Название журнала

Вестник Московского государственного университета леса Лесной вестник

 

ISSN/Код НЭБ	1727-3749 / 17273749	Дата	2016/2016
Том	20	Выпуск	4
Страницы	4-94	Всего статей	18

 

ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ

 

1

ВЛИЯНИЕ РАСТЯГИВАЮЩИХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ УСУШКИ

4-9



В.П. ГАЛКИН, проф., МГУЛ, д-р техн. наук⁽¹⁾,
В.Г. САНАЕВ, проф., МГУЛ, д-р техн. наук⁽¹⁾,
Б.Н. УГОЛЕВ, проф., МГУЛ, д-р техн. наук⁽¹⁾,
А.А. КАЛИНИНА, вед. инж., МГУЛ⁽¹⁾

rector@mgul.ac.ru, vgalkin@mgul.ac.ru, kalinina@mgul.ac.ru

⁽¹⁾ФГБОУ ВО «Московский государственный университет леса»
141005, Московская область, г. Мытищи, ул. 1-я Институтская, д.1

При удалении связанной адсорбционной воды возникает усушка древесины. Если усушка древесины происходит под нагрузкой, коэффициент усушки изменяется в зависимости от величины и направления действующих напряжений. При растяжении усушка уменьшается, а при сжатии возрастает.

Влияние растягивающей нагрузки на величину усушки исследовали на экспериментальной установке. Уменьшение усушки при увеличении растягивающих напряжений описывается линейной зависимостью. При напряжениях, приближающихся к пределу прочности древесины, усушка составляет менее 30 % от свободной. Уменьшенное нагрузкой значение усушки получило название редуцированная усушка β, а отношение редуцированной усушки к свободной усушке β – коэффициент редуцирования К.

При свободной усушке зависимость усушки от влажности древесины включает два характерных диапазона. Начальный, нелинейный, до влажности 15 % и второй, линейный, от влажности 15 % и менее. На первом диапазоне происходит удаление как адсорбционной воды, так и микрокапиллярной. Усушку вызывает снижение количества адсорбционной воды. На втором участке зависимости присутствует только адсорбционная вода, в связи с чем зависимость усушки приобретает линейный характер.

Растягивающая нагрузка придает зависимости усушки от влажности древесины дополнительную нелинейность. Начало линейного участка зависимости смещается в сторону более низкой влажности. При увеличении нагрузки не только снижается значение усушки, но и уменьшается влажность начала линейного диапазона.

Исследование коэффициентов усушки нагруженной древесины создает основу разработки более точных математических моделей для расчетов напряженного состояния древесины в процессах ее гидротермической обработки.

Ключевые слова: коэффициент усушки, влажность древесины, усушка, напряжения, остаточные деформации.

Библиографический список

1. Серговский, П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. 4-е издание, перераб. и доп. / П.С. Серговский, А.И. Расев. – М.: Лесная пром-сть, 1987. – 360 с.

2. Уголев, Б.Н. Контроль напряжений при сушке древесины / Б.Н. Уголев, Ю.Г. Лапшин, Е.В. Кротов – М.: Лесная пром-сть, 1980. – 208 с.

3. Галкин, В.П. Исследование влияния температуры на усушку микросрезов древесины / В.П. Галкин // Деревообрабатывающая промышленность. – 2010. – Вып. 1. – С. 9–10.

4. Лоскутов, С.Р. Взаимодействие древесины с физически активными низкомолекулярными веществами / С.Р. Лоскутов. – Новосибирск: Издательство СО РАН, 2004. – 172 с.

5. Клеточная стенка древесины и ее изменения при химическом воздействии / И.И. Бейнарт и др. – Рига: 1972. – 511 с.

6. Чудинов, Б.С. Вода в древесине / Б.С. Чудинов. – Новосибирск: Наука, 1984. – 270 с.

7. Уголев, Б.Н. Коэффициенты усушки древесины при действии растягивающих нагрузок / Б.Н. Уголев, В.П. Галкин, А.А. Калинина // Технология и оборудование для переработки древесины: сб. науч. тр. – Вып. 358. – М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2011. – С. 4–9.

8. Ugolev, B. N. Wood as a natural smart material. Wood Science and Technology. Journal of the International Academy of Wood Science, (2014) vol. 48, Number 3, S.553–568. DOI 10.1007/s00226-013-0611-2.

9. Уголев, Б.Н. Многоформовый эффект памяти древесины / Б.Н. Уголев, Г.А. Горбачева, С.Ю. Белковский – Вестник МГУЛ – Лесной вестник. – 2014. – № 2(101). – С. 62–66.

