Визначення акустичних характеристик деревини ялиці білої європейської та вплив довжини на поширення звукових коливань Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

що виконують переважно водоохоронш та захисш функци. На даний час i'x частки д1аметрально протилежш за величиною серед видшених категорш за-хисносп. Коливання частки площ деяких груп категорш захисносп вщ се-редньостатистично! величини в межах об'екта становить понад 2-3 i навггь 4 стандартш вiдxилення.

Структура категорiй захисносп в межах I групи лгав вказуе на вико-ристання таких корисних властивостей люу як середовищетвiрнi, рекре-ацiйнi, екологiчнi тощо.

Лггература

1. Генарук С.А., Боднар B.C. Лiсовi ресурси Укра'ни, 'х охорона i використання. -К.: Наук. думка, 1973. - 526 с.

2. Генарук С.А. Лiси Укра'ни. - К.: Наук. думка, 1992. - 408 с.

3. Дейнека АМ. Динамка та тенденцц розвитку лiсового господарства Львшщини// Наук. вкник УкрДЛТУ: Ловницыа дослщження в Украш. - Львш: УкрДЛТУ. - 2002, вип. 12.4. - С. 9-17.

4. Короткий довщник лкового фонду Укра'ни (за матерiалами облiку лгав станом на 01.01.2002). - 1ртнь: ВО "Укрдержлкпроект", 2003. - 149 с.

5. Синицын С.Г. Рациональное лесопользование. - М.: Агропромиздат, 1987. - 333 с.

6. Синицын С.Г. Методология анализа динимики лесопользования// Лесное хозяйство. - 1978, № 7. - С. 55-59.

7. Середш B.I., Парпан B.I. Лс - база вщпочинку. - Ужгород: Карпати, 1988. - 107 с.

8. Статистичний по^чник Укра'ни за 2000 рiк/ За ред. О.Г. Осауленка. - Держком-стат Укра'ни. - К.: Техтка, 2001. - 598 с.

9. Юхновський В.Ю. Лiсоаграрнi ландшафта рiвнинноí Укра'ни: оптимiзацiя, нор-мативи, еколопчт аспекти. - К.: 1нститут аграрно'' економiки, 2003. - 273 с.

10. Forest in Poland. Warszawa: The State Forests information Center, 2000. - P. 48.

УДК 681.817.061.6 Ст. наук. cniepo6. С. С. Мергель,

канд. техн. наук - УкрДЛТУ

ВИЗНАЧЕННЯ АКУСТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕРЕВИНИ ЯЛИЦ1Б1Л01 еВРОПЕЙСЬКО! ТА ВПЛИВ ДОВЖИНИ НА ПОШИРЕННЯ ЗВУКОВИХ КОЛИВАНЬ

Встановлено, що деревина ялищ бшо'' европейсько'' за сво'ми акустичними характеристиками цшком придатна для виробництва високояюсно'' резонансно'' дощечки. Експериментально визначено, що значення акустично'' константи деревини ялищ бшо'' европейсько'' становить 12,1, а за визначенням комплексно'' акустично'' константи и середне значення дорiвнюе 771. Доведено, що змша впливу довжини зраз-юв деревини на швидюсть поширення звукових коливань, модуля пружност та акус-тично'' константи незначнi, а таю показники як основна резонансна частота i лога-рифмiчний декремент затухань звукових коливань змiнюються iстотно.

Senior scientific employee S.S. Merhel - USUFWT

Determination of acoustic characteristics of European white fir wood and influence of length on the acoustic vibration spreading

It's determined that European white fir wood by its acoustic characteristics is completely suitable for making of high quality sounding board. It's experimentally determined that the value of European white fir wood acoustic constant is 12.1, and by determination of complex acoustic constant its mean value is 771. It's proved that change of influence of length wood samples on the speed of acoustic vibration spreading, resilience mo-

YKpai'HCbKHH ^ep^aBHHn ^icoTexHinHHH yHiBepcHTeT

dule and acoustic constant are small, and such indices as main resonant frequency and logarithmic attenuation decrement of acoustic vibration change greatly.

