RU93989U1

RU93989U1 - PENETROMETER FOR GROWING TREES

Info

Publication number: RU93989U1
Application number: RU2009145888/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Борисович Воробьев; Геннадий Матвеевич Змаев
Original assignee: Анатолий Борисович Воробьев
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2010-05-10

Abstract

1. Пенетрометр для растущих деревьев, содержащий нагружающее устройство, воздействующее на индентор, и измерительное устройство, отличающийся тем, что он содержит полый корпус, внутри которого размещены нагружающее и измерительное устройства, а снаружи установлена направляющая трубка, внутри которой с возможностью продольного перемещения размещен силовой шток, взаимодействующий одним концом с последовательно расположенными измерительным и нагружающим устройствами, а другим концом с индентором, выполненным в виде шарнирно установленной на штоке поворотной пластины с измерительной площадкой, выполненной на боковой стороне пластины, снабженной закругленным торцем, взаимодействующим с упором, установленным на заглушке трубки, при этом измерительное устройство выполнено в виде указателя, установленного на штоке с возможностью перемещения по щели в корпусе вдоль нанесенной на нем шкалы перемещений штока, последний оборудован возвратной пружиной и взаимодействует своим торцем с силовой пружиной нагружающего устройства, также снабженной указателем перемещения ее заднего торца относительно второй шкалы, нанесенной на корпусе, в подвижный поршень указателя упирается нагружающий винт, завинченный в корпус. ! 2. Пенетрометр для растущих деревьев по п.1, отличающийся тем, что упор выполнен в виде ролика. ! 3. Пенетрометр для растущих деревьев по п.1, отличающийся тем, что измерительная площадка имеет заостренные края. ! 4. Пенетрометр для растущих деревьев по п.1, отличающийся тем, что корпус снабжен рукоятками. ! 5. Пенетрометр для растущих деревьев по п.1, отличающийся тем, что шкала градуирована в соответствии � 1. A penetrometer for growing trees, containing a loading device acting on the indenter, and a measuring device, characterized in that it comprises a hollow body, inside which a loading and measuring device is placed, and a guide tube is installed outside, inside which a power tube is placed with the possibility of longitudinal movement a rod interacting at one end with sequentially located measuring and loading devices, and at the other end with an indenter made in the form of articulated on the stem of a rotary plate with a measuring pad made on the side of the plate, provided with a rounded end cooperating with a stop mounted on the plug of the tube, while the measuring device is made in the form of a pointer mounted on the rod with the ability to move along the slit in the housing along the the scale of the rod’s movement, the latter is equipped with a return spring and interacts with its end face with the power spring of the loading device, also equipped with a pointer to move its rear of the end face relative to the second scale deposited on the housing, the loading screw screwed into the housing abuts against the movable piston of the pointer. ! 2. The penetrometer for growing trees according to claim 1, characterized in that the emphasis is made in the form of a roller. ! 3. The penetrometer for growing trees according to claim 1, characterized in that the measuring platform has pointed edges. ! 4. The penetrometer for growing trees according to claim 1, characterized in that the housing is equipped with handles. ! 5. Penetrometer for growing trees according to claim 1, characterized in that the scale is graduated in accordance with �

Description

Полезная модель относится к области лесного и лесопаркового хозяйства, лесопаркового строительства и может быть использована для выявления гнилей и пустот в стволах растущих деревьев. Она представляет собой прибор для исследования плотности внутренних слоев древесины растущих деревьев.The utility model relates to the field of forestry and forestry, forest construction and can be used to identify rot and voids in the trunks of growing trees. It is a device for studying the density of the inner layers of wood of growing trees.

