Устройство для дендрохронологического исследования древесины

УДК

620.1

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2019.5.158

Аннотация

Начиная с 70-х гг. XX в. разработано множество методик и устройств для дендрохронологического исследования древесины, которые в основном базируются на технических решениях, предложенных Б. Эклундом. Применяемые в настоящее время методы основываются на измерении контуров годичных колец на поперечных срезах древесины с помощью оптических увеличительных приборов. Современные приборы, несмотря на высокий технический уровень и дороговизну, имеют существенные недостатки, связанные с точностью измерений, автономностью работы и длительностью анализа результатов. Целью исследования является устранение указанных недостатков путем синтеза технических решений и разработки нового устройства. Поскольку силовые параметры механического резания находятся в тесной связи со свойствами и строением древесины, в основу нового прибора положен принцип измерения усилий простого поступательного резания древесины в торец и определения ширины годичных колец. В результате проведенной работы снижена ориентировочно до 250 тыс. р. стоимость прибора, повышена его надежность за счет упрощения конструкции и применения простых измерительных компонентов, автономности и мобильности дендрохронологических исследований. Разработанное устройство, отличающееся высокой точностью (± 1 %) и дискретностью измерений (0,260…0,012 мм), может найти применение в дендрохронологическом анализе при исследовании макроскопического строения древесины и силовых параметров процесса ее резания.

Сведения об авторах

В.Ю. Чернов, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: X-4439-2019, ORCID: 0000-0001-9496-7340
О.В. Цой, магистрант; ORCID: 0000-0001-8028-2201
Н.А. Магаляс, магистрант; ORCID: 0000-0002-4940-8918
М.С. Чернова, аспирант; ResearcherID: X-4073-2019, ORCID: 0000-0002-0192-5158

Поволжский государственный технологический университет, пл. Ленина, д. 3, г. Йошкар-Ола, Республика Марий Эл, Россия, 424000; e-mail: Chernov.vas7936@yandex.ru, lelik-ha4@mail.ru, mashael0906@mail.ru

Ключевые слова

дендрохронологические исследования древесины, макроскопическое строение, простое поступательное резание древесины, силовые параметры процесса резания древесины, точность и дискретность измерений

Для цитирования

Чернов В.Ю., Цой О.В., Магаляс Н.А., Чернова М.С. Устройство для дендрохронологического исследования древесины // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 158–166. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.158

Литература

1. Датчики силы сжатия/растяжения. Модель 8524 (Pdf-файл) // Измерительное оборудование Buster. Режим доступа: http://www.burster-m.ru/pdf_burster/8524.pdf (дата обращения: 25.01.2019). [Sensors of Compression/Tension Force. Model 8524. Measuring Equipment Buster. 2019].

2. Датчики Холла для мотор-редукторов серии RA, RB и IG // ООО «Электропривод». Режим доступа: http://electroprivod.ru/encoder.htm (дата обращения: 25.01.2018). [Hall Effect Sensors for Gear Motors of the RA, RB and IG Series. LLC “Elektroprivod”].

3. Заявка 2016129574 Российская Федерация, МПК G01N 3/58. Способ и устройство для измерения усилий элементарного резания / Чернов В.Ю., Магаляс Н.А., Цой О.В., Малтакова Е.В., Кузьмина А.В.; заявители: Чернов В.Ю., Малтакова Е.В., Кузьмина А.В. № 2016129574; заявл. 19.07.2016, опубл. 24.01.2018. [Chernov V.Yu., Magalyas N.A., Tsoj O.V., Maltakova E.V., Kuzmina A.V. Method and Device for Measuring Forces of Simple Cutting. Patent Application RF, no. 2016129574, 2018].

4. Любченко В.И., Суханов В.Г. Лабораторный практикум по резанию древесины и дереворежущему инструменту: учеб. пособие. М.: МГУЛ, 2004. 28 с. [Lyubchenko V.I., Sukhanov V.G. Laboratory Practicum on Wood Cutting and Wood Cutting Tools: Educational Textbook. Moscow, MGUL Publ., 2004. 28 p.].

5. Матвеев С.М., Румянцев Д.Е. Дендрохронология: учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. Воронеж: ВГЛТА, 2013. 139 с. [Matveyev S.M., Rumyantsev D.E. Dendrochronology: Educational Textbook. Voronezh, VGLTA Publ., 2013. 139 p.].

6. Методические рекомендации по криминалистической экспертизе объектов растительного происхождения / отв. ред. М.И. Розанов. М.: ВНИИСЭ, 1972. 21 с. [Instructional Guidelines for Criminalistics Expert Examination of Objects of Plant Origin. Editor in Chief M.I. Rozanov. Moscow, VNIISE Publ., 1972. 21 p.].

7. Мотор-редукторы: Мотор-редуктор IG-52GM (Pdf-файл) // ООО «Электропривод». Режим доступа: https://electroprivod.ru/pdf/shayang/IG-52GM.pdf (дата обращения: 25.01.2018). [Gearmotors. Gearmotors Manufactured by SHAYANG YE INDUSTRIAL: Gearmotor IG-52GM. 2002–2019. LLC “Elektroprivod”].