.A^hds 6ma eBponenctKa pocTe b ripctKHx panoHax ^HTpa^tHoi h niB-HinHOi GBponn. BoHa 3ycTpiqaeTtca y no^t^i h ^ajume Ha niB^eHt ^o KapnaT. ^KicTt ^epeBHHH xbohhhx nopia; BH3HaqaeTtca yMoBaMH pocTy, oco6^hbo Ha bh-coKorip'ax KapnaT. TaKHM hhhom, Kpa^oro 6ya;e ^epeBHHa, 3py6aHa 3 niBHi^HHx, a He 3 niB^eHHHx panornB KapnaT. O,a;HaK ns yMoBa He 3aB»,o;H Bi^noBi^ae цнм BHMoraM, ToMy ^o He TmtKH BHcoTa мicцeвocтi H.p.M., a h noBHoTa Haca,o;»eHt 3HanHo Bn^HBae Ha aKicTt .qepeBHHH. 3aB^aKH цнм yMoBaM Ha pi3HHx BHcoTax H.p.M. 3aroTOB^aroTB pi3Hi 3a aKicTro mcoMaTepiam.

^epeBHHa anHuj 6moi eBponenctKoi Hara^ye ^epeBHHy s^hhh 3BHHanHoi' 3a ii o^Hopi^HHM 6i^HM Ko^topoM, a^e ^e^o MeHmHM 6^hckom. BoHa He Mae cmo^shhx xo^iB, ii ^epeBHHa npaMoBo^oKHHcTa i3 ^pi6HHMH pi^HHMH npHpocTa-mh, h ^mtHicTro y cyxoMy cTaHi 480 Kr/M3 [1]. OcHoBHi $i3HKo-MexamHHi xa-paKTepHcTHKH anHuj 6moi eBponenctKoi 6m3tKi ^o ^epeBHHH s^hhh 3BHHanHoi. ^epeBHHa anHnj 6moi eBponenctKoi, sk i s^hhh 3BHHanHoi, e bhcokosmchhm pe-3oHaHcHHM nH^oMaTepia^oM ^^a BHpo6HH^Ba pe3oHaTopiB ^epeB'aHHx My3HH-hhx iHcTpyMeHTiB. Ha Bi^MiHy Bi^ anHuj 6moi eBponenctKoi, ^epeBHHa anHuj ri-Ma^anctKoi Mae ^mtHicTt y cyxoMy cTaHi 430 Kr/M3 [1]. B anHuj cH6ipctKoi Bi^-cyTHi cMo^arn xo^H, a^e b Hin e cmo^sh kMthhh, aKi BH^i^aroTt cMo^y. XapaK-TepHo, ^o arana cH6ipctKa nerma 3a iHmi nopo^H anHnj, a ^mtHicTt ii y cyxoMy cTaHi 360 Kr/M3 [1]. 3 am^ cH6ipctKoi TaKo» BHpo6^aroTt pe3oHaHcHi nrnoMa-Tepia^H. .flnHua CeMeHoBa pocTe b ropax Cepe^Htoi A3ii. ^epeBHHa anHuj CeMe-HoBa 6e3 cmo^shhx xo^iB, a^e b Hin e cmo^sh kMthhh. ^mtHicTt ii y cyxoMy cTaHi TaKa », sk b anHuj cH6ipctKoi - 360 Kr/M3 [1]. BoHa ^o6pe ni^qaeTtca cy-miHHro, ii TaKo» BHKopHcToByroTt ^^a BHpo6HH^Ba pe3oHaHcHHx nrnoMaTepi-a^iB. .flnHna KaBKa3tKa pocTe b ropax 3axi^Horo KaBKa3y. ^epeBHHa anHuj KaB-Ka3tKoi 6e3 cmo^shhx xo^iB, o^Hopi^Horo 6moro Ko^topy, ^mtHicTt ii y cyxoMy cTaHi 380 Kr/M3 [1]. BHKopHcToByroTt aпнцro KaBKa3tKy ^^a внpo6ннцтвa pe-

3oHaHcHHx nrnoMaTepiariB. O^HroroHH pi3Hi nopo^H ^epeBHHH anHuj, Mo»Ha

cTBep^»yBaTH, ^o BoHa 3a cboi'mh $i3HKo-MexamHHHMH xapaKTepHcTHKaMH He ripma 3a pe3oHaHcHy ^epeBHHy s^hhh 3BHHanHoi, aKa njnKoM npHqaTHa ^^a bh-po6ннцтвa BHcoKoaKicHHx pe3oHaHcHHx nmoMaTepiamB.

