OSATHO Opastins i l ta 8 B HELS NK SELOSTE Puhelin 94 7/97 KU RE L L S T E N U M S K Y K Y MÄNTYKUTUPUU P P UJ E N Arno Tuovinen TVSTELMÄ Tutkimuksessa on seurattu kuorellisen mäntykuitupuunipun uimiskykyä kesällä tapahtuneen veteenpanen ja noin vrk ja noin vrk käsittävän nippu uiton ja vedessä säilytyksen jälkeen Kaikki niput sisäl sivät Sunila Osakeyhtiölle menevää mäntykuitupuuta, maan keskiosista joka oli peräisin Normaalijakåumaan perustuen on laskettu, miten pal jon nipuista on tietyt tilavuuspainorajat ylittäviä aikana hyvä Sää oli tutkimus Jos uitto kestää vrk, uppoamnen on vähäistä, vain prosentin murtoosa, olivatpa pölkkyjen ikä, pituus ja sydänpuun määrä mitkä tahansa ; tosin tällöin on pysyttävä aineiston rajssa Jos niput säilytetään vedessä yli seuraavan talven (eli uittoaika on noin vrk), + mn pituiset jatkoniput joutuvat vaikeaan asemaan, etenkin jos niissä on vähän sydänpuuta Laskelmien mukaan uppoavia (99 kg/m ylittäviä) nippuja on yli 7 %, jos syd; puuta on tilavuusprosenttia Noin 4 mn pituista tavaraa sisältävät yksittäisniput sen sijaan säilyvät paremmin kuin + mn pituiset j atkoniput, jos puutavaran ikä hakkuusta veteenpanoon on korkeintaan kk, mutta huonommin jos ovat vanhaa tavaraa
TUTKMUKSEN ESVAHEET Kuitupuunippujen vesitiekuljetuksen ja vedessä varastoinnin haitoista on mainittava nippujen rikkoutuminen ja uimiskyvyn heikentyminen sekä suoranainen uppoaminen Nippujen rikkoutuminen koskee etenkin mäntyä, kuten EnsoGutzeit Osakeyhtiön kokemusten perusteella on todettu (Muistio 97) Samoin on siellä todettu~ että mäntykuitupuunipuista särkyy nippua, kun hinausmatka on yksi miljoona nippukm Kuoritulla männyllä vastaava määrä on ollut noin 8 nippua Selitykseksi mainittakoon, että jos nippuja on lautassa kpl ja hinausmatka on km, kuljetuksesta kertyy x = nippukm Suurimpana ja epävarmimpana tekijänä on kuitenkin pidetty uimiskyvyn heikentymistä, joka sekin koskee erityisesti mäntykuitupuuta koskevia tietoja on kuitenkin hyvin rajoitetusti VNEN 9) Nippujen uimiskykyä (ARO ja TURJA 9, TUO Siksi tästä asiasta kiinnostunut Kymin Uittoyhdistys päätti suo rittaa Sunila Osakeyhtiön sulfaattiselluloosatehtaalle tarkoitettuja mäntykuitupuunippuja koskevan uimiskykytutkimuksen vuosina 977 Lähinnä ai neiston alkutietojen puutteellisuuden vuoksi tutkimusta päätettiin jatkaa ja asian edelleen kehittäminen päätettiin esittää siirrettäväksi Metsäteholle, jonka tutkimusohjelmaan mäntykuitupuunippujen uimiskyky on kuulunut vuosina 9774 sekä jäällevarastointiaineiston saamiseksi myös vuonna 97 Tutkimuksen tarkoituksena on ollut selvittää yhteistoiminnassa Kymin Uittoyhdistyksen ja sen jäsenyritysten kanssa kuorellisten mäntykuitupuunippujen uimiskyky ja