Устройство для фиксации образца при дендроакустических испытаниях по раннему выявлению резонансных свойств древесины на корню



Устройство для фиксации образца при дендроакустических испытаниях по раннему выявлению резонансных свойств древесины на корню
Устройство для фиксации образца при дендроакустических испытаниях по раннему выявлению резонансных свойств древесины на корню
Устройство для фиксации образца при дендроакустических испытаниях по раннему выявлению резонансных свойств древесины на корню
Устройство для фиксации образца при дендроакустических испытаниях по раннему выявлению резонансных свойств древесины на корню
Устройство для фиксации образца при дендроакустических испытаниях по раннему выявлению резонансных свойств древесины на корню

 


Владельцы патента RU 2523033:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет (RU)

(57) Изобретение относится к области лесной промышленности и предназначено для раннего выявления резонансных свойств древесины на корню. Образец зафиксирован с усилием затяжки 1,0 Нм через ленту из резины общего назначения твердостью в пределах 50-60 условных единиц, проложенную в зоне контактов кулачков зажима, с техническим зазором 1,0 между концами ленты 1,0-2,0 мм. Заявленный способ позволяет быстро и точно определить резонансные свойства древесины. 4 ил., 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области раннего выявления резонансных свойств древесины на корню для дальнейшего ее целевого выращивания в целях получения высококачественного лесоматериала, для изготовления основной звукоизлучающей детали музыкальных инструментов - деки.

Понятие «резонансная древесина» является комплексным и характеризуется акустической константой излучения звука К, впервые сформулированной акад. Н.Н. Андреевым как производная от динамического модуля Юнга Един и плотности материала ρ в следующем соотношении:

K = E д и н ρ 3 ( 1 )

Пороговым значением для категории резонансной древесины является К≥12 м4/кг·с.

Определение плотности древесины ρ производится общепринятыми способами согласно ГОСТ 16483.1 «Древесина. Метод определения плотности» и не представляет больших технических трудностей.

Более сложным процессом является определение показателя Един, хотя для этого имеются несколько способов, а основным является установленный по ГОСТ 16483.31 «Древесина. Резонансный метод определения модулей упругости и сдвига и декремента колебаний».

Сущность метода заключается в возбуждении у образца со свободными концами продольных колебаний основной гармоники и изгибных колебаний второго обертона. Модуль упругости (EW) образцов с влажностью W в момент испытания определяют по частотам резонансных колебаний с точностью до 25 МПа согласно формуле

где b, h, l - соответственно ширина, высота и длина образца, м (см);

m - масса образца без пластинок, кг;

fпр - резонансная частота продольных колебаний основной гармоники образца, Гц;

β - поправка на массу прикрепленных пластинок, равная отношению массы образца с пластинками к массе образца без пластинок и рассчитываемая с погрешностью не более 0,5·10-2.

Недостатком данного способа является то, что он основан на возбуждении и анализе продольных вибраций, для чего потребуются обязательная рубка дерева, отбор материала и изготовление стандартных образцов в виде реек размерами 20×20×300 мм согласно ГОСТ 16483.21. Следовательно, способ помимо большой трудоемкости, сложности и низкой производительности в принципе не может быть применим для неразрушающей диагностики акустического качества древесины на корню.

Известен метод звукового резонанса, конкретнее частотно-амплитудный метод, который является наиболее удобным и точным для определения Един на малых образцах древесины (Х. Линдстрем, П. Харрис, Р. Накада. Методы измерения жесткости молодых деревьев (Lindstrom, H.; Harris, P.; Nakada, R. 2002: Methods for measuring stiffness of young trees. Holz als Roh-und Werkstoff 60: 165-167).

Метод основан на выявлении собственной (резонансной) частоты образца, f, и определении Един с учетом его длины, толщины (радиуса), а также плотности материала.

Для практической реализации метода звукового резонанса имеются специальные технические средства - акустические анализаторы, которые позволяют создавать электромагнитное поле с помощью громкоговорителя (либо обычного, либо пьезокерамического), соответствующего весу (т.е. плотности) и участку поперечного сечения образца, одновременно обнаруживая и фиксируя результирующую вибрацию внутри образца. Спектральные характеристики образца определяются напрямую от резонансных режимов.

Недостатком способа является то, что он основан также на возбуждении и анализе продольных вибраций относительно волокон древесины, а для акустического анализа требуется изготовление цилиндрических образцов путем их выпиливания из стволовой части дерева по междоузлиям, что лишает возможности диагностировать подрост на корню сохранением его жизнеспособности.