Известно изобретение [1], которое относится к лесной отрасли и может быть использовано при сертификации технической древесины и технологическом мониторинге механической обработки древесины в условиях различных деревообрабатывающих предприятий, например непрерывной сертификации и сортировки древесного сырья и полуфабрикатов по качеству древесины на деревообрабатывающих производствах при хранении круглых, колотых и пиленых лесоматериалов, а также в ходе лесозаготовительных работ. При испытании материала из технической древесины применяют конусную головку удобообтекаемой формы. Дополнительно измеряют импульсы изменения усилия проникания конусной головки удобообтекаемой формы в радиальном направлении, располагая материал из технической древесины относительно вектора перемещения головки от периферии к сердцевине ствола дерева. По скважности и ритмичности импульсов силы судят о качестве древесины. Это позволит упростить процесс испытания древесины, расширить применение от растущего состояния до различных видов полуфабрикатов (деревьев, а также круглых, колотых и пиленых материалов) и строительных изделий из древесины, а также обеспечить слежение за прочностью и надежностью старых деревянных конструкций в виде домов, столбов, мостов и т.д.Known invention [1], which relates to the forest industry and can be used in the certification of technical wood and technological monitoring of mechanical processing of wood in various woodworking enterprises, for example, continuous certification and sorting of wood raw materials and semi-finished products on the quality of wood in woodworking during storage round, chopped and sawn timber, as well as during logging operations. When testing material from industrial wood, a conical head of a streamlined shape is used. In addition, impulses of changes in the penetration force of the conical head of a streamlined shape in the radial direction are additionally measured, placing material from industrial wood relative to the vector of movement of the head from the periphery to the core of the tree trunk. By the duty cycle and the rhythm of the impulses, the forces judge the quality of the wood. This will simplify the process of testing wood, expand the application from the growing state to various types of semi-finished products (trees, as well as round, chipped and sawn materials) and building products from wood, as well as provide monitoring of the strength and reliability of old wooden structures in the form of houses, pillars bridges etc.

Изобретение чрезвычайно простое, но точность измерений крайне низкая, т.к. измерения осуществляются по субъективным ощущениям оператора.The invention is extremely simple, but the measurement accuracy is extremely low, because measurements are made according to the subjective sensations of the operator.

Известен способ определения "объемной твердости" древесины [2], включающий изготовление образца в форме прямоугольной призмы, вдавливание пуансона, отличающийся тем, что вдавливание пуансона проводится в образец, который имеет торцовую, радиальную и тангенциальную поверхность, а объемную твердость определяют по формулеA known method of determining the "bulk hardness" of wood [2], including the manufacture of a sample in the form of a rectangular prism, indentation of the punch, characterized in that the indentation of the punch is carried out in a sample that has an end, radial and tangential surface, and volumetric hardness is determined by the formula

, ,

где Р_max - средняя величина усилия, приходящаяся на единицу объема, вдавливаемого полусферического наконечника пуансона, получаемая из трех измерений, кН;where P _max - the average value of the force per unit volume pressed in the hemispherical tip of the punch, obtained from three measurements, kN;

R - радиус, м,R is the radius, m

после чего определяют величину жесткости древесины.then determine the amount of hardness of the wood.

Преимущества представленного способа измерения в его точности и объективности.The advantages of the presented measurement method in its accuracy and objectivity.

Недостаток способа в том, что для измерений твердости древесины требуется образец данного дерева, что не всегда возможно. Кроме того, измерения проводятся в лабораторных условиях.The disadvantage of this method is that for measuring the hardness of wood requires a sample of this tree, which is not always possible. In addition, measurements are carried out in laboratory conditions.

Известен способ микропенетрации древесного растения [3], включающий измерение глубины погружения подпружиненного стержня для определения силы сопротивления проникновению стержня, отличающийся тем, что на молодом дереве и его вегетативных элементах, или молодых ветвях и корнях старого дерева, при заданном усилии проникания заглубляют тонкий стержень в виде плоского штампа и по этой глубине проникания стержня оценивают качество заболонной зоны древесины древесного растения, размеры и свойства годичных слоев, примыкающих непосредственно к коре, а также свойства коры древесного растения. При этом испытания выполняют в вегетационный период, а свойства древесного растения оценивают по нескольким замерам в ходе сезонного роста и развития древесного растения.A known method of micropenetration of a woody plant [3], including measuring the immersion depth of a spring-loaded rod to determine the resistance to penetration of the stem, characterized in that on a young tree and its vegetative elements, or young branches and roots of an old tree, for a given penetration force, a thin rod is buried in in the form of a flat stamp and according to this depth of penetration of the rod, the quality of the sapwood zone of wood of a woody plant, the sizes and properties of annual layers adjacent directly on to the cortex, as well as the properties of the bark of woody plants. The tests are carried out during the growing season, and the properties of the woody plant are evaluated by several measurements during the seasonal growth and development of the woody plant.