siihen vaikuttavat tärkeimmät tekijät nippuhinauksen ja sitä seuraavan talvehtimisen jälkeen Tutkimusta on valvonut ja avustanut eri osapuolia edustava työryhmä Peippo, Arvo Kymin Uittoyhdistys Grönqvist, Osmo Johansson, Pentti EnsoGutzeit Osakeyhtiö jäsen Myllykoski Oy Panhelainen, Timo Tehdaspuu Oy puhjoht ANESTO Tutkimusaineisto koottiin kesällä 97 Sen lopulliseksi suuruudeksi tuli nippua, mikä määrä jakautui 9 eräksi eri yritysten kesken seuraavasti
Yritys Yritys 7 erää 8 erää Yritys 4 erää 9 nippua 8 nppua 44 nppua Yhteensä 9 erää nippua Lisäksi oli eri syistä aineistosta poistettu nippua Aineistoon ei sisälly ensinkään jäälle varastoituja nippuja, vaikka niitä oli tarkoituksena saada mukaan ensin talvella 974 ja sitten talvella 97 kuitenkin tutkimusaineiston laajentamisen valaisee taulukko fl Säiden epäedullisuus esti Tutkimusaineiston ominaisuuksia Sen mukaan oli veteenpanehetkellä korkeintaan kk van haa puutavaraa (hakkuusta lähtien) sisältäviä nippuja 9 kpl Vanhempaa puu tavaraa sisältäviä nippuja, joita tässä voinee luonnehtia vertailuaineistoksi, oli kpl Veteenpane aloitettiin vuonna 97 8 viikolla eli heinäkuun alkupuolella Viimeiset niput pudotettiin veteen 8 viikolla Nippuja oli peräisin eri puolilta Kymin Uittoyhdistyksen aluetta lähtien eteläpäässä Sysmästä ja Kuhmoisista ja päätyen pohjoispäässä Pihtiputaalle ja Kinnulaan Niput pyrittiin mittaamaan mahdollisimman pian veteenpanen jälkeen pudotuspaikalla ( mi tteus) Toinen mittaus suoritettiin lähellä Kuusankoskea hinauksen päätyttyä noin vrkn nippu uiton jälkeen Kolmas mittaus suoritettiin Kuusanlammella Kuusankosken lähellä seuraavana kesänä ennen nippujen nostamista rautatievaunuihin Uimiskyky on määritetty laskemalla, miten monta prosenttia vedenpinnan yläpuolella olevan kuutiosta nipunos~~ kuutio on auton lavalla mitatusta nipun kokonais Kuivumisolot metsävarastossa määritti yhtiöiden työnjohto yhdessä tutkijain kanssa siten, että jos kuitupuu oli varastoitu paksujen aluspuiden päälle, jos maaperä oli kuivaa Ja JOS ilmanvaihto oli tavallista parempaa, varasto merkittiin luokkaan, muuten luokkaan Sää oli puutavaran kuivumisaikana Ja nippuuiton kestäessä hyvä Sydänpuumäärän jakautumisesta eriikäistä puutavaraa sisältävien nippujen kesken saadaan tietoj a taulw,osta ( s ) Sii ti~ ilmenee, että ns nuorta tavaraa (ikä kk) sisältävissä nipuissa oli varsin paljon sellaisia, Jssa sydänpuuta oli vähän ~iin oli paljon tasaisempi sanotull vanhalla tavaralla (ikä yli kk) jakauma