Главный недостаток: этот способ позволяет выявить только один показатель древесины, динамический модуль упругости, а резонансные свойства при этом вообще не определяются.

Прототипом является способ ранней диагностики резонансных свойств древесины на корню, преимущественно подроста путем определения дендроакустических свойств исследуемого образца в виде черенка длиной 50-65 мм, взятого у подроста с южной стороны от середины боковых веток, исключая последние трехлетние приросты; резонансным способом определяют собственную частоту колебаний отобранных черенков, а посредством персонального компьютера с полнодуплексной звуковой платой в автоматическом режиме получают частотно-амплитудную гистограмму с дальнейшим ее идентифицированием с ранее полученной эталонной гистограммой с учетом плотности и фактической толщины черенка; по результатам идентифицирования с заданной степенью вероятности не ниже 0,95 определяют резонансные свойства подроста (Патент №2439561, авторы: Федюков В.И, Салдаева Е.Ю, Васенев А.Л. «Способ ранней диагностики резонансных свойств древесины на корню»).

Недостатком известного способа является то, что при существующем методе консольного типа крепления с тремя прижимными кулачками испытуемый образец древесины из молодых побегов с мягкой тканью, к тому же, не всегда округлой формы, зажимается неравномерно по своей окружной поверхности и, главное, из-за отсутствия фиксатора нагрузки на зажимное устройство при его закручивании практически невозможно установить необходимую силу зажима, при которой достигалась бы стабильность частотно-амплитудных показателей, поэтому в повторных измерениях даже одного и того же образца наблюдается большая вариация значений (Табл.1).

Табл. 1
Частота колебаний одного и того же образца при повторных испытаниях без фиксатора нагрузки, Гц
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
117 117 116 108 117 117 108 117 117 108

Технический результат - повышение точности измерений для ранней диагностики резонансных свойств древесины на корню.

Технический результат достигается тем, что способ фиксации образца при дендроакустических испытаниях по раннему выявлению резонансных свойств древесины на корню, заключающийся в том, что образец зафиксирован в фиксирующем устройстве с усилием затяжки 1,0 Нм через ленту из резины общего назначения твердостью в пределах 50-60 условных единиц, проложенную в зоне контактов кулачков зажима, с техническим зазором между концами ленты 1,0-2,0 мм.

Пример фиксации образца поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен общий вид установки, на фиг.2 представлена консоль для фиксации образца, на фиг.3 представлен поперечный срез консоли, на фиг.4 представлено изображение ленты из резины

На один конец испытуемого образца (1) в виде черенка длиной 50-65 мм устанавливается слой ленты (2) из резины общего назначения твердостью в пределах 50-60 условных единиц по ГОСТ 263-75; во избежание образования «гармошки» при зажиме ленты ее длину l подбирают так, чтобы оставался технический зазор Δ (3) между концами ленты величиной 1,0-2,0 мм, а сам зазор устанавливается между кулачками зажима (4), при этом минимальный показатель зазора устанавливается при измерении черенков с малым диаметром в пределах 4,0 мм, а максимальный - при d, равном 4,0-8,0 мм; для определения длины ленты пользуются следующей рабочей формулой:

Толщина ленты в пределах 1,0-1,5 мм, ее ширина соответствует глубине гнезда консоли, куда вертикально вставляется черенок и равномерно по всей его окружности сжимается с помощью фиксирующего устройства и, ориентируясь по показаниям динамометрического ключа, строго на определенную величину усилия затяжки, равную 1,0 Нм.

Так как резиновый фиксатор частично поглощает колебания и, соответственно, понижает собственную частоту образца, полученные благодаря фиксирующему устройству стабильные результаты измерений умножаются на поправочный коэффициент 1,08 и получают истинное значение частоты колебаний испытуемого образца древесины (табл.2).

Табл. 2
Частота колебаний одного и того же образца при повторных испытаниях с устройством для фиксации, Гц
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Частота измеренная с фиксатором 108 108 108 108 108 108 108 108 108 108
Частота, с учетом поправочного коэффициента 117 117 117 117 117 117 117 117 117 117

Способ фиксации образца при дендроакустических испытаниях по раннему выявлению резонансных свойств древесины на корню, заключающийся в том, что образец зафиксирован в фиксирующем устройстве с усилием затяжки 1,0 Нм через ленту из резины общего назначения твердостью в пределах 50-60 условных единиц, проложенную в зоне контактов кулачков зажима, с техническим зазором между концами ленты 1,0-2,0 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к лесной, деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при сертификации древесины на корню в условиях лесного хозяйства и лесозаготовок, а также при сертификации древесины круглых и пиленых древесных материалов в условиях переработки древесного сырья и механической обработки древесины.

