WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:     || 2 | 3 |

«МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ТАМОЖЕННОГО КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и наук

и Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

На правах рукописи

СИМОНЕНКО Антон Анатольевич

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ТАМОЖЕННОГО КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ

ДРЕВЕСИНЫ

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Павлов Игорь Валерьевич Санкт-Петербург –

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ

МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ

1.1 Общие положения

1.1.1 Древесина и исследование ее свойств

1.1.2 Плотность древесины

1.1.3 Влажность древесины

1.1.4 Взаимосвязь свойств древесины и влияние топографических факторов

1.2 Таможенный контроль лесоматериалов

Краткий экскурс

1.2. Таможенный контроль

1.2. Технические средства таможенного контроля

1.2. Особенности таможенного контроля лесопродукции

1.2. 1.3 Методы и средства определения плотности древесины

1.3.1 Обзор методов и средств определения плотности древесины.............. 1.3.2 Неразрушающие методы контроля древесины

1.3.3 Анализ и оценка акустических методов контроля древесины.............. 1.4 Выводы по главе 1

ГЛАВА 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К МЕТОДАМ И

СРЕДСТВАМ ТАМОЖЕННОГО КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ......

2.1 Постановка задачи

2.2 Предварительная оценка применимости акустических методов для контроля плотности древесины

2.3 Планирование экспериментов с выбором оптимальных параметров и аппаратуры

2.4 Выводы по главе 2

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО

УСТАНОВЛЕНИЮ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ МЕЖДУ

ПЛОТНОСТЬЮ ДРЕВЕСИНЫ РАЗЛИЧНЫХ ПОРОД И СКОРОСТЬЮ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

3.1 Экспериментальные исследования

3.1.1 Исследование физико-механических характеристик образцов лесои пиломатериалов

3.1.2 Исследование влияния плотности древесины на скорость распространения ультразвуковых колебаний

3.1.3 Исследование влияния плотности древесины на скорость распространения акустических волн

3.2 Способы определения плотности древесины

3.2.1 Определение плотности древесины с применением низкочастотного ультразвукового метода

3.2.2 Определение плотности древесины с применением низкочастотного метода свободных колебаний

3.3 Построение градуировочных зависимостей «скорость-плотность» для различных пород древесины

3.3.1 Анализ экспериментальных данных

3.3.2 Порядок установления градуировочных зависимостей с применением низкочастотного ультразвукового метода

3.3.3 Порядок установления градуировочных зависимостей с применением низкочастотного акустического метода свободных колебаний

3.4 Выводы по главе 3

ГЛАВА 4 АТТЕСТАЦИЯ МЕТОДИК И РАЗРАБОТКА ПРИКЛАДНЫХ

ПРОГРАММ

4.1 Разработка и аттестация методик определения плотности различных пород древесины с использованием акустических методов контроля .............. 4.1.1 Условия выполнения измерений

4.2 Требования к показателям точности методик измерений

4.2.1 Требования к показателям точности методики измерений с применением низкочастотного акустического метода свободных колебаний

4.2.2 Требования к показателям точности методики измерений с применением низкочастотного ультразвукового метода

4.3 Реализация методов определения плотности древесины в виде программного обеспечения

4.3.1 Режим измерения плотности низкочастотным акустическим методом свободных колебаний

4.3.2 Режим измерения плотности низкочастотным ультразвуковым методом

4.4 Выводы по главе 4

ГЛАВА 5 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИК ИЗМЕРЕНИЙ....... 5.1 Выявление нарушений таможенного законодательства

5.2 Правонарушения при экспорте лесоматериалов

5.3 Применение разработанных методов и средств в таможенных органах.. 5.4 Выводы по главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПРАВОЧНЫХ

КОЭФФИЦИЕНТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ НИЗКОЧАСТОТНОГО

УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕТОДА ПРОЗВУЧИВАНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ В ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ Г СВИДЕТЕЛЬСТВО ОБ АТТЕСТАЦИИ МЕТОДИК

ИЗМЕРЕНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ Д ПРИКАЗ О ПРИНЯТИИ НА СНАБЖЕНИЕ



ТАМОЖЕННЫХ ОРГАНОВ РФ ППИ «КЕДР-М»

ВВЕДЕНИЕ

крупнейших стран заготовителей и экспортёров лесопродукции [76]. Активная интеграция России в мировую торговлю требует совершенствования таможенного администрирования. Утверждаются новые федеральные законы, программы и распоряжения, направленные на развитие внешнеэкономической деятельности.

Неуклонно растут объемы контролируемых на границе грузов и при этом сокращаются сроки проведения таможенных операций и таможенных процедур.

При экспорте лесоматериалов в документах на груз указываются значения основных параметров древесины, таких как наименование пород, объем, масса, габариты, влажность и, зачастую, плотность как одно из важных для целлюлознобумажной промышленности значений. Для контроля всех параметров лесопродукции, за исключением плотности, таможенные органы располагают необходимым набором технических средств таможенного контроля и методик измерений. При этом определение плотности древесины осуществляется на основе табличных методов или в соответствии с ГОСТ 16483.1-84 «Древесина. Метод определения плотности» [14]. В свою очередь табличные методы не гарантируют точность измерений, а измерения по ГОСТу требуют соответствующих условий и больших временных затрат. Необходимо отметить, что в некоторых случаях, измерение плотности древесины может быть единственным способом для определения объема груза при условии наличия весов. И наоборот, в случае их отсутствия, но при возможности определения объема, значение плотности позволяет рассчитать массу груза, что не маловажно, особенно, при железнодорожных перевозках [78, 79]. Одним из важнейших достоинств плотности, как показателя качества древесины, является ее универсальность. Так, например, плотность древесного сырья определяет важнейший экономический показатель – выход целлюлозы, а также она дает представление о механических свойствах древесины, что можно использовать для прочностной сортировки задекларированных данных и качества лесопродукции, наряду с определением породы, объема и влажности древесины необходимо определять её плотность.

Опыт показывает, что внедрение современных технологий способствует повышению эффективности таможенного контроля и предупреждает нарушения таможенного законодательства. В связи с этим, актуальность работы обусловлена необходимостью решения практических задач по оперативной, в полевых и промышленных условиях, оценке плотности древесины, с целью выявления нарушений таможенного законодательства, что поспособствует повышению эффективности таможенного контроля лесопродукции, экспортируемой с территории Российской Федерации.

Степень разработанности. Работы по исследованию основных физикомеханических характеристик древесины проводили: Ю.М.Иванов, В.А.Баженов, Ф.Ф.Садовский, А.А.Рабинович, Н.Ф.Гусев, Н.И.Миронов, А.Н.Митинский, Л.М.Перелыгин, О.И.Полубояринов, Б.Н.Уголев, Е.К.Ашкенази, В.Д.Никишов, А.М.Боровиков, А.С.Сапожников, В.В.Тулузаков, А.Н.Кириллов, В.Н.Волынский и др. Работы в области применения ультразвуковых методов для контроля древесины и изделий из неё проводили: Б.К.Лакатош, Ю.К.Сергиенко, В.И.Яковлев, А.И.Горбунов, В.И.Федюков, Ф.Ф.Легуша, А.А.Ерофеев, С.В.Скрипец, А.А.Ефимов, П.М.Мазуркин, Б.А.Староверов, Е.В.Саликова, Е.Б.Темнова, А.Н.Чубинский, А.А.Федяев, И.Я.Лиманов и др.

Проанализировав работы вышеперечисленных авторов можно сделать вывод, что пристальное внимание в основном уделяется вопросам разработки эффективных методов неразрушающих испытаний применительно к сортировке пиломатериалов по прочности и к выявлению пороков и дефектов древесины на потоковой линии. При этом решений по достоверной оценке плотности лесопродукции, подходящих для применения в условиях проведения таможенного контроля не реализовано.

Цель и задачи исследования. Разработать методы и средства таможенного контроля плотности древесины в широком диапазоне влажности. В рамках реализации поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи:

1 Исследовать зависимости параметров акустических колебаний, распространяющихся в древесине, от её плотности, породы и влажности, с учётом времени и места заготовки древесины, и установить возможность контроля плотности древесины по акустическим параметрам.

2 Теоретически обосновать и экспериментально подтвердить возможность определения плотности древесины в условиях таможенного контроля с применением низкочастотного ультразвукового метода и метода свободных колебаний.

3 На основании проведённых экспериментальных исследований разработать методы и средства таможенного контроля плотности различных пород древесины в широком диапазоне влажности.

4 Разработать прикладное программное обеспечение в основу функционирования которого должны быть положены результаты практического применения разработанных методов и средств, а также дать рекомендации по их применению в таможенной практике.

Идея работы. Установление корреляционных зависимостей между плотностью древесины различных пород в широком диапазоне влажности, вычисленной классическим методом по результатам измерения массы и объема, и приведенной скоростью распространения акустических волн, а также скоростью распространения ультразвуковых колебаний позволит разработать новые методы контроля плотности древесины. Новые методы и средства повысят эффективность таможенного контроля лесо- и пиломатериалов, а их применение с использованием персонального компьютера автоматизирует оформление результатов, что усовершенствует систему таможенных операций при комплексной оценке основных параметров лесопродукции.

Научная новизна:

1 Установлены зависимости, учитывающие влияние влажности различных пород древесины на результаты определения плотности древесины акустическими методами контроля, на основе которых построены градуировочные зависимости «плотность древесины – скорость ультразвуковых колебаний», а также «плотность древесины – приведённая скорость распространения акустических волн» в широком диапазоне значений массовой доли влаги для различных пород СевероЗападного, Южного и Сибирского регионов.

