о реке Мозель в Германии. В одном месте он описывает пронзительный звук водяной мельницы, распиливающей мрамор. Мраморные пилорамы также упоминаются христианским святым Григорием Нисским из Анатолии около 370–390 гг. н.э., что свидетельствует о разнообразном использовании водяной энергии во многих частях Римской империи. Позже пилорамы получили широкое распространение в средневековой Европе, что зафиксировано в эскизах Вилларда де Оннекура, датированных ок. 1225–1235 гг. Считается, что они были завезены на Мадейру после её открытия ок. 1420 года и широко распространились в Европе в XVI веке. До изобретения пилорамы доски раскалывали (расщепляли) и строгали, или чаще распиливали двумя людьми с помощью двухручной пилы, используя подкладки для удержания бревна и пильную яму для подсобного работника, работавшего внизу. Распиловка была медленной и требовала сильных и выносливых людей. Верхний пильщик должен был быть сильнее, так как пила поочередно приводилась в движение каждым из них, а нижний пильщик использовал силу тяжести. Верхний пильщик также должен был направлять пилу, чтобы доска имела равномерную толщину, часто ориентируясь по намеченной линии. Ранние пилорамы просто адаптировали двухручную пилу к механическому приводу, обычно с использованием водяного колеса для ускорения процесса. Круговое движение колеса преобразовывалось в возвратно-поступательное движение пильного полотна с помощью шатуна, известного как шатун (что ввело термин, используемый во многих механических приложениях). Как правило, приводилась в действие только пила, а бревна приходилось загружать и перемещать вручную. Первым улучшением стало создание подвижной платформы, также приводимой в действие водой, для равномерного перемещения бревна через пильное полотно. Из Германии известен тип пилорамы без коленчатого механизма, называемый «ударно-падающей» или просто «падающей». В этих падающих пилорамах рама, несущая пильное полотно, поднимается кулачками при вращении вала. Эти кулачки встроены в вал, на котором установлено водяное колесо. Когда рама, несущая пильное полотно, достигает верхнего положения, она падает под собственным весом, издавая громкий стук, и в процессе этого распиливает ствол. Небольшая пилорама такого типа могла быть центром многих сельских общин в регионах, экспортирующих древесину, таких как страны Балтии и Канада. Производительность таких пилорам была относительно низкой, возможно, около 500 досок в день. Они также обычно работали только зимой, в пик сезона заготовки древесины. В Соединенных Штатах пилорама была внедрена вскоре после колонизации Вирджинии путем привлечения квалифицированных рабочих из Гамбурга. Позже металлические детали поставлялись из Нидерландов. Его ветряная пилорама использовала коленчатый вал для преобразования кругового движения ветряной мельницы в возвратно-поступательное движение, приводящее в действие пилу, и он получил патент на эту технологию.

[[File:Römische Sägemühle. svg|thumb|Scheme of the water driven sawmill at Hierapolis, Asia Minor. The 3rd century mill incorporated a crank and connecting rod mechanism. Water powered stone sawmills working with cranks and connecting rods, but without gear train, are archaeologically attested for the 6th century at the Byzantine cities Gerasa (in Asia Minor) and Ephesus (in Syria). The earliest literary reference to a working sawmill comes from a Roman poet, Ausonius, who wrote a topographical poem about the river Moselle in Germany in the late 4th century AD. At one point in the poem he describes the shrieking sound of a watermill cutting marble. Marble sawmills also seem to be indicated by the Christian saint Gregory of Nyssa from Anatolia around 370–390 AD, demonstrating a diversified use of water power in many parts of the Roman Empire. Sawmills later became widespread in medieval Europe, as one was sketched by Villard de Honnecourt in c. 1225–1235. They are claimed to have been introduced to Madeira following its discovery in c. 1420 and spread widely in Europe in the 16th century. Prior to the invention of the sawmill, boards were rived (split) and planed, or more often sawn by two men with a whipsaw, using saddleblocks to hold the log, and a saw pit for the pitman who worked below. Sawing was slow, and required strong and hearty men. The topsawer had to be the stronger of the two because the saw was pulled in turn by each man, and the lower had the advantage of gravity. The topsawyer also had to guide the saw so that the board was of even thickness. This was often done by following a chalkline. Early sawmills simply adapted the whipsaw to mechanical power, generally driven by a water wheel to speed up the process. The circular motion of the wheel was changed to back and forth motion of the saw blade by a connecting rod known as a pitman arm (thus introducing a term used in many mechanical applications). Generally, only the saw was powered, and the logs had to be loaded and moved by hand. An early improvement was the development of a movable carriage, also water powered, to move the log steadily through the saw blade. A type of sawmill without a crank is known from Germany called "knock and drop" or simply "drop" mills. In these drop sawmills, the frame carrying the saw blade is knocked upwards by cams as the shaft turns. These cams are let into the shaft on which the waterwheel sits. When the frame carrying the saw blade is in the topmost position it drops by its own weight, making a loud knocking noise, and in so doing it cuts the trunk. A small mill such as this would be the center of many rural communities in wood exporting regions such as the Baltic countries and Canada. The output of such mills would be quite low, perhaps only 500 boards per day. They would also generally only operate during the winter, the peak logging season. In the United States, the sawmill was introduced soon after the colonisation of Virginia by recruiting skilled men from Hamburg. Later the metal parts were obtained from the Netherlands, His wind powered sawmill used a crankshaft to convert a windmill's circular motion into a back and forward motion powering the saw, and was granted a patent for the technique.