e Taulukko e Aineiston ominaisuudet erittäin Uimiskykyprosentti on korjattu mittauksessa veteenpanen aikaista tilannetta vastaavaksi mittaus on suoritettu veteenpanepaikalla ja ja mitt~us Kuusanlammella nippuuiton päätöspaikassa _ ~~~~ ~~~= p~~~t~~~~~i~~~ ~~~J~~~~ ~;~~; m~~ ;~~~~~ ~~r~]~~~ M_i_~_ ~_i_~~~~4~t v_ U~_ _m _t~_a,=~~ no kpl % raa, % m vuudesta cm olot! /7 /7 /74 s_,_ kä hakkuusta veteenpanaan kk isysmänranta Sysmä jpohja 8 7 j 9 7 444 4 4 4 444 9 8 8 7 Keitele Kivijärvi Joutsa Jyväskylän Leivonmäki Jyväskylän 8 9!Pihtipudas 7 4 8 9 4 7 ~4 Rutalahti Haapakoski Rutalahti Keljonlahti 4 Keitele ' pohja 78 r Sysmä isysmänranta ' Keljonlahti Ruelahti Keitele!pohja Keljonlahti jmuurame Kuhnloinen Kinnula Muurame Uurainen Koskenpää Viitasaari, ~ n 4 + + 4 4 7 n n 4 8! 'rr L 8 4 4 98 97 J n ~ 4 4 8 8 9 =~4~ j 7~~~ ~~ 4~ ~ 8 44 9 9 7 9 9 78 + 4 8 + + 78 4 74 4 7 8 8 4 9 9 o 9 7 9 9 9 8 9 Korpilahti _ + + + + 87 8 7 88 4 9 7 8 4 8 84 74 8 7 7 8 7 8 4 9 9 8 7 88 8 9 7 97 4 8 8 9 9 9 4 7 7 9 4 4 8 r \Bto4Bj\ 8\4\ 9, kä hakkuusta veteenpanaan yli kk 49 7 7 4 8 444 78 7 7 8 8 444 j ~' ~
Sydänpuumäärän jakauma eri ikäistä puutavaraa sisältävillä nipuilla Taulukko Sydänpuuta, %tilavuudesta u avaran Jka j hakkuusta ve l o 9 flo l9 l o 9! 9 \4o 49 / 9 Yht teenpanoon, kk N % i lppuja, Pu t i Yli Kaikki 9 4 i l 7 ' ~ ' ' Taulukko Erilaista pituutta ja sydänpuun määrää edustavien nippujen luku t ; Puutavaran ikä, kk Nipun Sy dmpuu a,,, l pituus,, %tjlavuu l Yli m desta ~~! Nippuja, kpl 7~ o 9 + ~, 9 4 + Yht 8 noi~+~ 4 9 9 4 4 l 8 tt+ l 4 + Yht Taulukosta havaitaan, että vähän sydänpuuta sisältävät niput kuuluivat ns ~ nuorella tavaralla etupäässä noin 4 mn pituuksiin Tutkimuksen vaatimat ennakkotiedustelut, puumäärien mittaukset, nippujen kuljetukset ym käsittelyt sekä uimiskyvyn mittaukset, ovat eri osapuolet suorittaneet yhteistoiminnassa Tutkimuksen vaatimissa kenttätöissä ovat olleet ratkaisevimmin mukana Tapio Mustapää Kymin Uittoyhdistyksestä ja Kari UusiPantti Metsätehosta Laajalahti Aineiston käsittelystä Metsät ehoss a on vastannut Tauno
TULOKSET UimiskyYyn keskiarvot Taulukossa esitettyjen uimiskyvyn keskiarvojen pohjalta laskien on saatu eripituisten uittoaikojen jälkeen seuraavat nippuja koskevat tulokset Nippuuittoaik~, vrk Puutavaran ikä haklmusta veteenpanoon, kk yli Uimiskykyprosentti 7 4 94 7 8 94 Tulosten perusteella voidaan todeta, että veteenpanehetkellä ns vanhan tavaran {puutavaran ikä yli kk) uimiskyky on ollut selvästi parempi kuin ns nuoren tavaran Ero näyttää kaventuvan noin puoleen vrk kestävän hinausvaiheen aikana Talven yli vedessä tapahtuvan säilytyksen jälkeen {uittoaika noin vrk) eroa ei näytä enää olevan Veteenpanen jälkeen vettyminen tapahtuu nopeasti Koska kaikkien erien ensimmäistä uimiskyvyn mittausta ei päästy suorittamaan yhtä nopeasti, tämän mittauksen tiedot on korjattu veteenpaneajan tilannetta vastaaviksi seuraavilla tutkimuksessa saaduilla