2 Разработаны новые методы и средства неразрушающего контроля плотности древесины в широком диапазоне влажности с применением низкочастотного ультразвукового метода и метода свободных колебаний, которые учитывают специфику таможенного контроля лесо- и пиломатериалов.

Теоретическое и практическое значение работы. Установленные на основании обработки и корреляционного анализа статистических данных по определению плотности и акустических характеристик образцов древесины градуировочные зависимости между плотностью древесины и приведенной скоростью распространения акустических волн, а также между плотностью древесины и скоростью распространения ультразвуковых колебаний расширяют область применения низкочастотных акустических методов контроля. На основе экспериментальных исследований разработаны и аттестованы методы определения плотности лесо- и пиломатериалов в широком диапазоне влажности, включающие в себя градуировочные зависимости для наиболее часто предъявляемых к таможенному контролю пород древесины.

Применение разработанных методов и средств обеспечит более точное определение плотности древесины в условиях ограниченного времени. Результаты диссертационной работы используются в таможенных органах Российской Федерации при таможенном контроле лесо- и пиломатериалов лиственных и хвойных пород древесины, а также могут быть использованы в лесозаготовительной и лесоперерабатывающей отраслях.

Методология и методы исследований. Исследования проводились с использованием современных методов и средств научного поиска, опираясь на базовые положения науки о древесине, методов акустического контроля и статистических методов обработки экспериментальных данных. В работе использован системный подход с применением методов планирования, моделирования, анализа и обработки информации.

Положения, выносимые на защиту:

1 Значения скорости распространения ультразвуковых колебаний и приведённой скорости распространения акустических волн, полученные при последовательных измерениях влажности и плотности древесины, с достаточной точностью описываются математической моделью в виде регрессионного уравнения, что позволяет построить градуировочные зависимости «плотностьскорость» для различных пород древесины в широком диапазоне влажности.

2 Градуировочные зависимости «плотность-скорость», установленные с применением метода свободных колебаний и низкочастотного ультразвукового метода продольно-поперечным способом прозвучивания, обеспечивают достаточно точное определение физически усреднённых значений плотности древесины различных пород в широком диапазоне влажности.

3 Разработанные методы и средства определения плотности древесины учитывают специфику условий применения и принципиально отличаются от классической реализации существующих методов возможностью в короткий промежуток времени объективно оценить значения плотности лесо- и пиломатериалов в широком диапазоне влажности без необходимости их перемещения или изготовления контрольных образцов.

Достоверность научных результатов (защищаемых положений) подтверждена значительным объемом экспериментальных данных, хорошей сходимостью и воспроизводимостью результатов измерений, а также положительными результатами опытной эксплуатации и внедрением в практику работы таможенных органов России.

экспериментальных исследований создан модуль определения плотности древесины с аккредитованными методиками измерения, который входит в состав многофункциональных приборов таможенного контроля лесопродукции, принятых на снабжение таможенных органов Российской Федерации.

Личный вклад автора: анализ разработанности темы, обзор средств измерений, разработку общей и экспериментальной методик исследований с последующей оценкой и обоснованием полученных результатов автор выполнил самостоятельно. Проведение экспериментов, полевых работ, аттестационных непосредственным участием автора.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на XIII международной научно-практической прогнозирование систем управления» (Санкт-Петербург, 2012), 2-й международной научно-практической конференции «Современное машиностроение, наука и образование» (Санкт-Петербург, 2012), XIХ международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2013) и на II международной научно-практической конференции «Инновационные системы планирования и управления на транспорте и в машиностроении» (СанктПетербург, 2014).

Получен патент № 2 449 265 Российская Федерация, МПК G01N 29/ «Способ и устройство определения плотности древесины» [60].

По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка терминов, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 194 страницах машинописного текста, включая 35 рисунков, 42 таблицы и список литературы из 122 наименований.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ

Наряду с запасами минерально-сырьевых ресурсов Россия, являясь крупнейшей лесной державой, обладает большими запасами леса. По данным из открытых источников лесопокрытая площадь страны составляет прядка 770 млн га, а запасы древесины около 81,1 млрд м3, из них 40,3 млрд м3 пригодны для использования. Леса имеют, как промышленное, так и экологическое значение древесные растения создают биомассу, необходимую для существования всего живого на земле и в тоже время основной продукцией леса является древесина [43, 46, 103]. «По официальным данным Рослесхоза, нелегальная заготовка в 2010 году составила около 1,3 млн м3. Это менее 1% общего объема лесозаготовок в стране и соответствует лучшим мировым стандартам в лесном секторе. По оценкам WWF России и Всемирного банка, до 20% заготовок (порядка 35 млн м3) имеет незаконное происхождение. Общий размер экономического ущерба бюджету Российской Федерации от незаконного оборота древесины может достигать от млрд до 30 млрд руб. ежегодно» [71].

Обращаясь к истории следует отметить, что научные исследования свойств древесины проводились начиная с XIX века, но крупные успехи были достигнуты в начале XX века. В 1930-х годах в Институте древесины и других научных организациях проводились работы по исследованию основных физикомеханических свойств древесины лесных пород из различных районов страны. В результате чего Л.М. Перелыгиным был разработан первый стандарт на методы физико-механических испытаний древесины. В дальнейшем важные исследования физических и механических свойств древесины в период с 1940 по 1980-е годы продолжились в Институте леса и древесины им. В.Н. Сукачева (ИЛД), в Лесотехнической академии и ряде других организаций. В результате были выполнены ценные работы – по исследованию плотности и проницаемости древесины жидкостями и газами, анизотропии упругих свойств и прочности древесины, пороков древесины, биологических основ ее защиты, а также работы по квалиметрии древесного сырья и по стандартизации методов испытаний древесины и пиломатериалов. Исследования деформативности, реологических свойств, внутренних напряжений, неразрушающих ультразвуковых методов контроля, акустических свойств, усушки и разбухания древесины и др. проводились в Московском лесотехническом институте под руководством и при участии Б.Н.

Уголева [94].

В прошлом древесное сырьё находилось в избытке и по незначительной стоимости при этом не возникало острой необходимости в исследовании его качественных показателей [100]. В настоящее время ситуация изменилась.

Введение норм расхода древесного сырья, проявление повышенного внимания к вопросам рационального использования древесины и совершенствование методов ее учета становятся актуальными у работников лесной индустрии [42]. При решении трудностей, связанных с воспроизводством и переработкой древесного сырья, необходимо получение точных данных о свойствах древесины в условиях ограниченного времени. В своей работе «Плотность древесины» О.И.

Полубояринов [66] отмечает, что к основным качественным характеристикам древесины относится ее плотность, а также то, что одним из важнейших достоинств плотности как показателя качества древесины является ее универсальность и в этом отношении плотность превосходит многие показатели. Например, в производстве целлюлозы, бумаги и других продуктов переработки древесины большое значение имеют такие показатели как длина волокна, толщина клеточных оболочек и, наконец, химический состав древесины, но в тоже время недостатком этих показателей является сложность их определения с применением специального дорогостоящего оборудования со значительными затратами времени. Как показатель качества древесного сырья плотность древесины имеет неоспоримые преимущества перед всеми перечисленными характеристиками. Одним из существенных факторов качества древесных материалов является весовая характеристика древесины, которую дает плотность. На её основе можно рассчитать содержание сухого вещества в древесном сырье и определить, в частности, весовую продуктивность древостоев, которая является более важным показателем, чем объемная производительность. Объективная оценка эффективности лесохозяйственных мероприятий, направленных на повышение производительности насаждений, также может быть осуществлена с помощью показателей плотности древесины. Плотность можно использовать для прогнозирования свойств бумаги и древесностружечных плит. Известно, что она влияет на качество многих получаемых из древесины продуктов. Так, например, показатели плотности древесины используют для нормирования расхода сырья в целлюлозно-бумажной промышленности, так как плотность древесного сырья определяет выход целлюлозы. Влияние плотности на многие физические свойства древесины, при наличии её значений, дает представления о её механических свойствах, что можно использовать для прочностной сортировки пиломатериалов [98].

В учебнике Б.Н. Уголева «Древесиноведение и лесное товароведение» [94] отмечено, что плотность представляет собой массу единицы объема материала и имеет размерность г/см3 или кг/м3. Другими словами, плотность древесины – это физическая величина, которая представляет собой массу натуральной древесины в единице объема. Плотность прямо пропорциональна массе и обратно пропорциональна объему [66] и вычисляется по формуле где m и V – соответственно масса, г или кг, и объем, см3 или м3, образца древесины.

Плотность древесины зависит от ее влажности, поэтому при обозначении в индексе указывают влажность, при которой измеряют плотность. Например, обозначение 20 соответствует плотности древесины с влажностью W = 20 %.

При выражении плотности цельной древесины её различают как плотность древесины в общем виде W, нормализованная (табличная) плотность 12, плотность в абсолютно сухом состоянии 0, парциальная плотность ’W и базисная плотность древесины б.

Плотность древесины меньше плотности древесного вещества, так как она включает пустоты (полости клеток и межклеточные пространства, заполненные воздухом). Плотность древесного вещества д.в, г/см3, плотность материала клеточных стенок где mд.в. и Vд.в.- соответственно масса, г, и объем, см3, древесинного вещества.

Этот показатель для всех пород равен 1,53 г/см3, поскольку химический состав клеточных стенок древесины одинаков.

В абсолютно сухом состоянии плотность древесины получают на основе опытных данных путем деления массы абсолютно сухого образца на его объем в этом же состоянии. Для данного образца древесины 0 – однозначная воспроизводимая величина. Ее широко используют в научной работе и в некоторых практических расчетах как характеристику древесины, не зависящую от ее влажности.