10. Уголев, Б.Н. Экспериментальное исследование показателей эффекта памяти древесины. / Б.Н. Уголев, Г.А. Горбачева, С.Ю. Белковский // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. – 2014. – № 2(101). – С. 66–69.

11. Уголев, Б.Н. Экспериментальные исследования влияния наноструктурных изменений древесины на ее деформативность / Б.Н. Уголев, В.П. Галкин, Г.А. Горбачева и др. // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. – 2012. – № 7(90). – С. 124–126.

THE INFLUENCE OF TENSILE STRESSES ON THE CHANGE OF WOOD SHRINKAGE

Galkin V.P., Prof. MSFU, Dr. Sci. (Tech.)⁽¹⁾; Sanaev V.G., Prof. MSFU, Dr. Sci. (Tech.)⁽¹⁾; Ugolev B.N., Prof. MSFU, Dr. Sci. (Tech.)⁽¹⁾; Kalinina A.A., MSFU ⁽¹⁾

rector@mgul.ac.ru, vgalkin@mgul.ac.ru, kalinina@mgul.ac.ru 
⁽¹⁾ Moscow State Forest University (MSFU), 1st Institutskaya st., 1, 141005, Mytischi, Moskow reg., Russia

At removing the bounded adsorption water, wood shrinkage appears. If wood shrinkage occurs under load the coefficient of shrinkage varies, depending on the magnitude and direction of stresses. At tension shrinkage decreases and at compression it increases.

The effect of tensile load on the magnitude of shrinkage was investigated using experimental plant. Reduction of shrinkage by increasing the tensile stress is described by a linear dependence. At stresses approaching the maximum tensile strength of  wood  its shrinkage is less than 30 % of free shrinkage. The reduced value of shrinkage under load has been called the reduced shrinkage β, and the ratio of the reduced shrinkage to free shrinkage β has been named the coefficient of reduction K.

When the free shrinkage being used, the dependence of  shrinkage on the moisture content of the wood includes two characteristic ranges; they are an initial nonlinear region with the moisture content of 15 % and the second one – linear with the MC less than 15 %. Within the first range both adsorption and microcapillary water is removed. Shrinkage results from a decrease in amount of adsorption water. Within the second region of dependency there is only adsorption water; therefore, the dependence of the shrinkage becomes linear.

Tensile load gives an additional nonlinearity to the dependence of the shrinkage on the moisture content. The beginning of the linear interval of the dependence is shifted to lower moisture content levels. When the load increases the value of shrinkage reduces and, moreover, the beginning of the linear range of moisture content also decreases.

The study of the shrinkage coefficient of loaded wood creates the basis for developing more accurate mathematical models to calculate the stress state of  wood in the process of hydrothermal treatment.

Keywords: a coefficient of shrinkage, wood moisture content, shrinkage, stress, frozen strain.

References

1. Sergovskiy P.S., Rasev A.I. Gidrotermicheskaya obrabotka i konservirovanie drevesiny [Hydrothermal treatment and preservation of wood]. Moscow: Lesnaya promyshlennost’ [Forest Industry], 1987. 360 p.

2. Ugolev B.N., Lapshin Yu.G., Krotov E.V. Kontrol’ napryazheniy pri sushke drevesiny [Stresses control when drying]. Moscow: Lesnaya promyshlennost’ [Forest Industry], 1980. 208.

3. Galkin V.P. Issledovanie vliyaniya temperatury na usushku mikrosrezov drevesiny [Investigation of the influence of temperature on shrinkage mikrosrezov wood]. Derevoobrabatyvayushchaya promyshlennost’ [Derevoobrabatyvayushchaya promyshlennost]. V. 1, 2010. pp. 9-10.

4. Loskutov S.R. Vzaimodeystvie drevesiny s fizicheski aktivnymi nizkomolekulyarnymi veshchestvami [Interaction of wood with physically active low molecular weight substances]. Novosibirsk.: Izdatel’stvo SO RAN [FUE «Publishing House SB RAS»], 2004. 172 p.

5. Beynart I.I. i dr. Kletochnaya stenka drevesiny i ee izmeneniya pri khimicheskom voz-deystvii [Cell wall of wood and its changes during chemical exposure]. Riga, 1972. 511 p.

6. Chudinov, B. S. Voda v drevesine[Water timber]. Novosibirsk: Nauka, 1984. 270 p.

7. Ugolev B.N., Galkin V.P., Kalinina A.A. Koeffitsienty usushki drevesiny pri deystvii rastyagivayushchikh nagruzok [Shrinkage of wood under the action of tensile loads]. Tekhnologiya i oborudovanie dlya pererabotki drevesiny.V. 358. Moscow: MGUL, 2011. pp. 4-9.