vettymisluvuilla Veteenajosta mittaukseen, vrk 7 4 Uimiskykyprosentin muutos 9 Nippujen uppoaminen Suoranaista nippujen uppoamista todettiin kaikkiaan viidessä eri tapauksessa Lisäksi 7 nippua poistettiin Kymin Uittoyhdistyksen toimesta uitosta syksyllä 97 hinausvaiheen jälkeen, koska nippujen ei uskottu selviävän talven yli Näiden tietojen perusteella ei ole kuitenkaan mahdollista esittää arvioitanippujen uimiskyvystä
7 Todennäköisyyslaskelmat Ruotsissa on selvitetty yksityisten puutavarapölkkyjen uimiskyvyn kehittymistä (KARL~ matemaattisin todennäköisyyslaskelmin 9 ja NYLNDER 97 ja 9) Laskelmien pohjana on se, että pölkkyjen uimiskyvyn ja kääntäen niiden tilavuuspainon jakauma vastaa normaalijakaumaa etukäteen tietyt alarajat (esim Kun uimiskyvylle on valittu uimiskyky on % eli kääntäen tilavuus paino on 99 9 kg/m), on voitu laskea, kuinka suuri osa pölkyistä tulee tietyn uittoajan jälkeen ylittämään sovitut uimiskykyra jat Laskelmassa käyte tään seuraavaa kaavaa X = XM s, jossa X = uimiskykyraja M = tilavuuspainon keskiarvo s = tilavuuspainon hajonta X = ns normeerattu muuttuja Normaalijakauman taulukosta haetaan muuttujaa x vastaava kertymäfunktion arvo Saatu arvo merkitsee uppoamisriskiä prosentteina lausuttuna Puutavaranippu ei tietysti ole sama kuin pölkky paljon yksityisten pölkkyjen tavoin Nippu käyttäytyy silti hyvin Nipussa on kuitenkin aina erilaisia pölkkyjä, joten niiden yhteistuloksena nippu käyttäytyy yksityinen pölkky J'altillisemmin kuin Suoritettujen laskelmien mukaan nippuj en uimiskykyprosenttien (kääntäen tilavuuspainojen; %= 9 esim uimiskykyprosentti vastaa tilavuuspainona kg/m kg/m) jakauma on ollut kuvassa esitetyn mukaisesti hyvin lähellä normaalijakaumaa Kuvassa on esitetty tulokset ainoastaan kkn ikäistä puutavaraa sisältävien nippujen osalta Näin ollen voidaan laskelmissa lähteä normaalijakaumaa käyttävälle, asioita yksinkertaistavalle ja helpottavalle tielle Kun laskelmissa voidaan lisäksi tyytyä ns nuoreen tavaraan (puutavaran ikä kk), saadaan kuvissa a b esitetyt tulokset ja Niistä voidaan hieman yksinkertaistaen todeta, että esimerkiksi vrk kestävän nippuuiton jälkeen (kuva a s 9) ei esiinny käytännöllisesti katsoen ollenkaan sellaisia nippuja, joiden tilavuuspaino olisi 98 99 kg/m eli uimiskyky yltäisi iin On nimittäin pidetlbyå
8 Suhteellinen osuus, %,, ' / 'NormaalijrucaU!la ~ ~, ~, ~ ';Y,,, ~,,,,,,,, /, / r ~ ~ ~ Poikkeama keskiarvosta, Kuva \,, ~ ~,, %, kkn ikäistä puutavaraa sisältävien nippujen tilavuuspainon jakauma vrkn ja vrkn ~ippuuit~n jälkeen mielessä, että tilavuuspaino veteenpantaessa on liikkunut erittäin rajoissa 7 ja 7 kg/m (keskiarvo 77 kg/m) Uppoamisrajan määrittelyssä ei nähtävästi voida käyttää veden