Плотность в общем виде W, влажной и сырой древесины, г/см3 или кг/м3, где W – плотность древесины при влажности W, г/см3 или кг/м3; mW и VW – соответственно масса, г или кг, и объем, см3 или м3, в индексе – одна и та же некоторая влажность древесины в момент определения плотности образца древесины, %.

При таком выражении плотность древесины показывает, какое количество древесины (вместе с влагой) содержится в единице ее объема при данной влажности. Как известно, влажность древесины может изменяться в больших пределах. С изменением влажности меняется значение mW, а в пределах влажности от 0 до 30% и значение VW.

К выражению плотности древесины в общем виде прибегают тогда, когда для древесины в данном ее состоянии влажность точно не известна. Одним из видов такой плотности является плотность древесины в свежесрубленном состоянии.

Зависимость между W и 0 имеют следующий вид где K - коэффициент объёмного разбухания, равный примерно 0,6 для белой акации, березы, бука, граба, лиственницы и 0,5 для остальных пород. Более точные значения можно найти в справочнике [5].

До наступления предела насыщения клеточных стенок плотность древесины изменяется мало, а при дальнейшем увлажнении резко возрастает.

Плотность древесины при нормализованной влажности 12 представляет собой отношение массы образца при влажности, равной 12%, к его объему при этой же влажности.

Нормализованной, или табличной, плотностью обычно пользуются для сравнения свойств различных древесных пород. В процессе механической обработки и эксплуатации древесины она наилучшим образом подходит для оценки её характеристик. К недостаткам нормализованной плотности относят трудности в её получении непосредственно из опыта, так как для этого нужно привести древесину к точному значению влажности 12 %. Поэтому обычно получают расчетным путем. В справочниках приводят значение плотности при нормализованной (стандартной) влажности. До 1970 г. стандартной влажностью принято было считать 15 %, однако теперь показатели физико-механических свойств древесины определяются при влажности 12 % или пересчитываются на эту новую стандартную влажность.

Парциальная плотность древесины ’W, г/см3 или кг/м3, характеризует содержание (массу) сухой древесины в единице объема влажной древесины где m0 – масса абсолютно сухой древесины, г или кг; VW – объем, см3 или м3, древесины при данной влажности W.

Зная плотность древесины W при данной влажности W, можно определить ’W по формуле Базисная плотность древесины б г/см3 или кг/м3, представляет собой отношение массы абсолютно сухого образца к его объему при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок Раньше это отношение называли условной плотностью древесины усл, подчеркивая кажущуюся искусственность этой характеристики. На самом деле показатель б имеет вполне определенный физический смысл, характеризуя массу древесного вещества в единице объема свежесрубленной или максимально разбухшей древесины. Показатель б представляет собой минимальную парциальную плотность древесины и не зависит от влажности. Вследствие базисного характера показателя б он широко используется для расчетов процессов нагревания, сушки, пропитки древесины, определения содержания сухого вещества в древесном сырье для целлюлозно-бумажной промышленности и других целей [66, 94].

В таблицах Государственной службы стандартных справочных данных ГСССД-69-84 «Древесина. Показатели физико-механических свойств малых образцов без пороков» и в таблицах ГСССД-Р-237-87 (рекомендуемых справочных данных) [5] приведены подробные сведения о плотности древесины разных видов распространенных и редких пород, а также усредненные данные.

По плотности древесины при нормализованной влажности можно определить ориентировочные значения других показателей плотности, применяя формулы (Таблица 1.1) [94].

Таблица 1.1 – Формулы для определения различных показателей плотности древесины при нормализованной влажности влажности W < 30 %) 100/(100+0,6W) 100/(100+0,5W) При влажности W:

Экспериментально плотность древесины согласно ГОСТ 16483.1-84 [14] и СТ СЭВ 388 – 76 определяют на образцах, имеющих вид прямоугольной призмы с размером основания 2020 мм и высотой вдоль волокон 30 мм. Образец должен включать не менее пяти годичных слоев. При очень широких слоях (более 4 мм) следует увеличить размеры основания образца, сохранив его квадратным. Образцы предварительно выдерживают до влажности (12±1) %.

Плотность древесины в зависимости от породы изменяется в очень широких пределах. Так, например, древесину с очень малой плотностью (кг/м3) имеет пихта сибирская (345) и ива белая (415), а наиболее плотную – самшит (960), береза железная (970), саксаул (1040) и ядро фисташки (1100). По плотности древесины при 12 %-ной влажности породы можно разделить на три группы: с малой (12 < 540), средней (550 12 740) и высокой (12 > 750) плотностью древесины.

Диапазон изменения плотности древесины иноземных пород шире: 100… (бальза) до 1300 (бакаут).

В продолжение темы о значении плотности древесины следует отметить, что и И.С. Гелес в своей работе «Древесное сырье – стратегическая основа и резерв цивилизации» [9], ссылаясь на ряд других работ, указывает на неоспоримый приоритет морфологии и плотности древесины в прогнозировании показателей бумаги, нежели химический состав целлюлоз, особо отмечая, что плотность является основной характеристикой древесины, как интегрирующий показатель параметров волокон, составляющих вторичную ксилему, являясь ключевым как для лесоводов, так и для потребителей. Также он отмечает, что с каждым годом, исходя из растущей потребности в больших объемах древесины, в науке о лесе и лесном хозяйстве выделилось особое направление – ускоренное выращивание древесины. Поэтому теперь среди различных древесных пород выделяют так называемые – быстрорастущие породы, которые можно использовать для промышленной переработки в возрасте от 5 до 25 лет. В тоже время в связи с ускоренным выращиванием древесины, выявляется тенденция ухудшения ее качества, особенно у хвойных пород, которая выражается в снижении плотности и некотором уменьшении длины трахеид. Из-за этого в основных промышленно развитых странах древесина для химико-механической переработки уже много лет принимается не по объему, а по весу (массе), так как производительность оборудования и выпуск готовой продукции оценивают в тоннах.

В связи с тем, что влага и экстрактивные вещества изменяют плотность древесины, заполняя пустоты и пропитывая клеточные оболочки [66], далее рассмотрим влажность древесины.

В уже упомянутом учебнике Б.Н. Уголева [94] отмечено, что в зависимости от условий хранения и транспортировки в срубленной древесине содержание воды может уменьшаться или увеличиваться. Зачастую при использовании древесины в целях улучшения качества материала и готовых изделий воду из нее удаляют. При этом для оценки количественной характеристики содержания воды в древесине принято использовать такой показатель как влажность.

Влажность древесины – это выраженное в процентах отношение массы воды к массе сухой древесины rде т – начальная масса образца древесины, г;

т0 – масса образца абсолютно сухой древесины, г.

Для измерения влажности древесины применяются прямые или косвенные методы. Прямые методы основаны на выделении воды из древесины. Например, согласно ГОСТ 16483.7-71 «Древесина. Методы определения влажности» [13] воду отделяют путем высушивания и определяют влажность проб из образцов, подвергавшихся физико-механическим испытаниям, с погрешностью до 0,1 %. При этом основной недостаток прямых методов заключается в продолжительности процедуры измерений, чего лишены косвенные методы, которые основаны на измерении показателей других физических свойств, зависящих от содержания воды в древесине. К ним относятся кондуктометрические электровлагомеры, измеряющие электропроводность древесины, которые получили наибольшее распространение. Данные приборы обладают встроенными или выносными датчиками, иголки которых вдавливаются в боковую поверхность заготовки из древесины на различную глубину. После ввода данных о породе пользователь сразу получает значение влажности древесины в процентах.

Известно, что в растущем дереве у хвойных пород влажность заболони в 3... раза выше влажности ядра и спелой древесины, а у лиственных пород, как ядровых (вяз, дуб, ильм, ясень), так и безъядровых (береза, липа, осина), распределение влажности по сечению ствола более или менее равномерно. Влажность ядровой древесины у некоторых лиственных пород (дуб, вяз и др.) может быть значительно выше, чем у хвойных, достигая 70...80 % и больше. Также установлено, что влажность заболони в хвойных породах по высоте ствола увеличивается в направлении от комля к вершине, а влажность ядра остается практически без изменения. В ядровых лиственных породах, таких как дуб, ясень и вяз, влажность заболони почти не изменяется, а влажность ядра слегка понижается вверх по стволу. У безъядровых лиственных пород, таких как осина и липа, влажность увеличивается от комля к вершине.

Древесина содержит связанную (или гигроскопическую) и свободную формы воды. При этом связанная (адсорбционная и микрокапиллярная) вода находится в клеточных стенках, а свободная в полостях клеток и в межклеточных пространствах. Удаление связанной воды (особенно адсорбционной фракции) затруднено и существенно отражается на большинстве свойств древесины, так как она удерживается в основном физико-химическими связями. Значительно легче удаляется свободная вода, удерживаемая силами капиллярного взаимодействия, оказывая меньшее влияние на свойства древесины. Влажной принято называть древесину, содержащую только связанную воду. Сырой же называют ту древесину, что содержит кроме связанной ещё и свободную воду. При определении показателей физико-механических свойств древесины, кондиционируя, ее приводят к нормализованной (равновесной) влажности, которая в среднем равна 12%.

С практической точки зрения по степени влажности древесину различают как мокрую, которая длительное время находилась в воде; свежесрубленную, сохранившую влажность растущего дерева; древесину атмосферной сушки, высушенную и выдержанную на открытом воздухе; древесину камерной сушки, высушенную в камере или выдержанную в отапливаемом помещении, и абсолютно сухую, высушенную при температуре (103 ± 2) С. Из-за пористого строения при погружении древесины в воду её влажность увеличивается, причём заболонь поглощает больше воды, чем ядро. Количество поглощенной воды зависит от начальной влажности и породы древесины, а ее максимальная влажность определяется как сумма максимального количества связанной воды – предел насыщения клеточных стенок – и количества свободной воды, зависящее от объема пустот. Поэтому чем плотность древесины больше, тем ее максимальная влажность меньше [94].