8. Ugolev B.N. Wood as a natural smart material. Wood Science and Technology. Journal of the International Academy of Wood Science, (2014) vol. 48, Number 3, pp. 553–568. DOI 10.1007/s00226-013-0611-2.

9. Ugolev B.N., Gorbacheva G.A., Belkovskiy S.Yu. Mnogoformovyy effekt pamyati drevesiny [The multi-shape memory effect of wood]. Moscow state forest university bulletin – Lesnoy vestnik. 2014. № 2 (101). pp. 62–66.

10. Ugolev B.N., Gorbacheva G.A., Belkovskiy S.Yu. Eksperimental’noe issledovanie pokazateley effekta pamyati drevesiny [Experimental investigation of the wood memory effect quantities]. Moscow state forest university bulletin – Lesnoy vestnik. 2014. № 2 (101). pp. 66-69.

11. Ugolev B.N., Galkin V.P., Gorbacheva G.A., Kalinina A.A., Belkovskiy S.Yu. Eksperimental’nye issledovaniya vliyaniya nanostrukturnykh izmeneniy drevesiny na ee deformativnost’ [Experimental study of the effect of nanostructured wood changes its deformability]. Moscow state forest university bulletin – Lesnoy vestnik. 2012. № 7 (90). pp. 124-126.

 

2

ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ ЭФФЕКТА ПАМЯТИ ФОРМЫ ДРЕВЕСИНЫ БУКА МЕТОДОМ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ

10-14



Г.А. ГОРБАЧЕВА, доц., МГУЛ, канд. техн. наук⁽¹⁾,
Б.Н. УГОЛЕВ, проф., МГУЛ, д-р техн. наук⁽¹⁾,
В.Г. САНАЕВ, проф. МГУЛ, д-р техн. наук⁽¹⁾,
С.Ю. БЕЛКОВСКИЙ, асп. МГУЛ⁽¹⁾

gorbacheva@mgul.ac.ru, rector@mgul.ac.ru,belkovskiy@ro.ru
⁽¹⁾ ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса»
141005, Московская область, г. Мытищи, ул. 1-я Институтская , д.1

Комплексный биополимер древесина относится к классу функциональных материалов, в частности, к подклассу умных материалов (smart materials). Доминантным признаком умных материалов является эффект памяти формы (ЭПФ). Древесина запоминает две формы – постоянную и временную. Временных форм может быть несколько. Носителями ЭПФ древесины являются квазиостаточные «замороженные» деформации, возникающие под управляющим воздействием нагрузки в процессах сушки и охлаждения древесины и обусловленные временной перестройкой в наноструктуре древесины. Изменения в структуре древесины были исследованы методом термомеханической спектрометрии (ТМС). Получены количественные и молекулярно-релаксационные характеристики древесины образцов строганого шпона из бука при различных проявлениях ЭПФ. Показано, что исходная древесина бука имеет топологическидиблочную аморфно-кластерную структуру псевдосетчатого строения. При образовании замороженных деформаций происходят изменения в системе межмолекулярных взаимодействий (в первую очередь в сетке водородных связей), наблюдается существенная трансформация топологической структуры древесины, она становится триблочной. В древесине бука появляется высокотемпературный аморфный блок псевдосетчатого строения. При восстановлении начальной формы наблюдается исчезновение замороженных деформаций. При этом происходит полная структурная деградация высокотемпературного блока, восстанавливается исходная диблочная структура древесины с некоторыми количественными изменениями молекулярно-релаксационных характеристик. Метод ТМС позволяет определить долю эластически активных цепей, участвующих в формировании замороженных деформаций. Данный метод является одним из способов характеризации эффекта памяти древесины, позволяющих проследить влияние деформационных превращений на характер межмолекулярного взаимодействия и межцепную организацию полимеров древесины.

Ключевые слова: умный материал, характеризация, эффект памяти формы древесины, термомеханическая спектрометрия, трансформация топологической структуры древесины

Библиографический список

1. Пат. 1763952 Российская Федерация, МПК G 01 N 21/00. Способ определения молекулярно-массового распределения полимеров / Ольхов Ю.А., Иржак В.И., Батурин С.М.; заявитель и патентообладатель Отд-ние ин-та хим. физики АН СССР. – № 4767397/05 ;заявл. 27.10.89; опубл. 23.09.1992, Бюл. № 35.

2. Санаев, В.Г. Изменение усушки древесины при развитии сушильных напряжений / В.Г. Санаев, Б.Н. Уголев, В.П. Галкин и др. // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. – 2015. – Т. 19. – № 1. – С. 54–58.

