Сертифікація деревини клена-явора і явора для виготовлення дерев'яних музичних інструментів за її фізичними й акустичними властивостями Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

1. Л1СОВЕ ТА САДОВО-ПАРКОВЕ ГОСПОДАРСТВО

УДК 681.817.061.6 Доц. С. С. Мергель, канд. техн. наук - НЛТУ Украти

СЕРТИФ1КАЦ1Я ДЕРЕВИНИ КЛЕНА-ЯВОРА I ЯВОРА ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ДЕРЕВ'ЯНИХ МУЗИЧНИХ 1НСТРУМЕНТ1В ЗА II Ф1ЗИЧНИМИ Й АКУСТИЧНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ

Визначено фiзичнi й акустичш властивосп деревини клена-явора i явора i3 нес-правжнiм i без несправжнього ядра. Знайдено залежшсть мiж вмiстом кштин дере-винно! паренхiми i щшьшстю деревини клена-явора i явора. Встановлено, що чим вищий вмiст кштин деревинно! паренхiми, тим менша щшьшсть деревини i вища акустична константа.

Doc. S.S. Merhel - NUFWT of Ukraine

Certification of wood of maple-sycamore and sycamore for making of wooden musical instruments after its physical and acoustic properties

Certain physical and acoustic properties of wood of maple-sycamore and sycamore with unreal and without an unreal kernel. Found dependence between maintenance of cages of wood parenchyma and closeness of wood of maple-sycamore and sycamore. It is set that than higher maintenance of cages of wood parenchyma the less closeness of wood and higher acoustic constant.

Мета досл1дження - вивчення впливу висотно-еколопчного чинника на ф1зичш й акустичш властивосп деревини клена-явора i явора i3 несправжшм i без несправжнього ядра та проведення ощнки дерев цих порщ у люах Льв1всь-кого обласного управлшня люового господарства. Тому доошдження впливу фь зичних й акустичних властивостей деревини цих порщ, вшу насаджень, !х природного поновлення та висоти н.р.м. на кшьюсть дерев, пошкоджених несправжшм ядром, дасть змогу ощнити кшьюсний i яюсний вихщ сировини.

Анал1з в1домих досл1джень

Структурною ознакою будови деревини клена-явора i явора е фiзичнi й акустичнi властивостi стигло! зони i несправжнього ядра, як вiдрiзняються мiж собою за сво!ми значеннями. Несправжне ядро листяних розЫяносудин-них порiд мае своерiдну форму i колiр забарвлення. Несправжне ядро класи-фiкують за структурною ознакою, за його дiаметром та висотою стовбура, за

вжом насаджень, за якiстю дшово! деревини, а також за причиною його утво-рення. Необхщно зауважити, що за нашими дослiдженнями було визначено волопсть свiжозрубано! деревини стигло! зони iз несправжнiм i без нес-правжнього ядра листяних розсiяносудинних порщ на висотi коренево! шийки, на висот 1,3 м вiд не!, посередиш та з-пiд крони стовбура [1]. Основ-ним чинником щодо кiлькостi дерев, пошкоджених несправжнiм ядром, е вiк насаджень.

Дуже важливим чинником у процесi вивчення анатомiчно! будови, структурно! будови, фiзичних й акустичних властивостей деревини клена-явора i явора iз несправжнiм i без несправжнього ядра та !! еколопчно-госпо-дарського значення е яюсть сировини. На якiсть деревини клена-явора i явора iстотно впливають таю показники як структура деревини iз хвилястою, очкастою i зернистою будовою та вмiст паренхiмних клггин. Зауважимо, що важливiсть спрямовано! взаемоди змiни ширини серцевинних променiв структурно! будови деревини, як певним чином впливають на фiзико-меха-нiчнi й акустичш властивостi, не вичерпують вЫх можливих методiв !! покра-щення [2].

Основною причиною утворення несправжнього ядра е проникнення спорiв грибiв та бактерш у стовбур дерева через мехашчш пошкодження i ко-рiння. Вперше було проведено дослiдження впливу висотно-еколопчного градiента на вологу свiжозрубано! деревини бука люового з рiзних висот н.р.м. Визначене оптимальне значення вологи свiжозрубано! деревини бука лiсового для дiапазону висот 750-900 м н.р.м., яке становить 80,8 %, проте автор не вказав, в яку пору року i чи були проведет дослщження стосовно ш-ших листяних розсiяносудинних порiд iз несправжнiм ядром. Утворення несправжнього ядра деревини листяних порщ залежить вiд двох основних чин-ниюв - зменшення вологи у стиглш деревинi до 60 % i зменшення життево! активностi (старiння) кштин паренхiми, яке призводить до утворення тилл, що закупорюють судини [3].