Взаимосвязь свойств древесины и влияние топографических Зависимость и изменчивость свойств древесины в пределах одной породы обусловлена наследственными факторами, влиянием окружающей среды и возрастными изменениями. У наиболее старых деревьев влияние возраста сказывается в повышении плотности древесины. Также на плотности древесины отражаются и особенности ее строения. Периодическое изменение плотности по радиусу ствола особенно заметно у кольцесосудистых лиственных и хвойных пород. Плотность древесины в целом зависит от содержания поздней древесины в годичных слоях, толщины клеточных стенок и длины волокон. Помимо изменения плотности по радиусу ствола также отмечается большая ее изменчивость по высоте ствола. К примеру, для сибирских пород – береза, осина, сосна и лиственница – по данным ИЛД, плотность уменьшается по высоте ствола, а у ели она увеличивается.

Обратная связь между диаметром ствола и плотностью древесины, зависящей от формы ствола, наблюдается у деревьев хвойных пород одного возраста. А у березы, ели и сосны средняя плотность уменьшается с увеличением сбежистости ствола. С достаточной для практики точностью корреляционными уравнениями прямой линии описывается связь между плотностью и прочностью древесины. Между отдельными механическими свойствами, например, прочностью при статическом изгибе и прочностью при сжатии вдоль волокон также существует тесная связь. В свою очередь, прочность при сжатии вдоль волокон довольно тесно связана с твердостью торцовой поверхности. Прямая связь также наблюдается между износостойкостью и ударной твердостью. Таким образом при контрольных испытаниях наличие связей между различными механическими свойствами позволяет ограничиваться лишь определением плотности и прочности при сжатии вдоль волокон, а также определять ударную вязкость древесины и предел прочности при статическом изгибе и скалывании вдоль волокон.

Неразрушающие испытания материалов, получившие развитие во всех отраслях техники, позволяют по косвенным признакам без нарушения целостности определить, например, его прочность. Плотность древесины без пороков имеет наиболее тесную связь с пределами прочности при основных видах действия сил.

При этом трещины, сучки и ряд других пороков не влияют на плотность, но снижают прочность древесины. В связи с этим более надежными являются неразрушающие испытания, которые основываются на связи пределов прочности с жесткостью древесины. Поэтому прочность материала можно установить без разрушения, определяя его жесткость (модули упругости при статических или динамических нагрузках). Например, при ультразвуковых испытаниях довольно просто определить динамический модуль упругости. Прочность древесины также можно оценить по скорости распространения ультразвуковых импульсов. На лесопильных заводах применяют машины, через которые пропускают контролируемые доски, подвергая изгибу, что дает возможность непрерывно измерять модуль упругости, который связан с пределом прочности корреляционным уравнением [94].

Следует отметить, что вопросам взаимосвязи и изменчивости показателей физико-механических свойств древесины посвящена монография В.Н. Волынского [7], в которой рассмотрены методы определения основных показателей древесины, отражены результаты комплексного исследования взаимосвязи показателей и уточнены зависимости их от главнейших переменных факторов. В статье А.М.

Антонова [2] раскрывается вопрос о влиянии типа леса и подзоны тайги на качественные характеристики древесины сосны, а также сделан вывод о том, что плотность и прочность древесины в целом зависят не только от доли поздней зоны, но и от ее микроскопического строения. Нельзя не упомянуть работы А.Т.Вакина, О.И.Полубояринова, В.А.Соловьева, Я.Н.Станко, Г.А.Горбачевой, И.Р.Шегельмана, Е.Н.Быкова и др. [6, 90, 102], где авторы затрагивают вопросы качества древесины, а именно подробно с иллюстрациями дают описание сучков, червоточин, трещин, деформаций, пороков формы ствола и строения древесины, дефектов переработки древесины, ненормальных окрасок и гнилей, рака и наростов, ран и их последствий.

Представленный материал позволяет заключить, что плотность древесины является важной качественной характеристикой, которую необходимо учитывать, как в процессе выращивания леса, так и при использовании древесины.

Рассматривая закономерности изменения плотности можно получить представление и о других физико-механических свойствах древесины, так как они тесно связаны между собой.

С момента создания Федеральной таможенной службы (ФТС) России, таможенные органы являются активным административным регулятором, в том числе наряду с другими федеральными органами исполнительной власти и обеспечивают соблюдение законности на рынке внешней торговли. В настоящее время таможенные органы обеспечивают на таможенной территории таможенного союза решение целого ряда основных задач, например, таких как содействие реализации единой торговой политики, ускорение товарооборота и расширение внешнеторговых связей, совершение таможенных операций и проведение таможенного контроля, направленного на уменьшение потенциальных угроз экономической и общественной безопасности государства и другие [91].

На протяжении последних двадцати лет правонарушения в области экспорта лесоматериалов стали традиционным явлением [88]. На фоне слабости и противоречивости нормативно-правовой базы, регламентирующей экспорт лесоматериалов и в виду отсутствия технических средств для объективного и точного контроля их количественных и качественных характеристик участились правонарушения, заключающиеся в указании поставщиком лесопродукции породы древесины, облагаемой более низкими таможенными пошлинами, в занижении объёма перевозимой древесины и др. [24].

Как отмечает в своей аналитической записке М.В. Одинцов: «Отсутствие контроля и должной законодательной базы порождает нарушения на всех этапах движения лесоматериалов, от неуплаты или неполной уплаты лесных податей, налога на добавленную стоимость, других налогов - до сокрытия валютной выручки. Либерализация внешнеэкономической деятельности позволила многочисленным посредникам торговли лесоматериалами скупать у предприятий с тяжелым финансовым положением лесопродукцию по низким ценам и поставлять ее на экспорт по ценам, ниже цен, сложившихся на внешнем рынке. В результате теряется валютная выручка, снижаются налоговые платежи. Порочная практика демпинга цен российскими экспортерами вносит дисбаланс на международных рынках. Так, российские экспортеры зачастую продают лесоматериалы по низким (демпинговым) ценам, отражающим практически только затраты на их заготовку, в связи с такими факторами, как низкое качество вывозимых лесоматериалов, географическое расположение основных лесозаготовительных регионов и высокий уровень железнодорожных тарифов на внутренние перевозки по сравнению с экспортными тарифами» [54]. Подробнее о правонарушениях при экспорте лесоматериалов в 5.2.

Совершенствование системы таможенного администрирования требует от ФТС перехода к новым принципам осуществления таможенного контроля и их максимального приближения к международной практике. Пересмотр подхода к оформлению грузов, усовершенствование таможенного контроля и сокращение количества таможенных постов, через которые допускается осуществление экспорта древесины, позволяют анализировать, прогнозировать и регулировать основные потоки лесоматериалов. При этом, как отмечает П.Н. Афонин в учебном пособии «Таможенный контроль лесоматериалов» [3]: «Установление таможенных органов, которые обладают компетенцией по совершению таможенных операций, предполагает проведение более тщательного и профессионального контроля (с использованием специальной техники и привлечением специалистов). Однако продолжает существовать множество мест их отгрузки и фактического вывоза за пределы страны (порой значительно удаленных от мест таможенного декларирования и не оборудованных для проведения эффективного контроля вывозимых грузов)».

Такие факторы, как планомерное повышение вывозных таможенных пошлин и активизация действий правоохранительных и контрольных органов по пресечению незаконного оборота древесины оказали существенное влияние на снижение объемов экспорта необработанной древесины. В связи с ужесточением переориентировались на вывоз пиломатериалов, тем самым, упростив осуществление таможенного контроля их объемов. В тоже время, тенденция увеличения экспорта обработанной древесины затрудняет контроль над достоверным декларированием наименований её пород [82].

В общем виде таможенный контроль лесоматериалов заключается в осмотре транспортного средства с грузом, установлении номенклатуры и сортимента лесоматериалов, определении пород, объема и массы груза. Лесоматериалы – это получаемые из поваленных деревьев, хлыстов и (или) их частей путём поперечного и (или) продольного деления, материалы из древесины, сохранившие её природную, физическую структуру и химический состав, классифицируемые кодами 4401 10 000, 4403 и 4407 (кроме лущеных лесоматериалов) по Единой Товарной Номенклатуре Внешнеэкономической деятельности Таможенного союза (ЕТН ВЭД ТС) [73]. Разновидности лесоматериалов определённого назначения принято называть сортиментами.

В справочнике таможенных терминов Всемирной таможенной организации таможенный контроль определен как «меры, применяемые для обеспечения соблюдения законов и положений, исполнение которого возложено на таможенные органы».

Согласно ст. 4 Таможенного кодекса Таможенного союза (ТК ТС) – Приложение к Договору о ТК ТС, принятому Решением Межгосударственного Совета ЕврАзЭС на уровне глав государств от 27.11.2009 № 17 – таможенный контроль определяется как «совокупность мер, осуществляемых таможенными органами, в том числе с использованием системы управления рисками, в целях обеспечения соблюдения таможенного законодательства таможенного союза и законодательства государств – членов таможенного союза». В число этих мер входят: правовые, кадровые, организационные, экономические, а также технические, включающие в себя обеспечение современной таможенной техникой, с помощью которой таможенные органы осуществляют свою административнохозяйственную, правоприменительную и правоохранительную деятельность.