3. Уголев, Б.Н. Изменение наноструктуры древесины при влагозадержанных деформациях / Б.Н. Уголев, В.П. Галкин, Г.А. Горбачева и др. // Сб. Научные труды МГУЛ, вып. 338 «Технология и оборудование для переработки древесины». – М.: МГУЛ, 2007. – С. 9–16.

4.   Уголев, Б.Н. Исследование влияния уровня нагрузки и влажности на величину замороженной усушки древесины / Б.Н. Уголев, В.П. Галкин, А.А. Калинина // В сборнике: Актуальные проблемы и перспективы развития лесопромышленного комплекса, ФГБОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет», 2012. – С. 42.

5. Уголев, Б.Н. Многоформовый эффект памяти древесины / Б.Н. Уголев, Г.А. Горбачева, С.Ю. Белковский // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. – 2014. – № 2(101). – С. 62–66.

6. Уголев, Б.Н. Экспериментальное исследование показателей эффекта памяти древесины / Б.Н. Уголев, Г.А. Горбачева, С.Ю. Белковский // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. – 2014. – № 2(101). – С. 66–69.

7. Уголев, Б.Н. Метод исследования реологических свойств древесины при переменной влажности / Б.Н. Уголев // Заводская лаборатория. – 1961. – № 27(2). – C. 199–203.

8.   Уголев, Б.Н. Наноструктурные изменения древесины как природного «умного» материала. Нанотехнологии и наноматериалы в лесном комплексе: монография / Б.Н. Уголев. – М.: МГУЛ, 2011. – C. 52–73.

9. Эриньш, П.П. Строение и свойства древесины как многокомпонентной полимерной системы / П.П. Эриньш // Химия древесины. – 1977. – №1. – С. 8–25.

10. Gorbacheva G.A., Olkhov Yu.A, Ugolev B.N., Belkovskiy S.Yu. Research of Molecular-Topological Structure at Shape-Memory Effect of Wood// Proc. of the 57th Int. Convention of SWST «Sustainable Resources and Technology for Forest Products», Zvolen, Slovakia, 2014, pp. 187-195.

11. Jakes J. E., Nayomi N., Zelinka S., Stone D. Water-activated, Shape Memory Twist Effect in Wood Slivers as an Inspiration for Biomimetic Smart Materials// Proc. of Int. Conference on Nanotechnology for Renewable Materials. – Quebec, Canada: 2012.

12. Olkhov Yu.A., Jurkowski B. On the more informative version of thermomechanical analysis at compression mode// Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2005. – V. 81. – № 3. – pp. 489 – 500.

13. Sisson A.L., Lendlein A. Advances in actively moving polymers. Macromol. Mater. Eng. 2012, 297. – pp. 1135–1137.

14.  Ugolev B., Gorbacheva G., Belkovskiy S. Quantification of wood memory effect/ B. Ugolev// Proc. 2012 IAWS «Wood the Best Material for Mankind» and the 5th International Symposium on the «Interaction of Wood with Various Forms of Energy». – Zvolen, Slovakia: 2012. – pp. 31–37.

15. Ugolev B. N. Wood as a natural smart material. Wood Science and Technology. Journal of the International Academy of Wood Science, (2014) vol. 48, Number 3, pp.553–568. DOI 10.1007/s00226-013-0611-2.

Characterization of the shape memory effect of beech wood by the method of thermomechanical spectrometry

Gorbacheva G.A., Assoc. Prof. MSFU, Ph.D. (Tech.)⁽¹⁾; Ugolev B.N., Prof. MSFU, Dr. Sci. (Tech.)⁽¹⁾; Sanaev V.G., Prof. MSFU, Dr. Sci. (Tech.)⁽¹⁾; Belkovskiy S.Yu., MSFU⁽¹⁾

gorbacheva@mgul.ac.ru, rector@mgul.ac.ru, belkovskiy@ro.ru 
⁽¹⁾ Moscow State Forest University (MSFU), 1st Institutskaya st., 1, 141005, Mytischi, Moskow reg., Russia

