Оценка соответствия плотности древесины требованиям к продукции деревообрабатывающих производств

УДК

DOI:

Аннотация

Прогнозирование физико-механических свойств древесины является важной и актуальной задачей в процессе изготовления конструкционных пиломатериалов. При несоответствии плотности и зависящей от нее прочности древесины конструкционных пиломатериалов расчетным характеристикам она не может быть использована в производстве несущих конструкций, что снижает коэффициент использования древесины и увеличивает стоимость готовых изделий. Разработан метод оценки плотности древесины эксплуатационной влажности на этапе лесозаготовки, основанный на оценке ее базисной плотности, что позволяет присваивать определенные качественные индексы лесным массивам до проведения лесозаготовительных работ. Исследования выполнены для групп модельных деревьев сосны и ели, заготовленных в разных частях Ленинградской области. За критерий оценки качества древостоев принята плотность древесины при  влажности 12 %. Получены модели, описывающие связь между базисной плотностью древесины сосны и ели и плотностью древесины влажностью 12 % в деловой части хлыста. Внедрение разработанного метода в практику лесных хозяйств возможно путем введения индексов лесосек, указывающих на качественные характеристики растущих деревьев и их соответствие определенным видам продукции  исходя из требуемой заказчиками плотности древесины. Дополнение существующих таксационных характеристик индексом соответствия лесных массивов позволит разделять круглые лесоматериалы по стоимости.

Сведения об авторах

А.А. Тамби, канд. техн. наук, доц.

А.Н. Чубинский, д-р техн. наук, проф.

Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет

имени С.М. Кирова, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург, Россия, 194021;

е-mail: a_tambi@mail.ru

Ключевые слова

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Григорьев И.В., Григорьева О.И., Никифорова А.И., Куницкая О.А. Обоснование методики оценки экологической эффективности лесопользования // Вестн. КрасГАУ. 2012. № 6. С. 72–77.

2. Данилов Д.А. Закономерности структурных изменений в сосновых и еловых древостоях на объектах комплексного ухода за лесом: автореф. дис. …. канд. с.-х. наук. СПб.: СПбГЛТУ, 2011. 21 с.

3. Пальчиков С.Б., Баранов А.Ф. Вопросы необходимости ведения мониторинга состояния насаждений с использованием современных методов дендрохронологических исследований// Вестн. МГУЛ–Лесн. вестн. 2014. № 5. С. 116–121.

4. Петров В.Н., Чубинский А.Н., Смирнова А.И., Тамби А.А. Экономическое обоснование целесообразности сортировки пиловочника по качественным признакам// Изв. СПбГЛТУ. 2011. № 19. С. 273–279.

5. Полубояринов О.И. Плотность древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1976. 160 с.

6. Рябчук В.П., Юскевич Т.В., Гриб В.М. Физические свойства древесины видов рода сосна// Лесн. журн.  2013. №5. С. 160–169. (Изв. высш. учеб. заведений).

7. Соколов А.П., Сюнёв В.С. Логистическая концепция организации лесозаготовительного производства// Ученые записки ПетрГУ. Серия «Естеств. и техн. науки». 2014. № 4 (141). С. 88–95.

8. Тамби А.А., Теппоев А.В., Шимкевич Ю.А., Гальсман И.Е. Методика применения магнитно-резонансной томографии для оценки внутреннего строения и влажности круглых лесоматериалов // Изв. СПбГЛТУ. 2013. № 203. С. 100–107.

9. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения.   4-е изд.  М.: МГУЛ, 2007. 351 с. 

10. Люнгетюд Ф., Моте Ф., Бахшиева М.А., Чубинский А.Н., Шарпентье П., Бомбардье В., Тамби А.А.  Исследование процесса идентификации древесных пород по макроскопическим признакам с использованием компьютерной томографии// Изв. СПбГЛТУ. 2013. № 202. С. 158–168.

11. Хухрянский П.Н. Прочность древесины. М.: Гослесбумиздат, 1955.  152 с.

12. Чубинский А.Н., Тамби А.А., Хитров Е.Г., Шимкевич Ю.А., Семишкур С.О. Обоснование объемного выхода пиломатериалов для клееных деревянных конструкций на основе физических свойств древесины// Изв. СПбГЛТУ. 2014. № 206.
С. 146–154.

13. Bhandarkar S.M., Faust T.D., Tang M. Catalog: a system for defection and rendering of internal log defects using computer tomography// Machine Vision and Applications. N 11. Р. 171–190.

14. Bucur V. Nondestructive Characterization and Imaging of Wood. Berlin, 2003.

15. Chubinskii A.N., Tambi A.A., Teppoev A.V., Anan’eva N.I., Semishkur S.O., Bakhshieva  M.A. Physical Nondestructive Methods for the Testing and Evaluation of the Structure of Wood Based Materials// Russian Journal of Nondestructive Testing. 2014. N 50 (11). Р. 693–700.