Группа изобретений касается способа измерения содержания влаги в биологическом материале. Для этого предоставляют справочную базу данных для множества различных типов материалов с известным содержанием влаги.

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для измерения комля древесного растения. Для этого проводят выбор пробной площади, отбор дерева на пробной площади, описание свойств выбранного дерева и места его произрастания.

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для измерения ветвей кроны дерева ели. Для этого проводят описание свойств выбранного учетного дерева и места его произрастания.

Изобретение относится к производству древесных композиционных материалов (ДКМ) и может быть использовано при определении их химической безопасности. .

Изобретение относится к лесной промышленности и может быть использовано для анализа кроны учетной ели по испытаниям хвоинок годичных веточек. .

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству плоских пластинчатых материалов, таких как пиломатериалы и строганый шпон, получаемых путем продольного раскроя круглых лесоматериалов.

Изобретение относится к технике выявления и измерения морфологической неоднородности (структура) древесины внутри отдельных годичных колец. .

Изобретение относится к экологическому и технологическому мониторингу ландшафтов вдоль трасс продуктопроводов различных типов, в частности нефте- и газопроводов, а также линий электропередачи и связи, с травяной и древесной растительностью, растущей в промежутках времени между расчистками трассы.

Изобретение относится к способу ультразвукового испытания технической древесины в виде чураков, например специальных сортиментов в виде резонансных чураков, и может быть использовано при сертификации древесины в условиях лесозаготовок, лесного хозяйства и деревообработки при контроле качества чураков при различных условиях их хранения, а также в инженерной экологии при оценке экологического качества территории по значениям скорости ультразвука древесины чураков, заготовленных на данной территории. Способ включает хранение технической древесины в виде чураков с естественной сушкой в штабелях до достижения устойчивой влажности, нанесение на торцы чурака радиальных линий с метками, установление датчиков ультразвукового прибора относительно меток на торцы, измерение ультразвуковых параметров древесины вдоль чурака по меткам. Непосредственно в штабеле на торцы испытуемого чурака дополнительно к радиальным линиям с метками наносят по две линии в виде концентрических окружностей, отмечающие присердцевинную, спелодревесную и заболонную зоны. Относительно примерно симметричных меток на торцах чурака устанавливают датчики ультразвукового прибора. После проведения измерений выявляют закономерности изменения ультразвуковых параметров древесины вдоль чурака. Способ обеспечивает упрощение процесса и снижение трудоемкости ультразвукового испытания и сертификации технической древесины в виде чураков и короткомерных спецсортиментов в штабеле, а также расширение функциональных возможностей метода ультразвукового испытания на заболонной и спелодревесной зонах сечения круглых лесоматериалов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к дендрометрии при изучении относительного сбега комля в ходе роста и развития деревьев, преимущественно берез, и может быть использовано при фитоиндикации качества территорий и разработке мероприятий по защите земельных участков от водной эрозии, а также в дендроэкологическом мониторинге за развитием овражной сети с учетом изменений относительной формы комля растущих березовых деревьев. Способ анализа относительного сбега комля в ходе роста и развития березы, произрастающей на склоне оврага, характеризуется тем, что поперек оврага выбирают пробную площадь с деревьями, затем выбирают на пробной площади учетные деревья, измеряют высоту кроны и полную высоту учетных деревьев. У каждого учетного дерева на стандартной высоте 1,3 м измеряют диаметр и одновременно периметр поперечного сечения ствола. Комель дерева принимают в виде симметричной геометрической фигуры, расположенной вдоль вертикальной оси ствола учетного дерева. Высоту комля у каждого учетного дерева измеряют от поперечного сечения комля на корневой шейке до точки пересечения вертикальной оси с поверхностью почвы. Затем от этой точки до периферии комля на нижней стороне по склону измеряют полупериметр нижнего поперечного сечения комля. После этого с учетом местного угла склона у каждого учетного дерева дополнительно измеряют максимальную высоту комля от корневой шейки ствола до поверхности почвы на нижней стороне по склону у комля. По множеству измеренных берез выполняют расчеты относительных показателей в виде коэффициента формы поперечного сечения ствола дерева на стандартной высоте 1,3 м, относительного сбега поперечного сечения ствола дерева от корневой шейки до стандартной высоты 1,3 м, относительного сбега комля дерева от сечения на высоте комля до стандартной высоты над корневой шейкой дерева. Затем статистическим моделированием выявляют связь между параметрами относительного сбега комля берез, произрастающих на склоне оврага, относительно поперечного сечения на стандартной высоте и угла склона. Способ обеспечивает расширение функциональных возможностей анализа по относительному сбегу комлевой части деревьев, произрастающих на склоне оврага или холма, а также повышение точности измерений березы ниже корневой шейки, начиная от стандартной высоты ствола в 1,3 м над корневой шейкой дерева до поверхности склона оврага или холма. 5 з.п. ф-лы, 12 ил., 11 табл., 1 пр.