Wood is a complex of biopolymers, it belongs to the  class of functional materials, in particular, subclass of smart materials. The dominant feature of smart materials is a shape memory effect (SME). Wood can remember the two forms: permanent and temporary, the latter can be several. The frozen strains are the carriers of shape memory effect of wood. They are the result of temporary reconstruction of wood nanostructure. It takes place under the controlling load influence while wood stiffness increases at drying or cooling. Some changes in wood structure due to the  shape memory effect were detected by the method of the thermomechanical spectrometry (TMS). Relaxation parameters, phase state and molecular characteristics of the fragments in the structure of macromolecules topological blocks of wood were determined for beech sliced veneer samples at SME. It was shown that the  original beech wood has topologically diblock amorphous-cluster structure of the pseudonetwork structure. During the formation of frozen strains some changes in the intermolecular interactions (primarily in the network of hydrogen bonds) take place, the significant transformation of the topological structure of the wood is observed because it becomes triblock. In beech wood a high-temperature amorphous block of pseudonetwork structure is formed. At recovering the permanent shape, the disappearing of the frozen strains is observed. A complete structural degradation of the high-temperature amorphous block of pseudonetwork structure takes place. The initial diblock structure of beech wood with some quantitative changes of molecular relaxation characteristics is restored. The method of TMS allows to determine the ratio of elastic active chains involved in the formation of the frozen strains. TMS is one of methods of characterization of shape memory effect of wood which makes it possible to research the influence of deformative conversions on intermolecular interaction and interchain organization of polymers.

Keywords: a smart material, characterization, the shape memory effect of wood, thermomechanical spectrometry, the transformation of the topological structure of wood.

References

1. Pat. 1763952 RossiyskayaFederatsiya, MPK G 01 N 21/00. Sposob opredeleniya molekulyarno-massovogo raspredeleniya polimerov [Method for determining the molecular weight distribution of polymers] Ol’khov Yu.A., Irzhak V.I., Baturin S.M.; zayavitel’ i patentoobladatel’ Otd-nie in-ta khim. fiziki AN SSSR. № 4767397/05 ; zayavl. 27.10.89 ;opubl. 23.09.1992, № 35.

2. Sanaev V.G., Ugolev B.N., Galkin V.P., Kalinina A.A., Aksenov P.A. Izmenenie usushki drevesiny pri razvitii sushil’nykh napryazheniy [Change of wood shrinkage at the development of drying stresses]. Moscow state forest university bulletin – Lesnoy vestnik. 2015. T. 19. № 1. pp. 54–58.

3. Ugolev B.N., Galkin V.P., Gorbacheva G.A., Aksenov P.A., Bazhenov A.V. Izmenenie nanostruktury drevesiny privlagozaderzhannykh deformatsiyakh [Change the nanostructure of wood in moisture delayed deformations] Sb. nauchnyetrudy MGUL, V. 338 Tekhnologiya i oborudovanie dlya pererabotki drevesiny [Coll. MSFU Proceedings, vol. 338 Technology and equipment for wood processing]. Moscow: MGUL, 2007. pp. 9-16.

4. Ugolev B.N., Galkin V.P., Kalinina A.A. Issledovanie vliyaniya urovnya nagruzki i vlazhnosti na velichinu zamorozhennoy usushki drevesiny [Study of the influence of load level and moisture content on the value of the frozen shrinkage of wood]. Aktual’nye problemy i perspektivy razvitiya lesopromyshlennogo kompleksa, Kostromskoy gosudarstvennyy tekhnologicheskiy universitet [Proc. International scientific and technical conference devoted to the 50^th anniversary of mechanical wood technology department of KSTU «Actual problems and development prospects of forest industry complex»]. 2012. 42 p.

5. Ugolev B.N., Gorbacheva G.A., Belkovskiy S.Yu. Mnogoformovyy effekt pamyati drevesiny [The multi-shape memory effect of wood]. Moscow state forest university bulletin – Lesnoy vestnik. 2014. № 2 (101). pp. 62-66.

6. Ugolev B.N., Gorbacheva G.A., Belkovskiy S.Yu. Eksperimental’noe issledovanie pokazateley effekta pamyati drevesiny [Experimental investigation of the wood memory effect quantities]. Moscow state forest university bulletin – Lesnoy vestnik. 2014. № 2 (101). pp. 66-69.

7. Ugolev B.N. Metod issledovaniya reologicheskikh svoystv drevesiny pri peremennoy vlazhnosti [Method of investigation of the rheological properties of wood at variable moisture content] Zavodskaya laboratoriya [Factory Laboratory]. Moscow: 1961. 27(2). pp. 199-203.

8. Ugolev B.N. Nanostrukturnye izmeneniya drevesiny kak prirodnogo «umnogo» materiala [Nanostructured changes in wood as a natural «smart» material] monograph: Nanotekhnologiiinanomaterialy v lesnomkomplekse [Nanotechnology and nanomaterials in the forest complex – monograph]. Moscow: MGUL, 2011. pp. 52-73.