Погружение выполняют цилиндрическим штампом с плоской торцевой поверхностью, причем микропенетрометр выполняют с несколькими сменными плоскими штампами различного диаметра от 0,5 до 2,0 мм, причем в специальных измерениях применяют штампы овальной формы или прямоугольной формы, стороны которых соотносятся как свойства древесины в продольном и поперечном направлениях анизотропии.Immersion is carried out with a cylindrical die with a flat end surface, and the micropenetrometer is performed with several interchangeable flat dies of various diameters from 0.5 to 2.0 mm, and in special measurements, oval or rectangular dies are used, the sides of which are related as the properties of wood in the longitudinal and transverse directions of anisotropy.

При испытании древесины одним ударом штампа снимают участок коры около места заглубления штампа, а для повышения точности замеров выполняют многократные повторные удары пенетрометром и замеряют последующие, после каждого удара, увеличения глубины проникания стержня.When testing wood with one stroke of a stamp, a section of the bark is removed near the place where the stamp is buried, and to increase the accuracy of measurements, repeated repeated strokes are performed with a penetrometer and the subsequent, after each impact, increase in the penetration depth of the rod is measured.

При испытании тонкой ветви или корня деревца с противоположной стороны прижимают упор для противодействия силе проникания штампа.When testing a thin branch or root of a tree, an emphasis is pressed from the opposite side to counter the penetration force of the stamp.

Следует заметить, что несмотря на простоту способа и применяемых устройств - простых штампов точность измерений весьма низкая, оценка измерения достаточно субъективная, однако по своей сущности данное изобретение может служить прототипом.It should be noted that despite the simplicity of the method and the devices used - simple dies, the measurement accuracy is very low, the measurement assessment is quite subjective, but in essence this invention can serve as a prototype.

Задачей предложенного решения является возможность измерения плотности древесины растущего дерева в сердцевине его ствола.The objective of the proposed solution is the ability to measure the density of wood of a growing tree in the core of its trunk.

Поставленная задача решается тем, что предложенный пенетрометр, содержащий нагружающее устройство, воздействующее на индентор и измерительное устройство, содержит полый корпус, внутри которого размещены нагружающее и измерительное устройства, а снаружи установлена направляющая трубка, внутри которой с возможностью продольного перемещения размещен силовой шток, взаимодействующий одним концом с последовательно расположенными измерительным и нагружающим устройствами, а другим концом с индентором, выполненным в виде шарнирно установленной на штоке поворотной пластины с измерительной площадкой, выполненной на боковой стороне пластина, и закругленным торцем, взаимодействующим с упором, установленным на заглушке трубки, при этом измерительное устройство выполнено в виде указателя, установленного на штоке с возможностью перемещения по щели в корпусе вдоль нанесенной на нем шкалы перемещений штока, последний оборудован возвратной пружиной и взаимодействует своим торцем с силовой пружиной нагружающего устройства, также снабженной указателем перемещения ее заднего торца относительно корпуса вдоль второй шкалы, нанесенной на корпусе, в поршень которого упирается нагружающий винт. завинченный в корпус.The problem is solved in that the proposed penetrometer containing a loading device acting on the indenter and the measuring device contains a hollow body, inside which the loading and measuring devices are placed, and a guide tube is installed outside, inside of which a power rod interacting with one the end with sequentially located measuring and loading devices, and the other end with an indenter made in the form of a pivotally mounted mounted on the rod of the rotary plate with a measuring pad, made on the side of the plate, and a rounded end interacting with a stop mounted on the plug of the tube, while the measuring device is made in the form of a pointer mounted on the rod with the ability to move along the slit in the housing along the of the rod displacement scale, the latter is equipped with a return spring and interacts with its end face with the power spring of the loading device, also equipped with a pointer to move its rear rts relative to the housing along the second scale deposited on the housing, the piston of which abuts the loading screw. screwed into the housing.