8. Санѐв В.И., Сергеевичев А.В. Основы резания древесины: лаб. практикум. СПб.: СПбГЛТА, 2007. 87 с. [Sanev V.I., Sergeyevich A.V. Wood Cutting Basics: Laboratory Practicum. Saint Petersburg, SPbGLTA Publ., 2007. 87 p.].

9. USB-6008. Многофункциональное устройство ввода-вывода // National Instruments]. URL: http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/ru/nid/202751 (дата обращения 25.01.2018). [National Instruments. Products: Multifunctional Input-Output Device USB-6008. 2018].

10. Den Bulcke J.V., Wernersson E.L.G., Dierick M., Loo D.V., Masschaele B., Brabant L., Boone M.N., Hoorebeke L.V., Haneca K., Brun A., Hendriks C.L.L., Acker J.V. 3D Tree-Ring Analysis Using Helical X-Ray Tomography. Dendrochronologia, 2014, vol. 32, iss. 1, pp. 39–46. DOI: 10.1016/j.dendro.2013.07.001

11. Dukpa D., Tenzin K., Krusic P.J., Khandu Y., Wangchuk S. Dendrochronology Manual. Bumthang, Bhutan, UWICE Press, 2017. 44 p.

12. Nasswettrová A., Křivánková S., Šmíra P. Comparison of the Results of Dendrochronological Measuring Based on Different Images of a Historical Wood Sample of Silver Fir (Abies alba) from the Czech Republic. Wood Research, 2017, vol. 62(1), pp. 113–124.

13. Rinn F. TSAP-Win – Time Series Analysis and Presentation for Dendrochronology and Related Applications, TSAP-WIN Version 4, 64. RinnTech, 2011, pp. 24–25.

14. Rinn F. Practical Application of Micro-Resistance Drilling for Timber Inspection. Holztechnologie, 2013, vol. 54, pp. 32–38.

15. Speer J. Fundamentals of Tree-Ring Research. Tucson, University of Arizona Press, 2012. 360 p.

16. UseScience System. Wood Density Measuring System LignoStation. Rinntech. Available at: https://scientificservices.eu/item/wood-density-measuring-systemlignostation/3573 (accessed 13.05.2019).

17. Zeller L., Ammer Ch., Annighöfer P., Biber P., Marshall J., Schütze G., del Río Gaztelurrutia M., Pretzsch H. Tree Ring Wood Density of Scots Pine and European Beech Lower in Mixed-Species Stands Compared with Monocultures. Forest Ecology and Management, 2017, vol. 400, pp. 363–374. DOI: 10.1016/j.foreco.2017.06.018

Ссылка на английскую версию:

A Device for Dendrochronological Analysis

A DEVICE FOR DENDROCHRONOLOGICAL ANALYSIS

V.Yu. Chernov, Candidate of Engineering, Assoc. Prof.; ResearcherID: X-4439-2019, ORCID: 0000-0001-9496-7340
O.V. Tsoy, Master; ORCID:0000-0001-8028-2201
N.A. Magalyas, Master; ORCID: 0000-0002-4940-8918
М.S. Chernova, Postgraduate Student; ResearcherID: X-4073-2019, ORCID: 0000-0002-0192-5158

Volga State University of Technology, pl. Lenina 3, Yoshkar-Ola, Mari El Republic, 424000, Russian Federation; e-mail: Chernov.vas7936@yandex.ru, lelik-ha4@mail.ru, mashael0906@mail.ru

Many techniques and devices for dendrochronological analysis of wood have been developed since the 70s of the 20th century. They are mainly based on the technical solutions proposed by B. Eklund. Currently used methods are based on the contour analysis of annual rings on cross sections of wood by the means of optical magnifying devices. Despite the engineering superiority and high cost, modern equipment has significant weaknesses related to measurement accuracy, work autonomy, and analysis duration. The research purpose is to eliminate the weaknesses by synthesis of engineering solutions and development of a new device. The new device was based on principle of measuring the forces of simple translational end-grain cutting and width determination of annual rings since the power parameters of mechanical cutting are closely related to the wood properties and structure. The device cost was reduced approximately to 250 thousand rubles, its reliability was increased by design simplifying and using simple measuring components, autonomy, and mobility of dendrochronological snalysis as a result of the conducted work. The developed device has high accuracy (±1 %) and measuring resolution (0.26...0.012 mm). It can find application in dendrochronological analysis through studies of macroscopic structure of wood and power parameters of wood cutting.

For citation: Chernov V.Yu., Tsoy O.V., Magalyas N.A., Chernova М.S. A Device for Dendrochronological Analysis. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 158–166. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.158

Keywords: dendrochronological analysis of wood, macrostructure, simple progressive wood cutting, power action parameters of wood cutting, accuracy and resolution of measurements.

Поступила 31.03.18 / Received on March 31, 2018