Изобретение относится к дендрометрии при изучении роста и развития комля деревьев, преимущественно берез, и может быть использовано при фитоиндикации территорий и разработке мероприятий по защите земельных участков от водной эрозии, экологических и климатических технологий, а также в дендроэкологическом мониторинге за развитием овражной сети и рационализации землепользования с учетом изменений формы комля растущих, в частности, березовых деревьев. Cпособ включает выбор пробной площади с учетными деревьями, измерение высоты кроны и полной высоты всех учетных деревьев. Форму комля как симметричную геометрическую фигуру учитывают от поперечного сечения комля на пересечении с поверхность почвы до стандартной высоты 1,3 м. Проводят измерения периметров комля не менее чем в трех поперечных сечениях комля каждого учетного дерева ниже корневой шейки ствола, а по измеренным данным, дополнительно с учетом периметров корневой шейки и сечения ствола на стандартной высоте 1,3 м, выявляют математическую закономерность симметричной формы комля по единой общей формуле. По параметрам выявленной единой математической закономерности формы комля выявляют рейтинг учетных деревьев для оценки качества формы комля, после чего выявляют закономерности с волновыми возмущениями влияния параметров учетных деревьев и их комлей на параметры в общем виде у математического уравнения формы комля. Для оценки качества места произрастания выделяют закономерности с волновыми возмущениями с сильной теснотой коррелятивной вариации для последующего выделения лимитирующих факторов комля и самого учетного дерева. Способ обеспечивает расширение функциональных возможностей анализа формы комля деревьев, прежде всего берез, произрастающих на ровной местности или на склоне оврага, а также повышение точности измерений деревьев ниже корневой шейки, начиная от стандартной высоты ствола в 1,3 м над корневой шейкой дерева до поверхности почвы. 5 з.п. ф-лы, 14 ил., 8 табл., 1 пр.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения прочности растительных материалов (соломы, зерен злаков, отходов древесины и др.) в условиях сдвига с целью обоснованного расчета и конструирования измельчающего оборудования. Устройство содержит рабочие органы, нагружающее устройство с измерителем усилия сдвига. Рабочие органы выполнены в виде внешнего неподвижного и внутреннего подвижного цилиндров, сопряженных между собой по посадке с зазором и имеющих соосные радиальные отверстия одного диаметра для размещения испытуемых образцов. Диаметр сечений испытуемых образцов соответствует диаметру соосных радиальных отверстий, а их длина - суммарной толщине стенок внешнего неподвижного и внутреннего подвижного цилиндров, которые в свою очередь снабжены соответственно охватывающим и охватываемым вкладышами для фиксации испытуемых образцов. Технический результат: повышение достоверности результатов определения сдвиговой прочности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам определения содержания лигнина Класона. Способ определения лигнина заключается в том, что к лигноцеллюлозному материалу добавляют водно-диоксановый раствор, полученный смешением концентрированной азотной кислоты и 1,4-диоксана в соотношении 1:4 (по объему), реакционную смесь нагревают на кипящей водяной бане в течение 15 минут, затем добавляют 2 М раствор гидроксида натрия, объем реакционной смеси доводят дистиллированной водой и фильтруют, измеряют оптическую плотность фильтрата при 440 нм, и по величине оптической плотности судят о содержании лигнина в целлюлозном полуфабрикате. Изобретение заключается в упрощении и ускорении выполнения анализа. 2 табл., 24 пр.