Упомянутый упор может быть выполнен в виде ролика, измерительная площадка имеет заостренные края, корпус снабжен рукоятками, а шкала градуирована в соответствии с характеристикой силовой пружины. На направляющей трубке нанесена мерная шкала углубления пенетрометра вглубь ствола дерева.The mentioned stop can be made in the form of a roller, the measuring platform has pointed edges, the housing is equipped with handles, and the scale is graduated in accordance with the characteristic of the power spring. On the guide tube there is a measured scale for penetrating the penetrometer deep into the tree trunk.

На фиг.1 и 2 представлен общий вид устройства, а на фиг.3 - сечение индентора.Figure 1 and 2 presents a General view of the device, and figure 3 is a cross section of the indenter.

Пенетрометр содержит полый корпус 1, внутри которого размещены нагружающее 2 и измерительное 3 устройства, а снаружи установлена направляющая трубка 4, внутри которой с возможностью продольного перемещения размещен силовой шток 5, взаимодействующий одним концом с последовательно расположенными измерительным 3 и нагружающим 2 устройствами, а другим концом с индентором 6, выполненным в виде шарнирно установленной на штоке 5 поворотной пластины с измерительной площадкой 8, выполненной на боковой стороне пластины, и снабженной закругленным торцем, взаимодействующим с упором 9, установленным на заглушке 10 трубки 4, при этом измерительное устройство 3 выполнено в виде указателя 11, установленного на штоке 5 с возможностью перемещения по щели в корпусе 1 вдоль нанесенной на нем шкалы 12 перемещений штока 5, последний оборудован возвратной пружиной 13 и взаимодействует своим торцем с силовой пружиной 14 нагружающего устройства 2, также снабженной указателем 15 перемещения ее заднего торца относительно корпуса 1 вдоль второй шкалы 16, нанесенной на корпусе 1, в который упирается нагружающий винт 17, завинченный в корпус 1. Указатель 15 установлен на подвижном поршне 7 и взаимодействует с пружиной 14 и нагружающим винтом 17. Упор 9 выполнен в виде ролика. Измерительная площадка 8 имеет заостренные края 18. Корпус снабжен рукоятками 19. Шкала 16 градуирована в соответствии с характеристикой силовой пружины 14. На направляющей трубке 4 нанесена мерная шкала 20 углубления пенетрометра вглубь ствола дерева.The penetrometer comprises a hollow body 1, inside of which loading 2 and measuring 3 devices are placed, and a guide tube 4 is installed outside, inside of which a power rod 5 is placed with the possibility of longitudinal movement, interacting at one end with measuring devices 3 and 2 loading in series, and the other end with an indenter 6 made in the form of a pivot plate pivotally mounted on the rod 5 with a measuring platform 8 made on the side of the plate and provided with a rounded Rts, interacting with the stop 9 mounted on the plug 10 of the tube 4, while the measuring device 3 is made in the form of a pointer 11 mounted on the rod 5 with the ability to move along the slit in the housing 1 along the scale 12 of the rod 5 displacements applied to it, the latter is equipped with a return spring 13 and interacts with its end face with the power spring 14 of the loading device 2, also equipped with a pointer 15 to move its rear end relative to the housing 1 along the second scale 16, deposited on the housing 1, which rests against the load a screw 17 screwed into the housing 1. The pointer 15 is mounted on a movable piston 7 and interacts with the spring 14 and the loading screw 17. The stop 9 is made in the form of a roller. The measuring platform 8 has pointed edges 18. The housing is equipped with handles 19. The scale 16 is graduated in accordance with the characteristic of the power spring 14. On the guide tube 4 there is a measuring scale 20 for penetrating the penetrometer deep into the tree trunk.