Федерального закона от 27.11.2010 № 311-ФЗ (ред. от 21.12.2013) «О таможенном регулировании в Российской Федерации», таможенный контроль проводится таможенными органами в соответствии с таможенным законодательством Таможенного союза и законодательством Российской Федерации о таможенном деле. В третьей части этой статьи сказано, что при выборе форм и методов проведения таможенного контроля таможенные органы обязаны использовать технические средства таможенного контроля, предварительный анализ информации с тем, чтобы при проведении таможенного контроля не допускать нанесения декларантам, перевозчикам и иным лицам ущерба, связанного с хранением товаров, простоем транспортных средств, увеличением срока выпуска товаров, если это не вызвано чрезвычайными обстоятельствами, связанными с выявленными признаками серьезных нарушений в области таможенного дела и необходимостью принятия исчерпывающих мер по обнаружению и пресечению указанных нарушений.

Таможенный контроль, в соответствии ст. 95.2 ТК ТС «Проведение таможенного контроля», проводится должностными лицами таможенных органов в отношении: товаров, в том числе транспортных средств, перемещаемых через таможенную границу и (или) подлежащих декларированию в соответствии с настоящим Кодексом; таможенной декларации, документов и сведений о товарах, представление которых предусмотрено в соответствии с таможенным законодательством таможенного союза; деятельности лиц, связанной с перемещением товаров через таможенную границу, оказанием услуг в сфере таможенного дела, а также осуществляемой в рамках отдельных таможенных процедур; лиц, пересекающих таможенную границу. Таможенный контроль проводится в зоне таможенного контроля, а также в других местах, определяемых таможенными органами, где находятся товары, транспортные средства и документы, содержащие сведения о них, в том числе в электронной форме [91].

При проведении каждой формы таможенного контроля решаются задачи, требующие особого технологического подхода и технического оснащения. С их помощью устанавливается достоверность и подлинность документов;

определяется соответствие товаров и транспортных средств данным, приведенным в декларирующих документах («верифицирование»); проверяется (в оперативных условиях) правильность классифицирования товаров согласно положениям ЕТН ВЭД ТС; уточняются статистические данные и данные валютного контроля, сумма начисления таможенных пошлин, взимание налогов, платежей, осуществляется поиск тайников и сокрытых вложений в контролируемых объектах и др. [3].

Действия должностных лиц таможенных органов при организации и проведении таможенного досмотра (осмотра) регламентируются Приказом ФТС России № 767, где сказано, что для ускорения проведения таможенного досмотра и повышения его эффективности применяются различные виды технических средств таможенного контроля, позволяющие выявлять необходимые сведения о товарах (их количество, состав, физические и химические свойства и т.п.) [67].

Технические средства таможенного контроля (ТСТК) – это объёмное понятие включающее в себя широкий комплекс специальной техники, применяемой таможенными органами в процессе таможенного контроля всех видов объектов, перемещаемых через таможенную границу, с целью проверки декларирующих их документов, установления соответствия содержимого контролируемых объектов, представленных на них данным, а также выявления в этих объектах предметов таможенных правонарушений. Для таможенного контроля допускаются полностью укомплектованные и соответствующие требованиям нормативной и эксплуатационной документации, зарегистрированные или освидетельствованные Национальным органом Российской Федерации (РФ) по стандартизации.

Применение ТСТК осуществляется в соответствии с эксплуатационной документацией с учетом методических рекомендаций, разрабатываемых ФТС РФ и Российской таможенной академией [93].

Использование технических средств при проведении таможенного контроля определено статьёй 107 ТК ТС, а именно «в целях сокращения времени проведения таможенного контроля и повышения его эффективности таможенными органами могут использоваться технические средства таможенного контроля, перечень и порядок применения которых устанавливаются законодательством государств – членов таможенного союза. Указанные технические средства должны быть безопасны для жизни и здоровья человека, животных и растений и не должны причинять вред лицам, товарам и транспортным средствам» [91]. В целях реализации статьи 107 ТК ТС утвержден перечень ТСТК, применяемых таможенными органами РФ при проведении таможенного контроля, а также порядок их применения [70].

В ходе таможенного досмотра при определении количественных показателей товаров должны применяться только пригодные к применению средства измерений (СИ), имеющие действующее поверительное клеймо (свидетельство о поверке, неповрежденные закрепительные пломбы – при их наличии). При определении количественных показателей товаров другими методами измерений, как единицы товара, так и упаковок (ящиков, штабелей, бункеров и т.п.), производство замеров должно осуществляться только в соответствии с требованиями аттестованных установленным порядком методик измерений [67, 69]. «Методика (метод) измерений (методика измерений) – совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности» [95, 22].

Особенности таможенного контроля лесопродукции В соответствии со статьями 183, 184 ТК ТС подача таможенной декларации должна сопровождаться представлением в таможенный орган документов, подтверждающих заявленные в таможенной декларации сведения. При декларировании товаров представляются, в том числе, разрешения, лицензии, сертификаты и (или) иные документы, подтверждающие соблюдение ограничений, установленных в соответствии с законодательством РФ о государственном регулировании внешнеторговой деятельности [91].

Фактический таможенный контроль лесоматериалов проводится в форме таможенного досмотра, таможенного осмотра и таможенного наблюдения, в местах, определяемых таможенным органом. Объем, цель и степень фактического таможенного контроля определяются должностным лицом, уполномоченным принимать решение о проведении такого контроля. Таможенный досмотр лесоматериалов осуществляется уполномоченными на то должностными лицами, прошедшими обучение и имеющими специальную подготовку, позволяющую идентифицировать предъявленные товары, в том числе лесоматериалы, для таможенных целей и определить их основные качественные и количественные характеристики.

К таможенному контролю лесоматериалы предъявляются однородными партиями. Однородная партия круглых лесоматериалов представляет собой любое количество лесоматериалов одного сортимента, одной породы, сорта или группы сортов, одной номинальной длины и характера обработки, одного диапазона толщин по диаметру и одной ширины или группы ширин. Если предъявленные для проверки лесоматериалы в штабеле не разделены по диаметрам в соответствии с описанием подсубпозиций ЕТН ВЭД ТС, таможенный орган вправе потребовать от лесоматериалов.

Таможенный досмотр лесоматериалов организуется с обязательным применением специальных ТСТК. В зависимости от вида досматриваемых лесоматериалов должностное лицо, осуществляющее досмотровую операцию, должно иметь соответствующие средства измерения лесоматериалов либо эти средства могут быть предоставлены отправителем. Также необходимо иметь с собой средства радиационного контроля, влагомеры для определения влажности и фотоаппаратуру. В ходе досмотра товаров при определении количественных показателей лесо- и пиломатериалов (ЛМ) применяются измерительные приборы, которые официально разрешены к применению в Российской Федерации [64].

представленными в товаросопроводительных документах. В реализации таможенного контроля за вывозимым лесоматериалом в целях пресечения нарушений таможенного законодательства и минимизации возможных рисков актуальным является:

транспортный контроль (в части загрузки транспортного средства, общих массогабаритных характеристик и т.д.);

контроль за весовыми характеристиками лесоматериалов, заявляемых лесоэкспортерами;

контроль достоверности заявляемых сведений в части наименования пород древесины, их количественной составляющей, проведение фактического контроля объемов лесоматериалов, а также, в зависимости от характера груза, их влажности и плотности, и как следствие контроль за уплатой таможенных платежей в полном объеме.

декларирования лесоматериалов ценных пород (дуб, ясень, бук) или облагаемых пошлиной по условиям, установленным для лесоматериалов из менее ценных пород древесины. В случаях выявления признаков занижения сорта при декларировании лесоматериалов и потребности в специальных познаниях для разъяснения вопросов, возникающих при осуществлении таможенного контроля, назначается экспертиза товаров. По факту проведения таможенного контроля должностное лицо, проводившее данную операцию, составляет акт таможенного досмотра (осмотра) товаров и транспортных средств по форме, утвержденной приказом ФТС РФ от 25.10.2011 № 2199 [68].

Определение размеров и объемов круглых лесоматериалов [37], заявляемых в таможенной декларации, проводится должностными лицами отделов таможенного досмотра таможенных постов как в соответствии с методиками измерений, так и в соответствии с ГОСТ, ОСТ и ТУ. Измерения объемов лесоматериалов должны осуществляться в строгом соответствии с требованиями нормативно-технических документов.

Массу лесоматериалов при транспортировке автомобильным и железнодорожным транспортом определяют взвешиванием, по разности масс транспортного средства и без него. Массу леса при транспортировке на речных и морских судах определяют по осадке судна. При отсутствии возможности взвешивания определяют расчетным путем, умножая плотный объем на коэффициент плотности лесоматериалов, взятый с учетом влажности из соответствующей таблицы [36, 79]. Нормативной базой весового метода может служить ОСТ 13-59-82 «Лесоматериалы круглые. Весовой метод определения объема и оценки качества». При невозможности определения влажности древесины коэффициент её плотности берут при влажности, соответствующей свежесрубленному состоянию. Помимо необходимости установления значений плотности для весового метода их также определяют при верификации данных, заявленных в декларации на экспорт круглых лесоматериалов, так называемых балансов, для нужд целлюлозно-бумажной промышленности. В таких случаях применение таблиц с коэффициентами плотности древесины позволяет получить лишь приблизительное значение, хоть и в максимально сжатые сроки, а измерения в соответствии с ГОСТ 16483.1-84 [14] трудозатратны и при таможенном контроле не применяются.

Измерение влажности круглых лесоматериалов производится в соответствии с ГОСТ 17231-78 «Лесоматериалы круглые. Методы определения влажности» [16].