2. nocTaHOBKa i;iB.uiHHsi Ta MeTOflHHHi iaca.ui

O^Hiero 3 Ba»^HBHx aKycTHHHHx xapaKTepHcTHK ^epeBHHH, aKa Han6mtm BaroMo Bn^HBae Ha aKicTt 3BynaHHa ^epeB'aHHx My3HHHHx iHcTpyMeHTiB, e aKyc-THHHa KoHcTaHTa A y m4 /(kz ■ c) [2, 3], aKa BH3HanaeTtca Mo^yneM npy»HocTi E y ma Ta ii ^mtHicTro p y Kr/M3 a6o, BpaxoByronH, ^o BHpa3 E = pc2 npHHMe 3HaneHHa mBHqKocTi nomHpeHHa 3ByKy y ^epeBHHi c y m/c, To^i aKycTHHHy koh-cTaHTy A BH3HanHMo 3a ^opMynoro:

1. BcTyn

(1)

28

36ipHHK HayKOBO-TexHiHHHx npaub

Серед !нших метод!в вим!рювання параметр!в, необх!дних для визна-чення акустично!' константи, е резонансний метод. Суть цього методу полягае в тому, що, якщо на одному к!нц! зразка деревини деяко! довжини I збудити звуков! коливання, то в ньому виникнуть звуков! хвил!. При цьому на частотах, на яких довжина зразка деревини I кратна п!вхвил! (I = кX/2, к = 1,2,3,...), на протилежному к!нц! зразка спостер!гатиметься максимальна ампл!туда коливань, тобто виникнення резонансних явищ. Вздовж зразка деревини утворюються стояч! звуков! хвил! з пучностями на його к!нцях.

Резонансна частота /рез, при як!й настае перший резонанс, в!дпов!дае

основн!й резонансн!й частот! деревини (основному тону), а вищ! резонансн! частоти /к (к = 2,3,...) - обертонам.

Швидк!сть поширення звуку у деревин! с, яка необх!дна для визначення акустично! константи, визначають через одну з резонансних частот /к (к = 1,2,3,...), вим!ряну як частоту /к на як!й досягаеться максимальна ампл!-туда коливань на протилежному к!нц! зразка, та довжину зразка I за формулою:

с = 21/к / к. (2)

Найчаст!ше с визначають за основною резонансною частотою /рез:

с = 21/рез . (3)

Однак, висока !нтенсивн!сть випром!нювання звуку деревиною забез-печуеться не т!льки пружн!стю й в'язк!стю, але й здатн!стю матер!алу погли-нати енерг!ю звукових коливань [2, 3]. У результат! поглинання енерг!!' збуд-жен! звуков! коливання у деревин! з часом згасають.

Втрати енерг!!' у деревин! внасл!док поглинання оц!нюють коеф!-ц!ентом втрат ^, який наближено можна визначити по ширин! резонансно!' криво!', знято!' на одн!й з резонансних частот деревини, за формулою:

Л = (4)

У рез

де: Урез - резонансна частота деревини (найчаст!ше - це основна, тобто перша резонансна частота); А/ - ширина смуги частот, визначена по резонан-

сн!й крив!й на р!вн! 1 ^ л/2, в!драховано!' в!д максимального значения.

Логарифм!чний декремент затухань звукових коливань d у Нп визна-чали !з сп!вв!дношення:

d = . (5)

Визначення питомого акустичного опору ^-106 у кг/м2 ■ с мае прак-тичне значення для як!сно! оц!нки акустичних властивостей деревини, який визначають за формулою:

% = ?■ с. (6)

Для комплексно!' оц!нки акустичних властивостей деревини, зокрема, впливу !! пружност! та в'язкост! на як!сть звучання дерев'яних музичних

Украшський державний лкотехшчний ушверситет

1нструмент1в доц1льн1ше використовувати комплексну акустичну константу К у м4 /(кг ■ с), яку в [3] запропоновано визначати як в1дношення акустично! константи А до коеф1ц1ента втрат енерг1! л:

К = - = —. (7)

Л Р^Л

Порист1сть П, % 1 волог1сть Ж, % деревини визначають за в1домою стандартною методикою, описаною у [2].