Устройство работает следующим образом. Перед измерением в стволе дерева сверлится небольшое по диаметру отверстие (8 мм) на глубину максимального измерения. Затем в это отверстие вводится трубка 4 на требуемую глубину. Величина заглубления определяется по шкале 20. Измерения производятся пошагово. При достижении требуемого заглубления корпус 1 пенетрометра удерживается рукоятками 19. Вращают нагружающий винт 17, который ввинчиваясь в корпус 1 воздействуя на поршень 7 указателя 15, сжимает силовую пружину 14, которое данное усилие передает через шток 15 индентору 6, поворотная пластина 7 которого начинает поворачиваться вокруг своей оси и выходит из трубки 4, прорезая древесный массив своими заостренными краями 18. Если своей измерительной площадкой 8 индентор 6 упирается в твердый древесный массив, то притормаживается движение штока 5 (указатель 11 останавливается и на шкале 12 показывает соответствующую риску, обозначающую достигнутое усилие), в то время как указатель 15 продолжает показывать перемещение заднего торца силовой пружины 14 при завинчивании нагружающего винта 17.The device operates as follows. Before the measurement, a small hole (8 mm) is drilled in the tree trunk to the depth of the maximum measurement. Then, tube 4 is inserted into this hole to the desired depth. The depth is determined on a scale of 20. Measurements are made step by step. When the desired depth is reached, the penetrometer housing 1 is held by the handles 19. The loading screw 17 is rotated, which, screwing into the housing 1, acts on the piston 7 of the pointer 15, compresses the power spring 14, which transfers this force through the rod 15 to the indenter 6, the rotary plate 7 of which begins to rotate around of its axis and leaves the tube 4, cutting through the solid wood with its sharp edges 18. If the indenter 6 rests against the solid wood with its measuring platform 8, then the movement of the rod 5 is slowed down (decree Atelier 11 stops and on a scale 12 shows a risk (denoting the achieved force), while the pointer 15 continues to show the movement of the rear end of the power spring 14 when tightening the load screw 17.

При обнаружении пустоты внутри дерева оба указателя 15 и 11 перемещаются вдоль своих шкал 16 и 12 до упора.If a void is found inside the tree, both pointers 15 and 11 move along their scales 16 and 12 until they stop.

Произведя несколько измерений по глубине можно сделать вывод о состоянии древесного массива внутри дерева.After making several measurements in depth, we can conclude about the state of the massif inside the tree.

Авторами изготовлен опытный образец устройства, который выполнил все предъявленные к нему требования. Измерения производимые с помощью данного прибора - пенетрометра позволяют с минимальными повреждениями дерева определить плотность древесины, а следовательно и состояние его внутренних слоев для выявления гнили, пустот, сделать выводы о его здоровье и принять меры для предотвращения развития болезни дерева или принятии решения о его сносе с целью безопасности.The authors made a prototype device, which complied with all the requirements for it. Measurements made using this device - penetrometer, with minimal damage to the tree, make it possible to determine the density of wood, and therefore the state of its inner layers to detect rot, voids, draw conclusions about its health and take measures to prevent the development of a tree disease or make a decision about its demolition security goal.

Перечень использованной литературыList of used literature

1. Патент РФ №2247985, Способ испытания древесины,1. RF patent No. 2247985, Method for testing wood,

2. Заявка: 2002129872/12, 06.11.2002, Способ определения "объемной твердости" древесины,2. Application: 2002129872/12, 11/06/2002, Method for determining the "bulk hardness" of wood,

3. Заявка: 2002133202/12, 09.12.2002, Способ микропенетрации древесного растения (прототип)3. Application: 2002133202/12, 09/09/2002, Method for micropenetration of a woody plant (prototype)

Claims

1. A penetrometer for growing trees, containing a loading device acting on the indenter, and a measuring device, characterized in that it comprises a hollow body, inside which a loading and measuring device is placed, and a guide tube is installed outside, inside which a power tube is placed with the possibility of longitudinal movement a rod interacting at one end with sequentially located measuring and loading devices, and at the other end with an indenter made in the form of articulated on the stem of a rotary plate with a measuring pad made on the side of the plate, provided with a rounded end cooperating with a stop mounted on the plug of the tube, while the measuring device is made in the form of a pointer mounted on the rod with the ability to move along the slit in the housing along the the scale of the rod’s movement, the latter is equipped with a return spring and interacts with its end face with the power spring of the loading device, also equipped with a pointer to move its rear of the end face relative to the second scale deposited on the housing, the loading screw screwed into the housing abuts against the movable piston of the pointer.

2. The penetrometer for growing trees according to claim 1, characterized in that the emphasis is made in the form of a roller.

3. The penetrometer for growing trees according to claim 1, characterized in that the measuring platform has pointed edges.

4. The penetrometer for growing trees according to claim 1, characterized in that the housing is equipped with handles.

5. The penetrometer for growing trees according to claim 1, characterized in that the scale is graduated in accordance with the characteristic of the power spring.