Методика проведення дослщжень

Однiею з важливих акустичних характеристик деревини iз несправ-жнiм i без несправжнього ядра, яка застосовуеться як первинний критерш придатност !! для виготовлення дерев'яних музичних iнструментiв, а саме, чи вона забезпечить високу штенсившсть випромшювання звуку, е акустична константа А, яку вимiрюють у м4/(кг-с) [4]. Вона, як вiдомо, визначаеться ди-намiчним модулем пружностi Е, ГПа та !! щiльнiстю р, кг/м3 або, врахову-

ючи, що Е = р • с2 , виражаеться швидкiстю поширення звуку у деревиш с = 21 /рез, м/с, яка, у свою чергу, залежить вщ основно! резонансно! частоти

/рез (Гц) i довжини I (м) зразкiв розмiром 20*20*600 мм, на яких проводили-

ся дослiдження. Тодi акустичну константу А визначимо за формулою:

(1)

Визначення абсолютно! вологи деревини здшснюють за допомогою електронно! ваги з похибкою зважування не бiльше 0,005 г. Визначення вологи в момент випробування проводили на зразках розмiром 20*20*30 мм. Зважеш зразки кладуть у сушильну камеру для висушування до повного зневоднення. Абсолютну вологу Жабс у % обчислюють за формулою:

Жабс, = ^^ 100%, (2)

т0

де: тк - маса волого! деревини, кг; т0 - маса висушено! деревини, кг.

Визначення шдльност р№ в кг/м волого! деревини в момент випробування проводили на зразках розмiром 20*20*30 мм за формулою

р = т, - (з)

де: т№ - маса зразка волого! деревини в момент випробування, кг; а№, Ь1¥, ¡№ - розмiри зразка волого! деревини в момент випробування, м.

Щшьтсть р0 деревини в абсолютно висушеному станi обчислюють (кг/м ) за формулою:

Р0 = р, (4)

3

де т0 i У0 - маса (кг) й об'ем (м ) зразюв в абсолютно висушеному стат.

Об'емна пористiсть мае практичне значення для яюсно! оцiнки техно-логiчних властивостей деревини.

Об'емну пористють деревини обчислюють у вiдсотках за формулою:

/ л

П =

1 -

Р0

р

■ 100%, (5)

д.р. у

де: р0 - щiльнiсть деревини в абсолютно висушеному станi, г/см3; рдр -щiльнiсть деревинно! речовини, яка приймаеться 1,53 г/см .

Результати дослщжень

Визначення впливу висотного-еколопчного чинника на фiзичнi й акустичш властивостi деревини клена-явора i явора iз несправжнiм i без нес-правжнього ядра проводились на зразках деревини завдовжки 600 мм та по-перечним перетином 20*20 мм, вирiзаних вздовж волокон iз модельних дерев Подорожненського люництва Стрийського ДЛГ та Майданського люництва НПП "Сколiвськi Бескиди'', якi були заготовленi вщповщно на висотах 300 i 740 м н.р.м. швшчного схилу. Зразки були виготовлеш iз деревини клена-явора i явора на висотi коренево! шийки, на висотi 1,3 м вщ не!, посерединi стовбура та на висот 1 м з тд крони. При цьому спочатку вимiрювались па-раметри впливу фiзичних й акустичних властивостей деревини клена-явора i явора у свiжозрубаному станi з вологою Жтах, а шзшше - висушенi. Тут же визначена пористють П, % висушено! деревини клена-явора i явора стигло! зони iз несправжнiм i без несправжнього ядра стовбура, для стигло! деревини

клена-явора - становить 58 %, для стигло! присерцевинно! деревини клена-явора пористють становить 59 %, а для стигло! деревини явора - 60 %, для несправжнього ядра явора пористють становить 60 %. Також визначеш по-казники вологи Ж, % свiжозрубано! деревини клена-явора i явора стигло! зо-ни та несправжнього ядра стовбура, для стигло! деревини клена-явора волога становить 52 %, яка бшьша вщ стигло! присерцевинно! деревини клена-явора й становить 51 %, а у стигло! деревини явора волопсть становить 27 % яка менша вщ несправжнього ядра явора i становить 39 %.

Для визначення акустично! константи А, було експериментально виз-начено швидюсть поширення звуку с у висушених зразках деревини клена-явора i явора та знято !х резонанснi кривi на резонанснш частотi за допомо-гою методу електронно! дiагностики акустичних властивостей деревини. Результата вимiрювань швидкостi звуку, а також розрахунку на !х пiдставi акустично! константи А подано в табл.

Табл. Фiзико-акустичнi характеристики деревини клена-явора i явора

iз несправжшм I без несправжнього ядра

Порода Розмщення зразшв деревини % П, % Р, 3 кг/см Po, 3 кг/см3 с, м/с 4 А, м /(кг-с)

Клен-яв1р заболонь 52 58 882 648 4523 6,97

деревина стигла 52 58 883 640 4518 7,06

деревина стигла присерцевинна 51 59 852 632 4390 6,95

Яв1р заболонь 27 60 729 614 4778 7,78

деревина стигла 28 60 720 604 4769 7,89

несправжне ядро 39 60 789 612 4760 7,77

Проведет дослщження дали змогу визначити ширину паренхiмних утворень або серцевинних промешв деревини клена-явора i явора, яка становить вщповщно для клена-явора 0,5 мм, а для явора 1,8 мм. Явiр за структу-рую мае комбiновану, тобто широко зернисто-хвилясту будову деревини з шириною хвиль 50 мм мiж ними. Таким чином, експериментально визначеш ширина паренхiмних утворень деревини клена-явора i явора та знят на !х пiдставi резонанснi характеристики дали змогу визначити акустичну константу А, яка дорiвнюе для клена-явора 6,97м4/(кг-с), а для явора 7,89 м4/(кг-с).