Изобретение может быть использовано для автоматического измерения объема пучка лесоматериалов, находящегося на движущемся объекте. В способе движущийся объект пропускают через измерительное устройство - измерительную рамку, оснащенную лазерными сканерами, которые измеряют внешний контур пучка, его длину и суммарную площадь торцов лесоматериалов. Полученные данные передают в компьютер с программным обеспечением. После обработки данные заносят в карточку вместе с видеоинформацией об измеряемом объекте и по мобильной телефонной связи передают на центральную базу учета данных. Измерения объема пучка лесоматериалов могут производиться в любую погоду и в любое время суток. Технический результат - упрощение измерения объема пучка лесоматериалов вне зависимости от их вида, в том числе за счет измерения суммарной площади торцов с помощью сканера. 1 ил.

Изобретение относится к области исследования материалов строительных конструкций здания с помощью тепловых средств. Способ выявления параметров локального пожара включает проведение технического осмотра строительных конструкций деревянного перекрытия здания, подвергавшихся действию термического градиента в условиях локального пожара; выявление схемы огневого воздействия на составные элементы перекрытия; установление породы и сорта строительной древесины, показателей ее плотности и влажности в естественном состоянии, массивности элементов деревянного перекрытия, нахождение нормативного сопротивления строительной древесины на изгиб и скорости ее выгорания, отличающийся тем, что технический осмотр деревянного перекрытия здания дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров площади горения, назначают контрольную ячейку перекрытия в очаге пожара, измеряют площадь поперечного сечения проемов ячейки перекрытия, вычисляют показатель проемности ячейки перекрытия; определяют толщину слоя обугливания поперечного сечения элементов деревянного перекрытия; вычисляют величину горючей загрузки, массовую скорость выгорания строительной сосновой древесины в ячейке перекрытия и коэффициент снижения скорости выгорания сосновой древесины, затем выявляют длительность локального пожара и максимальную температуру локального пожара, которые вычисляют из заданных соотношений. Достигается получение достоверной оценки основных параметров разрушительности прошедшего пожара, а также снижение трудоемкости и сокращение сроков проведения технического осмотра термоповрежденных элементов деревянного перекрытия здания. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится к заготовке, обработке и транспортировке лесоматериалов и может быть использовано для определения объемов круглого леса. Согласно способу производят фотосъемку торцов штабеля бревен цифровым устройством. На основе полученного изображения строят модель штабеля бревен. На изображении распознают контуры торцов всех бревен. Из распознанных контуров торцов выбирают шаблонный объект с известными размерами и сравнивают известные размеры торца шаблонного бревна и размеры полученного изображения торца этого бревна. На основании полученных данных вычисляют калибровочные коэффициенты, с учетом которых находят площадь торцов всех бревен. Далее определяют ориентацию каждого бревна в штабеле сопоставлением полученных размеров торцов бревен, соответствующих комлю и вершине. С учетом длины штабеля рассчитывают объем каждого бревна и путем суммирования объемов всех бревен определяют кубатуру всего штабеля. Технический результат - повышение точности результатов измерения. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области древесиноведения и деревообрабатывающей промышленности и касается оценки механических свойств натуральной и модифицированной древесины. Сущность: осуществляют вдавливание пуансона в массив образца древесины и формирование углубления. Углубление формируют в виде шарового сегмента, при глубине вдавливания 0.0007 м<h<0.0029 м, а определение твердости осуществляется по формуле. Технический результат: обеспечение возможности получения обобщенного показателя твердости, представляющего собой интегрированное значение твердости с учетом анизотропии древесины, способов и режимов ее модификации, повышение точности измерений. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к экологии, а именно биомониторингу и биоиндикации качества состояния окружающей среды (воздуха) в малых, средних и крупных поселениях с использованием количественного индекса лихеноиндикации - лишайникового индекса. Для этого вычисляют лишайниковый индекс (L), выражающийся отношением суммарной площади визуально доступных слоевищ к площади поверхности ствола дерева по формуле: , где L - лишайниковый индекс, d1 - минимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), d2 - максимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), D - обхват дерева (см), Н - расстояние от земли, выше которого нет двух талломов, расположенных друг от друга ближе чем на 10 d2, N - число талломов модельных видов лишайников на дереве. При этом наименьшее абсолютное значение лишайникового индекса свидетельствуют о наибольшем загрязнении, а наибольшее - о низком. Изобретение позволяет упростить метод биомониторинга, уменьшить трудоемкие определения видового состава эпифитной лихенофлоры и, таким образом, устранить субъективные факторы. 1 табл., 1 пр.
Наверх