Стандарт распространяется на круглые и колотые лесоматериалы и устанавливает методы сушильно-весового определения влажности. Измерение влажности пиломатериалов производится в соответствии с требованиями ГОСТ 16588- (ИСО 4470-81) «Пилопродукция и деревянные детали. Методы определения влажности» [15]. Стандарт распространяется на пилопродукцию и деревянные детали хвойных и лиственных пород и устанавливает три метода определения влажности пилопродукции или деталей: рабочий с использованием электровлагомера, контрольный и ускоренный сушильно-весовой. Рабочий метод с использованием электровлагомера применяют для пилопродукции и деталей с влажностью от 7 до 28%. Метод не требует вырезки образцов и не распространяется на определение влажности мерзлой или подвергшейся глубокой пропитке пилопродукции и деталей [101].

Критерием эффективности (положительного результата) таможенного досмотра является выявление правонарушений, повлекших возбуждение дел об административных правонарушениях или уголовных дел [3].

Методы и средства определения плотности древесины Обзор методов и средств определения плотности древесины Достаточно широко методы и способы определения плотности древесины излагаются в уже упомянутой книге О.И. Полубояринова «Плотность древесины»

[66], которая была издана в 1976 г. В виду теоретического и технического прогресса некоторые методы устарели и сегодня редко используется, но так или иначе следует уделить внимание каждому из них. Поэтому далее кратко рассмотрим существующие методы определения плотности древесины, с полным описанием которых можно ознакомиться в цитируемой литературе.

Как уже отмечалось, в современных условиях наиболее часто плотность древесины определяют по таблицам и для получения более точного результата по образцам, которые заготавливают из партии лесоматериалов или из деревьев на корню в древостое [86]. Плотность образцов правильной формы определяется обычным стереометрическим методом. Этим методом можно определить плотность древесины и на цилиндриках, извлекаемых буравом, но только в тех случаях, когда поверхность образца не имеет изъянов. Во всех иных случаях образцы, служащие для определения плотности, имеют неправильную форму, и их объем определяется специальными методами. Изготовление образцов правильной формы является очень дорогостоящим делом при массовых определениях плотности, поэтому при таких анализах обычно используют образцы неправильной формы. Наиболее подходящими из них являются диски, сектора и цилиндрики.

В настоящее время разработано несколько десятков методов определения плотности древесины (включая их модификации). Выбор метода зависит от многих факторов: вида определяемой плотности, возможности изготовления образцов правильной формы, размеров образцов, имеющегося лабораторного оборудования, объема производимого анализа. Далее кратко приведем как традиционные (стандартные), так и новейшие (специальные) методы измерения плотности древесины.

Стереометрический способ В России стереометрический способ определения плотности застандартизирован, уже упомянутым ГОСТ 16483.1-84 [14]. Обязательным условием применения этого способа является точность при изготовлении и правильность формы образцов древесины. При этом в целях оправдания значительных трудозатрат, требуемых на изготовление образцов в форме прямоугольной призмы целесообразно сочетать определение плотности древесины с нахождением других физических и механических характеристик. В тоже время, стереометрический способ определения плотности древесины не является самым точным в виду частого коробления образцов при сушке, наличия на поверхности древесины различных неровностей и механических повреждений ребер призмы.

Перечисленные дефекты приводят к преувеличению объема образца и, как следствие, к некоторому преуменьшению плотности древесины. Ошибки в определении плотности древесины стереометрическим способом тем больше, чем меньше размеры образцов [66].

Способ вытеснения воды Способ вытеснения воды имеет целый ряд модификаций и основывается на измерении объема воды, вытесненной погруженным в нее образцом древесины.

Для этого применяются устройства, с помощью которых можно определять объем образцов в виде шайб и цилиндров. При этом, чтобы определить объем методом погружения с возможно меньшими ошибками, образцы древесины должны иметь высокую влажность (100 – 130%) и объем 30 – 45 см3. Полученные числовые значения объемов образцов используются для вычисления плотности при данной влажности. Предлагаемый метод рационально применять для нахождения базисной плотности, поскольку при ее определении обычным способом образцы древесины также намачиваются до достижения ими максимального объема [66].

Способ вытеснения ртути Действие ртутных объемомеров основано на определении объема не смачивающей образец жидкости (ртути), вытесненной погруженным в нее образцом. Таким образом можно определять плотность древесины по образцам произвольной формы, конечно же, с соблюдением необходимых правил безопасности, так как при работе с ртутью требуется исключительная осторожность [66, 94].

Способ гидростатического взвешивания Принцип способа гидростатического взвешивания основывается па законе Архимеда, согласно которому тело, погруженное в жидкость, теряет в своем весе столько, сколько весит вытесняемая данным телом жидкость и принадлежит к числу наиболее надежных и точных способов определения плотности древесины.

Для определения плотности по этому принципу образец древесины сначала взвешивают в воздухе, а затем в жидкости, плотность которой известна, и по полученным результатам измерения подсчитывают искомую плотность [66].

Способ измерения выталкивающей силы образцов, погруженных в жидкость Способ по своему принципу близок к методу определения плотности древесины гидростатическим взвешиванием и отличается тем, что взвешивается не образец древесины, а сосуд с водой, который сначала взвешивают без образца, а затем с образцом, зафиксированным на опоре с держателем. После погружения в воду образца создается дополнительная нагрузка на чашу весов за счет преодоления выталкивающей силы, действующей на образец. При этом, результаты определения плотности измерением выталкивающей силы, оцениваемые статистически по точности определения объема, не отличаются от результатов определения плотности стереометрическим способом [66].

Пикнометрический способ Пикнометрическое определение плотности древесины осуществляется с помощью пикнометра, представляющего собой специальную стеклянную колбу определенной вместимости. По сравнению с гидростатическим взвешиванием пикнометрическое определение плотности имеет ряд преимуществ, которые заключаются в высокой точности измерений (до 110-5 г/см3), в минимизации погрешности (за счет отсутствия испарения жидкости и поглощения влаги из воздуха) и в возможности использования малого количества жидкости. При этом пикнометрический способ измерений плотности ограничивается значительной трудоемкостью, поэтому применяется только тогда, когда требуется высокая точность [66].

Способ максимальной влажности Способ максимальной влажности рекомендован к применению для определения базисной плотности небольших образцов. В его основе лежит зависимость между максимальной влажностью и базисной плотностью древесины.

Сначала образы древесины вымачивают в сосудах с дистиллированной водой до момента достижения ими максимальной влажности, который определяется периодическим взвешиванием, а затем высушивают до абсолютно сухого состояния. Полученные значения массы образца в предельно насыщенном влагой состоянии mW и массу образца в абсолютно сухом состоянии m0 подставляют в табулированную [66] формулу расчета. Например, если то по таблице б = 0,418 г/см3.

Микрофотометрический метод Известен, опубликованный в 1972 г., микрофотометрический способ (Ваганов Е.А., Спиров В.В., Тресков И.А. Фотометрический анализ структуры годичных слоев древесины хвойных деревьев. - Известия Сибирского отделения АН СССР, серия биологических наук, 1972 г., №5, Вып.1), в основе которого лежит определение поверхностной пористости древесины путем регистрации диффузно отраженного света от поверхности образца. Используемый принцип позволяет анализировать структуру и плотность годичных слоев древесины [66]. Подробнее о микрофотометрических исследованиях изложено в работе специалистов из Иркутского государственного университета путей и сообщений – патент РФ 473, МПК G01N 33/46, A01G 23/00 «Способ микрофотометрических исследований годичных колец древесины» [62], опубликован в 2013 г.

Радиационные методы Исследования по применению радиационных методов определения плотности древесины получили свое развитие в конце пятидесятых, начале шестидесятых годов двадцатого века. Основанные на использовании, и рентгеновских лучей, радиационные методы определения плотности древесины, в то время относились к числу наиболее совершенных способов анализа древесины.

По сравнению с традиционными способами, некоторые из этих методов дают определенный выигрыш во времени, но при этом все они требуют довольно дорогостоящего оборудования и высокой квалификации специалистов.

Радиационными методами можно определять не только общую, но и внутрикольцевую плотность древесины, что является их достоинством, по сравнению с весовыми методами. Также они позволяют определять плотность древесины бесконтактным способом, например, на транспортере пиломатериалов или на потоке щепы.

Метод – лучевого определения плотности древесины основан на линейной связи плотности с логарифмом ослабления интенсивности излучения. Сначала образцы древесины кондиционируются до однородной влажности 8 – 10 %, а затем просвечиваются – лучами, при этом в качестве источника излучения используется стронций-90 или углерод-14. Диаграммы плотности исследованной древесины получают с помощью записывающего устройства, обрабатывают и строят графики изменения средней плотности годичных слоев, а также плотности ранней и поздней древесины. Полученные графики также позволяют оценивать степень «контрастности» годичных слоёв и сравнивать изменчивость плотности образцов древесины разных деревьев. При этом основным недостатком – лучевого метода является большая трудоемкость.

Рентгеновский метод определения плотности древесины менее трудоёмок, но требует более дорого оборудования. При определении плотности образцы древесины просвечивают мягкими рентгеновскими лучами по 10 – 20 шт. и по негативам, с помощью микрофотометра и записывающего устройства, снимают графики распределения внутрикольцевой плотности. Точность результатов при этом зависит от правильности приготовленных образцов и равномерности дозировки излучения.

Метод – лучевого определения плотности имеет значительно большую проникающую способность и позволяет работать с образцами древесины в более широком диапазоне толщин.

Поскольку в большинстве случаев на практике требуется определение общей, а не внутрикольцевой плотности гравиметрические методы имеют неоспоримое преимущество перед радиационными методами [66].

Необходимо отметить, что на основе радиационных методов А.Н.