tilavuuspainoa, joka on normaalisti kg/m, vaan pienempää arvoa, koska puun tilavuuspainon lähestyessä veden tilavuuspainoa vedenpinnan yläpuolella olevien pölkkyjen paine nippusiteitä vasten heikkenee ja vaara suurenee, että yksityiset pölkyt pääsevät solumaan ulos nipusta Tällaisiksi rajoiksi on piirroksissa otettu 98 ja 99 kg/m Vesivarastolla vaikeasti siirrettävän nipun uimiskyvyn riskirajaksi on valittu 9 kg/m Riskirajan ylityksestä aiheutuvien haittojen arvoa on kuitenkin vaikeata sanoa Jos nippujen vedessäoloaika on noin vrk eli on kysymys nippujen säilyttämisestä vedessä yli talven (kuva b s ), nippuj en uimiskyvyn heikkeneminen tulee jo numeroissakin näkyväksi Niinpä jos tarkastelemme, miten lähellä aineiston keskiarvoa olevat tilavuuspainoltaan 7 kg/m niput uivat, saadaan seuraavia lukuja
e e Riskiraja, kg/m 9 97 98 99 ~~c; ~ r <~ ~ < ; ~ \ \'!, ~=~r~ ~~(~ Sydänpuuta, % tilavuudesta ~, ' ', '/; / /7/, / ' / / / / ~ / /, ~// f / ',;/ // /,, // /' )! ' + / / / / ' / /' /,;, / ',', ' ' ' ''' ; ' ', ' ',' ' ' ', '' ' ' ' ' '' ' ~ ' '' ' '' ' ' ' ' ' ; '' '' ' ' ', / / ' /''''/''' '', ; ''\ ~ [!, / ; ~ ' ~ 9 8 7 4 o o o 8o 7 74 7 78 Boo 8 Riski, % Tilavuuspaino veteen pantaessa, kg/m Kuva a kkn ikäistä puutavaraa sisältävien nippujen uimiskyky Nippuuittoaika vrk ~
e Riskiraja, kg/m e t f i Sydänpuuta, % tilavuudesta / /,, i/ o _/,, L J i L ' = j, ; Tf l ~ ~~T ' \ ~ ~ ~ ~ \ ; ~,, ''C' ' \ ~, ~ ; \! 9 8 7 4 8 7 7 74 7 78 8 8 Riski, % Tilavuuspaino veteen pantaessa, kg/m Kuva b kkn ikäistä puutavaraa sisältävien nippujen uimiskyky Nip~uuittoaika vrk Kuvas~ mukana esimerkki riskirajan 9 kg/m ylittämisestä, kun tilavuuspaino on veteehpanon flikana 7 kg/m b
ll JD Riskirajat ylittäviä, % 9 kg/m 99 kg/m 97 kg/m Sydänpuuta, tilavuudesta 4 8 Todettakoon tässä yhteydessä vertailt~en 8 yli helpottamiseksi, että sydänpuuprosentti tilavuudesta laskettuna vastaa seuraavia läpimitasta laskettuja prosentteja Sydänpuun tilavuusprosentti 4o Sydänpuun läpimittaprosentti 4 7 77 Nämäkin tulokset vahvistavat sen, että uittoajan jatkuminen ja sydänpuun osuuden pieneneminen heikentävät nippujen uimiskykyä ~ Sen sijaan tutki~usaineiston avulla ei saatu selvitetyksi, mikä vaikutus kuivumisolosuhteilla on uimis~jkyyn Puutavaran iän ja pituuden vaikutus Puutavaran iän (laskettuna hakkuusta veteenpanoon) ja pituuden vaikutusta uimiskykyyn tarkastellaan taulukossa 4 määrä ja uittoajan pituus Siinä on otettu huomioon lisäksi sydänpuun Taulukko 4 Eriikäistä ja eripituista puutavaraa sisältävien nippujen Ul~s kyky vrkn ja vrkn nippuuitossa l Sydänpuuta, o 9 + 9 4 + non 4 99 9 i 97 o 9 9 Keskimäärin Yli Yli Riskira,jat (kg/m) ylittäviä, % nippuluvusta Keskimää rin 4 +! 9 97 ' Uittoaika vrk Puutavaran ikä hakkuusta veteenpanoon, kk Nipun pituus, % m tilavuudesta Uittoaika vrk oo oo 7 oo r i [! 9 l 7 4 4 7 oo i 4 8 9 9 l 99 p 99 9 ' 97 97 99 _! 4 7 9 8 ooloo 4 8 o 9, 9 8 4 7 o i J, 7, [ 7 9 8 i