16. Colin F., Mothe F., Freyburger C., Leban J.M., Morisset J.B., Fontaine F. Tracking rameal traces in sessile oak trunks with X-ray computer tomography: biological bases, preliminary results and perspectives// Trees. 2010.

17. Freyburger C., Longuetaud F., Mothe F., Constant T., Leban J.M. Measuring wood density by means of  X-ray computer tomography// Annals of Science. 2009. N 66.
P. 804–813.

18. Liang S., Fu F. Relationship Analysis Between Tomograms and Hardness Maps in Determining Internal Defects in Euphrates Poplar// Wood Research. 2012. N 57 (2).
P. 221–230.

19. Rinn F. Technische Grandlagen der Impuls-Tomographie// Baumzeitung. 2003. N 8. Р. 29–31.

20. Ross R.J. , Pellerin R.F. Nondestructive Testing for Assessing Wood Members in Structures// A Review. Gen. Tech. Rep. FPL-GTR-70. Madison, WI, 1994. 40 p.

21. Wei Q., Leblon B., La Rocque A. On the use of X-ray computed tomography for determining wood properties// Can. J. For. Res. 2011. N 41. P. 2120–2140. 

Поступила 20.04.15

Ссылка на английскую версию:

UDC 630*812

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.3.124

Wood Density Evaluation of Compliance of the Woodworking Industries Production 

А.А. Tambi, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

A.N. Chubinskiy, Doctor of Engineering Sciences, Professor

Saint Petersburg State Forest Technical University under name of S.M. Kirov,

Institutskiy per., 5, Saint Petersburg, 194021, Russian Federation; е-mail: a_tambi@mail.ru

Prediction of physical and mechanical properties of wood is an essential and actual problem in the production of the structural lumber. In case of inconsistency of density and the structural strength of the structural lumber with the calculation characteristics it cannot be used in the production of load-bearing structures, which reduces the material ratio of wood and increases the cost of the finished products. We have developed a method of estimating the density of wood of the service moisture content at the stage of harvesting, based on an assessment of the basic wood density that allows us to assign the certain qualitative felling indices prior to the logging operations. The investigations were carried out for the groups of pine and spruce model trees harvested in the different parts of Leningrad region. The criterion for assessing the quality of the stands we adopted the wood density at a moisture content of 12 %. As a result we obtained the models describing the connection between the basic wood density of pine and spruce and wood density with a moisture content of 12 % in the merchantable part of a trunk. The introduction of the developed method in the forestry practice is possible through the introduction of the felling indices indicating the qualitative characteristics of growing trees and their conformity to the certain types of products based on the customers desired density of wood. The felling coincidence index in the list of the survivor characteristics allows us to define the roundwood materials according to value. The research is carried out within the framework of the works on the subject of GR 01201463693.

Keywords: basic wood density, density function, physical properties of wood, felling index.

REFERENCES

1. Grigor'ev I.V., Grigor'eva O.I., Nikiforova A.I., Kunitskaya O.A. Obos-novanie metodiki otsenki ekologicheskoy effektivnosti lesopol'zovaniya [Justification of Methodology for Environmental Performance Evaluation of Forest Management]. Vestnik KrasGAU [the Bulletin of KrasGAU], 2012, no 6, pp. 72–77.

2. Danilov D.A. Zakonomernosti strukturnykh izmeneniy v sosnovykh i elovykh drevostoyakh na ob"ektakh kompleksnogo ukhoda za lesom: avtoref. dis. … kand. s.-kh. nauk [Patterns of Structural Change in the Pine and Spruce Stands at the Objects of the Forest Total Care: Cand. Agric. Sci. Diss. Abs.]. Saint Petersburg, 2011. 21 p.

3. Pal'chikov S.B., Baranov A.F. Voprosy neobkhodimosti vedeniya monitoringa sostoyaniya nasazhdeniy s ispol'zovaniem sovremennykh metodov dendrokhronologicheskikh issledovaniy [Questions of the Necessity of Monitoring of the State of Plants Using the Modern Methods of Dendrochronological Research]. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta lesa – Lesnoy vestnik [Moscow State Forest University Bulletin – Lesnoy Vestnik], 2014, no. 5, pp. 116–212.

4. Petrov V.N., Chubinskiy A.N., Smirnova A.I., Tambi A.A. Ekonomicheskoe obosnovanie tselesoobraznosti sortirovki pilovochnika po kachestvennym priznakam [Economic Rationale for Log Sorting at the Grade Break]. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii  (Izvestia SPbLTA), 2011, no. 197, pp. 273–279.