3. Результата дослщжень акустичних характеристик деревини ялиц

Для визначення акустично! константи А, коеф1ц1ента втрат енерг1! л , питомого акустичного опору ^ та, в1дпов1дно, комплексно! акустично! константи К було експериментально визначено швидк1сть поширення звуку с у висушених зразках деревини ялиц1 та знято !'х резонансн1 крив1 на резонан-сн1й частот1 за допомогою методу електронно! д1агностики акустичних влас-тивостей деревини [2]. Зразки деревини ялиц1 завдовжки 2100 мм та попереч-ним перетином 20x20 мм були вир1зан1 вздовж волокон 1з модельних дерев Дрогобицького ДЛГ. Результата вим1рювань швидкост1 звуку с та параметра резонансно! криво! /рез 1 А/, а також розрахунку на !х п1дстав1 акустично! константи А, коеф!ц1ента втрат енерг1! л питомого акустичного опору ^ та комплексно! акустично! константи К подано в табл. 1 1 показан1 граф1чно на рис. 1.

Табл. 1. Результата визначення акустичних параметргв деревини ялищ быоЧ при вологостг Ж = 11%, пористостг П = 72% та довжиш зразмв 1 = 2,1 м

1, м !'рез Гц А/, Гц с, м / с Р ■ кг / М Е, ГПа А, м4 /(кг ■ с) К, м4 /(кг ■ с) Л кг / м2 ■ с d, Нп

2,1 1200 104 5040 431 10,95 11,69 136 0,086 2,17 0,270

1,8 1430 60 5148 430 11,55 11,97 285 0,042 2,21 0,132

1,5 1720 40 5160 430 11,46 11,98 521 0,023 2,22 0,073

1,2 2165 40 5196 428 11,56 12,14 674 0,018 2,22 0,058

0,9 2880 60 5184 432 11,61 12,00 571 0,021 2,24 0,065

0,6 4250 74 5100 428 11,13 11,92 701 0,017 2,18 0,054

0,3 8470 115 5082 431 11,13 11,79 842 0,014 2,19 0,043

Довжина зразка, м

Довжина зразка, м

в Довжина зразка, м

Рис. 1. Залежшсть акустичних характеристик деревини ялищ eid довжини зразюв:

а - резонансног частоты; б - логарифмгчного декремента затуханъ; в - комплексног акустичног константы

4. Висновки

Отримаш результата ви]шрювань дають змогу точшше ощнити акус-тичш властивосп деревини ялищ бшо!' европейсько!', а також пор!вняти i'x i3 значеннями впливу на них довжини зразмв. Це, у свою чергу, дасть змогу зробити висновок, що деревина ялищ р1зних пор!д за сво!ми акустичними параметрами в!дпов!дае вимогам резонансних пиломатер1ал1в.

Встановлено, що деревина ялищ бшо!' европейсько!' за сво!ми акустичними характеристиками не прша за резонансну деревину ялини звичайно!, яка цшком придатна для виробництва високоякшно! резонансно! дощечки. Експериментально визначено, що значения акустично! константи деревини ялищ бшо! европейсько! становить 12,1 м4/(кг-с), а за ощнкою комплексно! акустично! константи !"! середне значення дор1внюе 771 м /(кг-с). Доведено, що змша впливу довжини зразшв деревини на швидшсть поширення звуко-вих коливань, модуля пружносп та акустично! константи незначш, а так! по-казники як основна резонансна частота i логарифм!чний декремент затухань звукових коливань змшюються штотно.

Лiтepатуpа

1. Воробьев Г.И. Древесные породы мира. - М.: Лесн. пром-сть, 1982. - 352 с.

2. Карп Ю.С., Мергель С.С., Якубенко В.М. Електронна дагностика акустичних влас-тивостей деревини для рад!оелектронних акустичних систем та музичних шструменпв. Вкжик НУ "Льв!вська полпехнша" № 477. Радюелекгронка та телекомункацц. - Льв!в, 2003. - С. 228-231.

3. Федюков В.И. Научные основы! всеобщего обеспечения качества и сертификации лесоматериалов спецназначения: Автореф. дисс.... доктора техн. наук. - М.: МарГТУ, 1998. - 40 с.