9. Erin’sh P.P. Stroenie I svoystva drevesiny kak mnogokomponentnoy polimernoy sistemy [Structure and properties of wood as a multicomponent polymer system]. Khimiya drevesiny [Wood Chemistry]. Moscow: 1977. №1. pp. 8-25.

10. Gorbacheva G.A., OlkhovYu.A, Ugolev B.N., Belkovskiy S.Yu. Research of Molecular-Topological Structure at Shape-Memory Effect of Wood. Proc. of the 57-th Int. Convention of SWST «Sustainable Resources and Technology for Forest Products», Zvolen, Slovakia, 2014, pp. 187-195.

11. Jakes J.E., Nayomi N., Zelinka S., Stone D. Water-activated, Shape Memory Twist Effect in Wood Slivers as an Inspiration for Biomimetic Smart Materials. Proc. of Int. Conference on Nanotechnology for Renewable Materials.Quebec, Canada: 2012.

12. Olkhov Yu.A., Jurkowski B. On the more informative version of thermomechanical analysis at compression mode. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2005. V. 81. № 3. pp. 489-500.

13. Sisson A.L., Lendlein A. Advances in actively moving polymers. Macromol. Mater. Eng. 2012, 297. pp. 1135-1137.

14. Ugolev B. Gorbacheva G., Belkovskiy S. Quantification of wood memory effect/ B. Ugolev// Proc. 2012 IAWS «Wood the Best Material for Mankind» and the 5th International Symposium on the «Interaction of Wood with Various Forms of Energy». Zvolen, Slovakia: 2012. pp. 31-37.

15. Ugolev B.N. Wood as a natural smart material. Wood Science and Technology. Journal of the International Academy of Wood Science, (2014). V. 48, Number 3, pp. 553-568. DOI 10.1007/s00226-013-0611-2.

 

3

ВЛИЯНИЕ ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ И СОСТАВА НАСАЖДЕНИЙ НА АНАТОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ПЛОТНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ СОСНЫ И ЕЛИ

15-19



Д.А. ДАНИЛОВ, директор ФБГНУ «Ленинградский НИИСХ «Белогорка»», канд. с.-х. наук⁽¹⁾

stown200@mail.ru
⁽¹⁾ ФБГНУ «Ленинградский НИИСХ «Белогорка»
188338, Ленинградская область, Гатчинский район, д. Белогорка, ул. Институтская, д.1

Влияние уходов за лесом на плотность древесины может иметь разнонаправленный характер в зависимости от породы и состава древостоя. Макроскопическое строение древесины, т. е. соотношение зон поздней и ранней древесины, может после таких воздействий меняться также в зависимости от вида ухода: интенсивность рубок, разреживающих древостой и меняющих его состав, внесение удобрений, осушительные мелиоративные мероприятия и т.д. Для сосны и ели на анатомическом уровне строения древесины это находит отражение в изменении количества и размера клеток поздней и ранней древесины в годичном приросте за длительный период после лесохозяйственного воздействия. В чистых и смешанных древостоях сосны плотность древесины увеличивается от меньших к большим по диаметру стволам насаждения. Еловые древостои отличаются большей вариабельностью плотности древесины по ступеням толщины древостоя. В разных лесотипологических условиях в зависимости от состава древостоя и преобладания сосны и ели плотность древесины этих пород может значительно варьировать. Зная тенденцию направленности процесса, можно формировать такими воздействиями к возрасту сплошной рубки древесину с повышенной плотностью. В плантационных культурах интенсивного выращивания сосны и ели, с коротким оборотом рубки, влияние густоты и видов воздействий на ювенильной стадии выращивания и при своевременном разреживании позволяет получать древесину с плотностью не ниже средних показателей для района исследования к возрасту 40 лет. Однако на уровне годичного кольца  в  составе преобладает ранняя древесина как у ели, так и у сосны за весь период выращивания.

Ключевые слова: плотность древесины сосны и ели, состав насаждения, ранняя и поздняя древесина, рубки ухода и внесение удобрений.

Библиографический список

1. Антонов, А.М. О взаимосвязи влияния топографии анатомических элементов на показатели плотности и прочности древесины / А.М. Антонов, Д.Ю. Коновалов, Д.Е. Чалых и др. // Известия Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии. – 2010. – № 190. – С. 25–34.

2. Данилов, Д.А., Скупченко В.Б. Изменения в строении древесины сосны и ели на анатомическом уровне в древостоях, пройденных рубками ухода, и комплексным уходом / Д.А. Данилов, В.Б. Скупченко // ИВУЗ «Лесной журнал». – 2014. – № 5. – С. 70–88.