Кармадонов разработал приборы и методы неразрушающего контроля качества лесоматериалов, представленные в его диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук [33]. Также, следует отметить некоторые современные работы зарубежных авторов в этой области [104, 108, 113, 115, 118].

Акустические методы В своей работе О.И. Полубояринов отмечает: «Многообещающим методом определения плотности древесины является использование ультразвука и в перспективе – лазерной техники» [66]. И действительно за прошедшее время было проведено не мало исследований и работ по созданию методов контроля свойств древесины с использованием ультразвуковых колебаний и акустических волн.

Акустические методы широко применяются в технике, а также для неразрушающего контроля [39]. Существуют разные типы акустических волн, отличающихся скоростью распространения, направлением колебания частиц и другими признаками. При неразрушающем контроле акустические волны возбуждают и принимают путем преобразования электрических колебаний в упругие и наоборот [44, 72]. Для этой цели используют специальные устройства – преобразователи [19]. Если преобразователь предназначен для излучения волн, его называют излучателем, если для приема, то приемником. Также используются совмещенные преобразователи, которые выполняют обе функции – излучение и прием [28].

Все известные виды неразрушающего контроля, в зависимости от принципа работы контрольных средств, в соответствии с ГОСТ 18353-79 «Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов» [17] подразделяются на магнитный, электрический, вихретоковый, радиоволновой, тепловой, оптический, радиационный, акустический [18] и проникающими веществами. Методы каждого вида неразрушающего контроля классифицируются по характеру взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом, по первичным информативным параметрам и по способам получения первичной информации [31]. При этом зачастую востребованы методы, позволяющие автоматизировать процесс контроля и, как следствие, повышать его производительность. Например, методы бесконтактного контроля с помощью которых в движущихся изделиях проверяют наличие или отсутствие дефектов. Такие технические характеристики, как надежность аппаратуры и простота технологического процесса контроля, его производительность и достоверность результатов, разрешающая способность и чувствительность метода, являются основными и важнейшими характеристиками возможностей методов контроля.

Одним из наиболее эффективных способов изучения внутренней структуры твердых тел является исследование высокочастотных акустических волн, распространяемых в этих телах. Зачастую акустические волны дают уникальную информацию о среде распространения, так как легко проникают в любой материал [99]. Акустические методы позволяют обнаруживать поверхностные и внутренние дефекты, представляющие собой неоднородность структуры, нарушение сплошности, дефекты склейки и др., в заготовках и изделиях, изготовленных из разных материалов [38].

Акустические методы обладают такими преимуществами, как:

- возможность контроля при одностороннем доступе к изделию;

- высокая проникающая способность;

- простота и высокая производительность контроля;

- высокая чувствительность, позволяющая выявлять мелкие дефекты;

- полная безопасность работы оператора и персонала;

автоматизировать контроль.

Методы акустического контроля делят на две большие группы: активные, использующие излучение и прием акустических колебаний и волн, и пассивные, основанные только на приеме колебаний и волн. При этом активную группу делят на подгруппы, которые включают в себя методы прохождения (теневой, временной теневой), методы отражения (эхо, эхозеркальный, реверберационный), комбинированные методы (зеркально-теневой, эхотеневой), импедансный, метод свободных колебаний (локационный, интегральный), метод вынужденных колебаний (резонансные локационный и интегральный). К пассивным относят шумодиагностический методы. Все рассмотренные акустические методы делят, по частотному признаку, на низкочастотные и высокочастотные. Высокочастотные методы обычно называют ультразвуковыми. Наибольшее практическое применение находит эхометод, которым проверяют около 90% объектов, контролируемых акустическими методами. С его помощью решают задачи дефектоскопии поковок, литья, сварных соединений, а также многих неметаллических материалов. Для решения задач контроля, где использование эхометода невозможно, применяют другие методы акустического контроля.

Постоянные, характеризующие распространение в среде упругих волн, то есть акустические свойства среды, определяют её основные физико-механические свойства, такие как плотность, упругость и структурное строение. Скоростями распространения продольных и поперечных волн характеризуются изотропные вещества. Большим количеством независимых значений скоростей и изменением скорости в зависимости от направления характеризуются анизотропные твердые вещества [27, 34, 53].

Не все перечисленные методы применимы при неразрушающем контроле древесины и изделий из неё. Известно, что для этих целей преимущественно используются временной теневой, свободных колебаний и резонансный методы.

Временной теневой метод основан на измерении времени пробега импульса через объект – метод сквозного прозвучивания. Он также широко применяется для определения наличия крупных дефектов в материалах с большим рассеянием ультразвука, например, в огнеупорных блоках, бетонных изделиях и т. д.

Метод свободных колебаний основан на анализе частотного спектра свободных колебаний, возбужденных в контролируемом объекте. Сущность метода заключается в возбуждении в твердом теле свободных затухающих колебаний, вызываемых резким ударом, который наносится непосредственно по объекту. При этом частота собственных колебаний изделий является определенной величиной, если заданы размеры и форма изделия.

Метод вынужденных колебаний (резонансный) основан на возбуждении незатухающих ультразвуковых колебаний в изделии с последующим определением частот, на которых возникают стоячие волны, т.е. резонансы этих колебаний. При этом от скорости распространения акустических волн и толщины детали зависит частота, при которой возникает резонанс [27, 28].

При этом, необходимость в подготовке поверхности контролируемых объектов, а также необходимость разработки специальных методик измерений, относят к недостаткам акустических методов. Исходя из проведённого обзора методов контроля плотности древесины, с учётом преимуществ акустических методов, следует подробнее изучить их реализацию в области контроля древесины и изделий из неё.

Анализ и оценка акустических методов контроля древесины Как отмечает в своей диссертации А.Н. Кармадонов [33] в области контроля качества различных изделий и материалов акустические методы получили широкое применение за счёт способности ультразвуковых волн ослабляться, преломляться и отражаться при переходе из одной среды в другую. Известно, что в 1956-1958 г.г.

Б.К. Лакатошем и Ю.К. Сергиенко проводились исследования по применению ультразвуковых колебаний для неразрушающего контроля качества древесины.

При этом основными задачами исследований являлись определение оптимальной частоты ультразвуковых колебаний, исследование влияния чистоты поверхности, структуры материала, размеров, направления прозвучивания, влажности контролируемых образцов и исследование на выявление пороков и дефектов в древесине. Например, для обнаружения сучков в древесине авторы рекомендовали использовать методы отражения (импульсный) и «звуковой тени» (прозвучивания).

В Центральном научно-исследовательском институте механизации и электрификации лесной промышленности (ЦНИИМЭ) В.И. Яковлевым проведены исследования возможности применения звуковых колебаний для определения качества хлыстов круглого леса. В основу метода легла различная способность здоровой и дефектной древесины поглощать звуковые частоты возбужденного спектра колебаний, распространяющихся по стволу хлыста. Из зарубежных работ того времени также известны исследования, проведенные английской дорожной научно-исследовательской лабораторией по определению пороков (гнилей) в столбах через изменения скорости распространения ультразвуковых импульсов.

В 1975 г. А.И. Горбуновым разработан и опробован неразрушающий метод оценки прочности клеевых соединений в строительных конструкциях ультразвуковым эхо-методом, основанный на корреляционной связи прочности соединения с характеристическим импедансом клея [12]. В дальнейшем это направление получило развитие в ряде зарубежных работ.

Доводы в пользу акустических методов приводит и С.В. Скрипец в своих тезисах «Измерение скорости звука в древесине» [89]. Речь идёт о методе свободных колебаний и импульсном методе. Это методы, которые были выбраны как в наибольшей степени удовлетворяющие требованиям, сформулированным в ходе постановки задачи по контролю физико-механических параметров уплотнённой древесины на разных этапах её формирования, от заготовки (древесина еще не уплотнена) до готового изделия. Как отмечено в тезисах измерения проводились как на образцах из древесины, имеющей естественную плотность, так и на образцах из уплотненной древесины. Исследования показали, что методы хорошо дополняют друг друга и могут быть использованы для измерений механических характеристик древесины. Также было установлено, что «… измеряемые параметры связаны не только с плотностью и упругими свойствами вещества древесины, но и с ее влажностью. Кроме того, в ходе измерений были установлены признаки наличия дефектов в древесине и, следовательно, на базе рассматриваемых акустических методов может быть реализована процедура неразрушающего контроля как заготовок, так и готовых изделий из уплотненной древесины».

В свою очередь необходимость в акустическом контакте излучающего и приемного датчиков колебаний с исследуемым материалом при использовании акустических методов ограничивает их применение непосредственно в технологическом потоке разделки хлыстов на сортименты. Зависимости скорости и интенсивности ультразвуковых и звуковых колебаний от влажности и температуры контролируемых объектов затрудняют расшифровку результатов измерений. В связи с этим контроль ультразвуковыми и звуковыми методами материалов со сложной внутренней структурой и не имеющих тщательно обработанной поверхности не находит применения. В тоже время А.Н. Кармадонов отмечает, что «… возможности этих методов далеко не исчерпаны. Особо тщательные исследования необходимо провести по сравнению оценки чувствительности методов в летний и зимний периоды. Дальнейшие научные исследования, видимо, покажут практическую их применимость для контроля качества ряда изделий из древесины, например, контроля качества деревянных опор линий электропередач или, например, контроля круглого леса на плаву» [33].

В продолжение темы, следует отметить статью И.Я. Лиманова с соавторами «Почему акустический метод …» [45], в которой рассматриваются проблемы диагностики деревянных опор неразрушающими методами. В статье даются разъяснения относительно возможностей разработанного макета устройства ЛИСУ для контроля деревянных опор акустическим методом. При этом разъяснительный характер выдержан в силу возникновения некоторых сомнений в правильности реализуемого метода контроля, которые изложены в статье В.С.