Висновки

Отримаш результати вимiрювань дадуть змогу точнiше оцiнити вплив ширини серцевинних променiв, структури несправжнього ядра деревини клена-явора i явора на акустичш властивостi дерев'яних музичних шструменпв. Це, у свою чергу, забезпечить можливють унiфiкацi! технологiчних процешв та удосконалення сертифiкацi! музичних шструменпв.

1. Проведет пор1вняльт дослщження деревини клена-явора \ явора в люах Подорожненського люництва Стрийського ДЛГ й Майданського люниц-тва НПП "Скол1вськ1 Бескиди'' дали змогу встановити, що чим вищий вмют клггин деревинно! паренх1ми явора, тим менша його щшьтсть, то-д1 акустична константа А зростае \ становить 7,89, а у деревини клена-явора, навпаки, вмют кттин деревинно! паренх1ми незначний, щшьтсть вища, а акустична константа нижча \ дор1внюе 6,97.

2. Рекомендувати НПП "Сколiвськi Бескиди'' провести ощнку дерев явора у ви-сокопрних перестиглих насадженнях вiком понад 70 роюв i3 несправжнiм ядром, в якому утворилась ядрова гниль i дупло, зрубати i переробити на пи-ломатерiали, а здоровi дерева явора залишити для природного поновлення.

Лiтература

1. Мергель С.С. Вплив несправжнього ядра деревини бука i явора на акустичш характеристики дерев'яних музичних шструменпв// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. -Льв1в: УкрДЛТУ. - 2004, вип. 14.4. - С. 41-46.

2. Мергель С.С. Покращення ф1зико-мехашчних властивостей деревини бука люового// Люове госп-во, люова, паперова i д/о пром-сть: М1жв1домч. наук.-техн. зб. - Льв1в: УкрДЛТУ. -2004, вип. 29. - С. 156-159.

3. Сопушинський 1.М. Вплив люорослинних умов твденно-захщного мегасхилу Укра-1'нських Карпат на властивосп деревини бука люового (Fagys sylvatica L.): Дис. ... канд. с.-г. наук. - Льв1в: УкрДЛТУ, 2001. - 177 с.

4. Якубенко В.М., Мергель С.С. Вплив порщ деревини на якiсть звучання дерев'яних музичних шструменпв// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в: УкрДЛТУ -2004, вип. 14.1. - С. 93-97.

УДК 630*641:630*905 Ст. викл. Ю.Й. Каганяк, канд. с.-г. наук -

НЛТУ Украши

ДИНАМ1ЧН1 РЯДИ РОЗПОД1ЛУ ДВОХ ВИПАДКОВИХ ВЕЛИЧИН ДЕРЕВОСТАН1В СОСНИ ЗВИЧАЙНОÏ ТА ÏX МОДЕЛЮВАННЯ

На прикладi деревостанiв сосни звичайно'1 pi3Horo вшу проаналiзовано розподь ли системи двох випадкових величин (дiаметра та висоти). За допомогою критерiю X2 ощнено достовiрнiсть зв'язку мiж цими ознаками. Отримано необхщш параметри для побудови теоретично'1 поверхнi розподiлу за дiаметром та висотою. Проведено перевiрку адекватности ща моделi. Наведено нормативи розподшу ймовiрностей за класами висоти та дiаметра для деревостанiв сосни звичайноь Зазначено можливi сфери застосування таких нормативiв.

Ключов1 слова: розподiл, випадкова величина, ймовiрнiсть, деревостан, сосна звичайна, стохастична модель, нормативи, параметри.

Senior teacher Yu.Yo. Kaganyak - NUFWT of Ukraine

Dynamic numbers of distribution of two random variables of forest stands of the pine and their modelling

By the example of forest stands of a pine of different age two systems of random variables are analyzed (diameter and height). With the help of criterion x2 it is appreciated reliability of communication between these random variables. Calculated necessary parameters by means of which it is constructed a theoretical surface allocating behind classes of diameter and heights. It is lead check of adequacy of this model. It is induced specifications allocating probabilities behind classes of height and diameter for forest stands of a pine. It is specified possible spheres of application of such specifications.

Keywords: distribution, random variable, probability, forest stand, pine, stochastic model, specifications, and parameters.

Науков1 спостереження за об'ектом можна проводити у двох напрямках. У першому випадку зам1рюемо дослщжувану ознаку у кожного 1з сукупност однорщних предмета. Другий напрямок передбачае визначення у предмета де-