3. Данилов, Д.А. Влияние комплексного ухода за лесом на плотность древесины в хвойных древостоях / Д.А. Данилов, В.П. Царенко, В.Б. Скупченко // Известия СПБГАУ. – 2013. – №30. – С. 48–53.

4. Данилов, Д.А., Степаненко С.М. Строение и плотность древесины ели и сосны в плантационных культурах Ленинградской области / Д.А. Данилов, С.М. Степаненко // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. – 2013. – № 204. – С. 35–45.

5. Корчагов, С.А. Повышение качественной продуктивности насаждений на лесоводственной основе: автореф. дисс. …канд. с.-х. наук / С.А. Корчагов. – Архангельск, 2010. – 42 с.

6. Полубояринов, О.И. Плотность древесины / О.И. Полубояринов. – М.: Лесная пром-сть, 1976. – 259 с.

7. Смирнов, А.А. Влияние комплексного ухода на форму ствола и плотность древесины / А.А. Смирнов // Строение, свойства и качество древесины-2004. Труды IV Международного симпозиума I том. – СПб.: ЛТА, 
2004. – С. 131–133.

8. Степаненко, И.И. Лесоводственные основы целевого выращивания сосновых насаждений в подзоне южной тайги европейской части России: автореф. дисс. …д-ра c.-х. наук / И.И. Степаненко. – Архангельск: АГТУ, 2009. – 44 с.

9. Tuula Jyske The effects of thinning and fertilisation on wood and tracheid properties of Norway spruce (Picea abies) – the results of long-term experiments / Tuula Jyske // Department of Forest Resource Management, Faculty of Agriculture and ForestryUniversity of Helsinki , Academic dissertation 2008.–59 р.

10. Nutrition of trees. Lectures given at the 1989 Marcus Wallenberg Symposium in Falun, Sweeden, on September 14, 1989. – 85р

THE EFFECT OF SILVICULTURAL INFLUENCES AND FOREST STAND 
STRUCTURE ON ANATOMIC INDICATORS AND DENSITY OF PINE AND SPRUCE WOOD

Danilov D.A., Leningrad Scientific Research Institute of Agriculture «Belogorka», Ph.D. (Agriculture) ⁽¹⁾

stown200@mail.ru
⁽¹⁾ Leningrad Scientific Research Institute of Agriculture «Belogorka», 
188338, Leningrad region, Gatchina district, vill. Belogorka, Institutskaya b.1 Russia

The impact of stand care on the wood density can be different depending on the breed and stand composition. The macroscopic structure of wood, i.e., the ratio of the areas of late and early wood may vary after such impacts, depending on the type of stand care: the intensity of logging a stand and changing its composition, fertilizing, drainage reclamation activities, etc. For pine and spruce on the anatomical level of the wood structure it results in the change of the number and size of both late and early wood cells in the annual growth over a long period after certain forest impacts. In pure and mixed stands of pine the wood density increases from the smallest values to the largest ones depending on the trunk diameter within plantations. Spruce stands show more variability of wood density depending on the thickness of the stand. In different forest typology conditions depending on the composition of the forest stand and the predominance of either pine or spruce the wood density of these species can vary greatly . If one knows the tendency of the process orientation  it is possible to form commercial wood with high density by using such impacts up to the age of clear cutting. In plantation crops of intensive cultivation of pine and spruce with a short turnover both the stand density and species composition impacts on juvenile stages of a stand cultivation with timely applied thinning allows  to get the wood with a density of  not lower than the average one for the area under study by the age of 40 years. However, at the annual ring level the early wood prevails in  both spruce and pine wood during the entire period of cultivation.

Keywords: pine and spruce wood density , the plantation composition, early and late wood, thinning and fertilization application.

References

1.   Antonov A.M., Konovalov D.Yu., Chalykh D.E., Korchagov S.A. O vzaimosvyazi vliyaniya topografii anatomicheskikh elementov na pokazateli plotnosti i prochnosti drevesiny [On the relationship of the influence of the topography of the anatomical elements on the indices of density and strength of wood] S-Pb: Izvestiya Sankt-Peterburgskoy Gosudarstvennoy Lesotekhnicheskoy Akademii [S-Pb. Izvestia Saint-Petersburg State Forest Technical Academy] №190. 2010 – S.25-34.

2.   Danilov D.A., Skupchenko V.B. Izmeneniya v stroenii drevesiny sosny i eli na anatomicheskom urovne v drevostoyakh proydennykh rubkami ukhoda i kompleksnym ukhodom [ Changes in the structure of pine and spruce at the anatomic level in the stands passed by the thinning operations and comprehensive care]. Arkhangel’sk: SAFU im. Lomonosova, IVUZ Lesnoy zhurnal [Forest journal ], 2014, № 5. pp.70-88.