5. Poluboyarinov O.I. Plotnost' drevesiny [Wood Density]. Moscow, 1976. 160 p.

6. Ryabchuk V.P., Yuskevich T.V., Grib V.M. Fizicheskie svoystva drevesiny vidov roda sosna [The Physical Properties of Wood of the Pine Species]. Lesnoy zhurnal, 2013, no. 5, pp. 160–169.

7. Sokolov A.P., Syunev V.S. Logisticheskaya kontseptsiya organizatsii lesozagotovitel'nogo proizvodstva [Logistical Concept of the Timber Production Organization]. Uchenye zapiski Petrozavodskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya “Estestvennye i tekhnicheskie nauki” [Proceedings of Petrozavodsk State University. Natural and Engineering Sciences], 2014, no. 4, pp. 88–95.

8. Tambi A.A., Teppoev A.V., Shimkevich Yu.A., Gal'sman I.E. Metodika primeneniya magnitno-rezonansnoy tomografii dlya otsenki vnutrennego stroeniya i vlazhnosti kruglykh lesomaterialov [The method of Application of Magnetic Resonance Imaging for the Evaluation of the Internal Structure and Humidity of Roundwood]. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii  (Izvestia SPbLTA), 2013, no. 203, pp. 100–107.

9. Ugolev B.N. Drevesinovedenie s osnovami lesnogo tovarovedeniya [Wood Technology with the Fundamentals of Forest Commodity]. Moscow, 2007. 351 p.

10. Lyungetyud F., Mote F., Bakhshieva M.A., Chubinskiy A.N., Sharpent'e P., Bombard'e V., Tambi A.A.  Issledovanie protsessa identifikatsii drevesnykh porod po makroskopicheskim priznakam s ispol'zovaniem komp'yuternoy tomografii [Investigation of the Process of Identification of Tree Species by the Macroscopic Characteristics Using the Computed Tomography]. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii  (Izvestia SPbLTA), 2013, no. 202, pp. 158–168.

11. Khukhryanskiy P.N. Prochnost' drevesiny [The Strength of Wood]. Moscow, 1955. 152 p.

12. Chubinskiy A.N., Tambi A.A., Khitrov E.G., Shimkevich Yu.A., Semishkur S.O. Obosnovanie ob"emnogo vykhoda pilomaterialov dlya kleenykh derevyannykh konstruktsiy na osnove fizicheskikh svoystv drevesiny [Justification for the Board Output from the Saws for Glued Wooden Structures on the Basis of Physical Properties of Wood]. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii  (Izvestia SPbLTA), 2014, no. 206, pp. 146–154.

13. Bhandarkar S.M., Faust T.D., Tang M. Catalog: a System for Defection and Rendering of Internal Log Defects Using Computer Tomography. Machine Vision and Applications, 1999, no. 11, pp. 171­–190.

14. Bucur V. Nondestructive Characterization and Imaging of Wood. Berlin, 2003.

15. Chubinskii A.N., Tambi A.A., Teppoev A.V., Anan’eva N.I., Semishkur S.O., Bakhshieva M.A. Physical Nondestructive Methods for the Testing and Evaluation of the Structure of Wood Based Materials. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2014, no. 50(11), pp. 693–700. doi: 10.1134/S1061830914110023.

16. Colin F., Mothe F., Freyburger C., Leban J.M., Morisset J.B., Fontaine F. Tracking Rameal Traces in Sessile Oak Trunks with X-Ray Computer Tomography: Biological Bases, Preliminary Results and Perspectives. Trees, 2010, no. 24(5), pp. 953–967. doi: 10.1007/s00468-010-0466-1.

17. Freyburger C., Longuetaud F., Mothe F., Constant T., Leban J.M. Measuring Wood Density by Means of X-Ray Computer Tomography. Annals of Science, 2009, no. 66, pp. 804–813.

18. Liang S., Fu F. Relationship Analysis Between Tomograms and Hardness Maps in Determining Internal Defects in Euphrates Poplar. Wood Research, 2012, no. 57(2),
pp. 221–230.

19. Rinn F. Technische Grandlagen der Impuls-Tomographie. Baumzeitung, 2003, no. 8, pp. 29–31.

20. Ross R.J., Pellerin R.F. Nondestructive Testing for Assessing Wood Members in Structures: A Review. Gen. Tech. Rep. FPL-GTR-70. Madison, WI, 1994. 40 p.

21. Wei Q., Leblon B., La Rocque A., On the Use of X-ray Computed Tomography for Determining Wood Properties: a Review. Can. J. For. Res., 2011, no. 41, pp. 2120–2140. 

Received on April 20, 2015