Kun uittoaika on vrk ja etenkin kun on kysymys jatkonipuista (nipun pituus + m), puutavaran iällä ei voida näyttää olevan kiistatonta vaikutusta Kun taas puutavaran pituus on noin 4 m, vanhan tavaran (ikä yli kk) uimiskyky j ää kautta linjan heikommaksi kuin nuoren tavaran (ikä kk) Kun uittoaika on noin vrk, tilanne on jatkonipuilla erityisen heikko silloin, kun sydänpuuta on vähän, olipa puutavaran ikä mikä tahansa iinpä kun sydänpuuta on tilavuusprosenttia, riskirajan 99 kg/m ylittäviä nippuja on yli 7 % Vähän sydänpuuta sisältäviä,jatkonippuja ei siis kannata säilyttää vedessä yli talven, jos halutaan välttyä uimiskyvyn tuntuvan heikkenemisen mukanaan tuornilta haitoilta Jos taas on kysymys yksittäisnipuissa olleesta non 4 mn pituisesta tava rasta, vähän sydänpuuta sisältävä vanha tavara ei kestä näin pitkäaikaista vedessä säilytystä Vettyminenhän tapahtuu ylivoimaisesti parhaiten puun pituussuunnassa ja etenkin pintapuussa m n pituisella tavaralla vettyminen näyttää ehtivän l äpi koko pituuden, olipa puutavara vanhaa tai nuorta Nuorella tavaralla vettymistä estää tosin se seikka, että kuori on vähemmän irti kuin vanhemmalla tavaralla Taulukosta (s 4) laskettuj en tietojen mukaan kuorta on näet irti seuraavasti Puutavaran ikä, kk Nipun pituus, m + _,_ e yli Kuorta irti, % 79 noin 4 98 + 84 noin 4 89 Noin 4 mn pituinen tavara ei näytä ehtivän vettyä perusteellisesti, jos sen ikä on vain kk lmeisesti puun suurempi pituus ja kuoren vähäisem pi irtoaminen ovat eron t~rkeimmät selittäjät KRJALLSUUTTA ARO, PAAVO ja TURJA, MATT suustutkimus 9 Uittohäviöön vaikuttavat tekijät Ki r jalli Eripainos, Metsäntutkimuslaitoksen julkaisuja 4 8 Helsinki
KARLtN, A 9 Flytbarhetsundersökningar vid Hammarstrand år 947 rörande tallvirke jämte uppgift om flottgodsets fördelning efter kärnhalten i vissa älvar Moniste Muistio Lauritsalaan Stockholm 97 9 suunnatun tutustumiskäynnin keskusteluista, joissa käsiteltiin Enso Gutzei tin Saimaan alueen mäntypaperipuun uittoa Keskusteluihin osallistuivat herrat Ahokas ja mmonen Enso Gutzeitin metsäosastolta, Tuovinen Metsätehosta sekä Peippo ja Mustapää Kymin Uittoyhdistyksestä NYLNDER, PER 97 Undersökning över flytbarheten hos flottgods i Pite älv En metodstudie Kungl Uppsatser nr 9 Stockholm NYLNDER, PER 9 Skogshögskolan, nstitutionen för virkeslära Barrvirket som flottgods nstitutionen för virkeslära TUOVNEN, ARNO 9 Skogshögskolan, Stockholm Kuorellisten mäntypaperipuunip~ujen uimiskyvystä Metsätehon tiedotus 9 ' Nr U 9 Kungl Helsinki