3.   Danilov D.A., Tsarenko V.P., Skupchenko V.B. Vliyanie kompleksnogo ukhoda za lesom na plotnost’ drevesiny v khvoynykh drevostoyakh [Effect of integrated care for wood on wood density in coniferous stands]. Izvestiya SPBGAU [Izvestia of Saint-Petersburg State Agriculture University] №30. 2013. pp. 48-53.

4.   Danilov D.A., Stepanenko S.M. Stroenie i plotnost’ drevesiny eli i sosny v plantatsionnykh kul’turakh Leningradskoy oblasti [Structure and density of wood of spruce and pine in forest plantation of the Leningrad region] Izvestiya Sankt-Peterburgskoy Lesotekhnicheskoy Akademii. № 204. 2013. pp. 35-45.

5.   Korchagov S.A. Povyshenie kachestvennoy produktivnosti nasazhdeniy na lesovodstvennoy osnove: diss. ... kand. s.-kh. nauk [Improving quality and productivity of plantation forestry on the basis of: author. Diss. ...candidate. ofagricultural Sciences]. Arkhangel’sk, 2010. 42 p.

6.   Poluboyarinov O.I. Plotnost’ drevesiny [Density of wood]. Moskow: Lesnaya promyshlennost’ [Timber industry], 1976. 259 p.

7.   Smirnov A.A. Vliyanie kompleksnogo ukhoda na formu stvola i plotnost’ drevesiny [Effect of comprehensive care on the shape of the trunk and density of wood]. Stroenie, svoystva i kachestvo drevesiny-2004. Trudy IV Mezhdunarodnogo simpoziuma I tom [Proceedings of the IV International Symposium volume I]. Sankt-Peterburg: LTA, 2004. pp. 131-133.

8.   Stepanenko I.I. Lesovodstvennye osnovy tselevogo vyrashchivaniya sosnovykh nasazhdeniy v podzone yuzhnoy taygi evropeyskoy chasti Rossii: diss. …d-ra c.-kh. nauk [Silvicultural basics of growing target pine stands in subzone of southern taiga in the European part of Russia: Diss. ...d-r c.-agricultural science.]. Arkhangel’sk, 2009. AGTU. 44 p.

9.   Tuula Jyske The effects of thinning and fertilisation on wood and tracheid properties of Norway spruce (Picea abies) – the results of long-term experiments Tuula Jyske Department of Forest Resource Management, Faculty of Agriculture and ForestryUniversity of Helsinki ,Academic dissertation 2008. 59 p.

10.   Nutrition of trees. Lectures given at the 1989 Marcus Wallenberg Symposium in Falun, Sweeden, on September 14, 1989. 85 p.

 

4

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ СТВОЛА РАСТУЩЕЙ БЕРЕЗЫ ПО ВЫСОТЕ

20-24



А.А. КОТОВ, проф., МГУЛ, д-р техн. наук⁽¹⁾,
Г.А. ИВАНОВ, доц., МГУЛ, канд. техн. наук⁽¹⁾

kotov@mgul.ac.ru
⁽¹⁾ ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса»
141005, Московская область, г. Мытищи, ул. 1-я Институтская, д.1

Целью работы является установление изменения модуля упругости по высоте ствола дерева при статическом изгибе. Изменение модуля упругости растущего дерева по его высоте практически не исследовалось. Авторы предприняли попытку выполнить это тремя способами: на растущей березе, на свежеспиленном цельном стволе и на свежеспиленном и разрезанном на части стволе. Для геометрического описания профиля ствола использована аппроксимирующая формула. Смоделированы стволы березы с помощью выполненных их замеров. Разработаны и описаны методики выполнения замеров ствола и определения его прогиба тремя способами. Величина модуля упругости в первом случае искажается за счет влияния деформации корневой системы дерева. Но этот способ является самым простым и не требует спиливания растения. При втором способе свежеспиленный ствол укладывался на две опоры. Между ними к нему прикладывалась статическая нагрузка и замерялся  прогиб. Расстояние между опорами дискретно изменялось от минимального до максимального значений. Модуль упругости вычислялся по формуле, полученной на основе интегрирования дифференциального уравнения упругой линии оси ствола. При третьем способе для вычисления модулей упругости отрезков стволов берез они разрезались на части длиной соответственно по 20 и 25 см. Затем эксперимент выполнялся аналогично второму способу при постоянной длине пролета балки. Результаты опытов позволяют отметить