Поздникина «Деревянные опоры в зоне внимания» [65], где подробно изложен технологический процесс изготовления деревянных опор.

Известно, что Е.В. Саликовой [75] проводились экспериментальные исследования по применению метода свободных колебаний для определения внутренних дефектов в клееной фанере. По итогам её диссертационной работы реализованы модели и методы, позволяющие автоматизировать этот процесс.

Масштабные исследования в области применения ультразвуковых методов проводились в Марийском государственном техническом университете. Так, например, в диссертации В.И. Федюкова «Научные основы всеобщего обеспечения качества и сертификации лесоматериалов спецназначения» [96] представлены результаты комплексных лесоводственно-дендроакустических исследований, позволивших разработать неразрушающие способы отбора резонансного сырья на корню и в лесоматериалах. В рамках этой работы были разработаны, изготовлены и внедрены технические средства для неразрушающего контроля акустических параметров резонансной древесины в звуковом и ультразвуковом диапазоне частот при целевом отборе и выращивании.

Также известен способ по патенту РФ № 2 282 849, МПК G01N 29/00, G01N 33/46 «Способ ультразвукового испытания древесины круглых лесоматериалов»

[56], опубликованному в 2006 году, который включает размещение датчиков ультразвукового прибора относительно параллельных боковых поверхностей без коры поперек бревна или бруса, при этом измерение ультразвуковых параметров древесины проводят несколько раз, переставляя датчики ультразвукового прибора вдоль бревна или бруса, а для оценки качества древесины используют среднее арифметическое значение из нескольких замеров. В том же году опубликован способ с аналогичным названием по патенту РФ № 2 284 032, G01N 33/06, A01G 23/00 [57], который отличается тем, что датчики устанавливаются на торцах чурки по радиальным линиям с метками, меняя положение датчика с приёмником. Также известен способ по патенту РФ № 2 327 342, МПК A01G 23/00 «Способ ультразвукового испытания древесины растущего дерева на кернах» [58], опубликованный в 2007 г., который включает взятие кернов древесины и отделение от керна рабочей части для ультразвуковых измерений. При этом измерения проводят по всей длине рабочей части керна путём последовательного отрезания годичных слоёв, начиная с конца рабочей части керна со стороны периферии ствола дерева.

Известны результаты экспериментов, представленные в статье Е.Б. Темновой «Применение ультразвука в определении резонансных свойств древесины поленьев» [92], по применению неразрушающего способа сертификации резонансной древесины ели на поленьях, основанного на измерении скорости звука поперёк волокна. Метод описан в патенте РФ № 2 334 984, МПК G01N 33/ «Способ ультразвукового испытания поленьев резонансной древесины» [59], опубликованном в 2008 г. Относительно диагностики резонансных свойств в году опубликован патент РФ № 2 439 561, G01N 33/46 «Способ ранней диагностики резонансных свойств древесины на корню» [61], все вышеперечисленные работы выполнены в Марийском университете.

В области ультразвуковой диагностики склеивания пиломатериалов следует отметить диссертацию А.А. Федяева [97], в которой автор теоретически и экспериментально обосновал методику и средства ультразвуковой диагностики плотности древесины и слошности клеевых соединений при 12% влажности в рамках одной породы (сосна). Согласно выводам диссертационного исследования «применение ультразвуковых неразрушающих методов контроля экономически целесообразно».

Из ряда зарубежных работ в области применения акустических методов при контроле физико-механических свойств древесины следует отметить работы [105Выводы по главе Рассмотренный материал позволяет сделать вывод, что плотность древесины интересна как с практической точки зрения, когда устанавливаются средние значения плотности какой-либо породы в конкретном географическом районе ее произрастания, так и с технической точки зрения, когда находятся связи между плотностью древесины и другими качественными характеристиками древесного сырья и готовой продукции. Последнее характеризует таможенный контроль задекларированных значений основных параметров лесопродукции, который производится для объективной оценки правильности их заявления при расчёте таможенной стоимости, исходя из которой, определяется размер таможенной пошлины. Так как стереометрические методы требуют специальных условий и оборудования, а радиационные методы дорогостоящие, громоздкие и требуют усиленных мер безопасности с гарантированно высокой квалификацией персонала, по-прежнему существует необходимость в развитии и усовершенствовании методов определения плотности древесины.

Аналитический обзор работ российских и зарубежных специалистов в области определения плотности древесины позволяет заключить, что на текущий момент рынок изобилует множеством способов и методов контроля древесины с целью определения её физико-механических параметров и качественной оценки для последующей обработки и использования. За последнее десятилетие проведено немало исследований по применению акустических методов для контроля качества изделий из древесины. Активно продолжается изучение изменчивости свойств древесины под влиянием экологических и наследственных факторов, с учётом географических особенностей [77]. В тоже время готовых, недорогих и подходящих для применения в условиях таможенного контроля решений по достоверной оценке плотности ЛМ не встречается. Это обусловлено тем, что разработка эффективных методов неразрушающих испытаний у нас и за рубежом в основном осуществляется применительно к сортировке пиломатериалов по прочности и к выявлению пороков и дефектов древесины на потоковой линии.

Исходя из изложенного, наиболее интересными для использования в условиях таможенного контроля являются акустические методы. Реализующая эти методы аппаратура безопасна для пользователя и обладает небольшими массогабаритными характеристиками, что позволяет её использовать в оперативных полевых условиях. Вдобавок ко всему, известно, что лесоматериалы и изделия из древесины удовлетворяют определению протяженного цилиндра, теория колебаний которого хорошо разработана. Это позволяет по результатам измерений частот собственных колебаний древесины использовать готовые выражения для расчета соответствующих компонент модуля упругости и коэффициента Пуассона [89].

ГЛАВА 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К МЕТОДАМ И СРЕДСТВАМ

ТАМОЖЕННОГО КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ

Вопросы усовершенствования таможенного контроля лесопродукции на соответствие наименований пород и значений объема древесины с задекларированными данными актуальны уже не один десяток лет. Им уделяется пристальное внимание и сегодня. В целях повышения эффективности таможенного контроля ФТС инициирует разработку методик и технических средств, которые бы позволяли ускорить процедуры таможенного оформления, повысить точность измерений и автоматизировать таможенные операции [55]. Поэтому создание универсальных технических средств и методик измерений, реализующих методы контроля товаров и их точную классификацию по ЕТН ВЭД ТС в условиях осуществления таможенных операций, является одной из основных задач научноисследовательских работ.

Поскольку определение плотности бревен классическим методом по результатам измерения массы и объема в реальных условиях процесс достаточно трудоемкий и длительный, перед нами была поставлена задача по разработке методов неразрушающего контроля лесопродукции в реальных условиях с минимальными трудозатратами для подготовки образцов, в том числе без специальных перемещений отдельных бревен для процедуры измерений, т.е.

контроль в штабеле с доступом к верхнему ряду и/или к торцам.

Как уже отмечалось в предыдущей главе наиболее подходящими для решения поставленной задачи являются акустические методы контроля, а именно низкочастотный ультразвуковой метод и метод свободных колебаний. В основу применения этих методов положено наличие корреляционных зависимостей между упругими константами материала изделия и такими физико-механическими свойствами, как твердость, пористость, плотность, прочность и т.п., а также эксплуатационными характеристиками изделий и технологией их изготовления [10, 35, 52].

При использовании импульсного ультразвукового метода производится измерение времени t, мкс, прохождения импульсом ультразвуковых колебаний расстояния между излучателем и приемником и определение скорости распространения продольных упругих колебаний в сплошной среде C, м/с, которая связана с константами упругости материала выражением где Е – модуль нормальной упругости, Н/ м2;

– плотность, кг / м3;

– коэффициент Пуассона.

Приведенное выражение справедливо для изотропного материала, однако может быть также использовано для оценки действующих (эффективных) модулей материалов с анизотропией свойств.

При использовании метода свободных колебаний измеряется частота собственных колебаний (ЧСК) изделия, соответствующая определенному виду колебаний, затем рассчитывается приведенная скорость распространения акустических волн (стержневая скорость звука, Cl) по известной формуле где fi – ЧСК определенного вида i;

Fi – коэффициент формы, зависящий от формы и размеров изделия, вида возбуждаемых колебаний и коэффициента Пуассона где Е – модуль нормальной упругости;

- плотность.

определяются необходимые физико-механические свойства. Параметр Сl является весьма информативным, и в ряде случаев достаточно полно характеризует физикомеханические свойства изделий, определяющие их поведение при эксплуатации.

Как показал предварительный анализ литературы применительно к древесине, параметры C и Cl связаны с такими важными физико-механическими свойствами как плотность, прочность и упругие свойства [10]. Кроме того, на параметры существенное влияние оказывает влажность контролируемых образцов.

Таким образом, эти параметры могут быть использованы в качестве комплексных параметров, характеризующих физико-механические свойства контролируемых изделий, либо – в сочетании с контролем влажности - для интегральной оценки плотности.

Следовательно, первоочередной задачей являлось установление возможности контроля плотности ЛМ лиственных и хвойных пород древесины низкочастотным импульсным методом по результатам определения скорости распространения ультразвуковых колебаний, а также акустическим методом (метод свободных колебаний) по результатам измерений ЧСК и (или) приведенной скорости распространения акустических волн Cl [81, 82].

На момент постановки задачи по разработке методов и средств определения плотности древесины в результате обзора приборов, реализующих акустические методы контроля, в поле зрения вошли несколько вариантов, но лишь измеритель времени распространения ультразвука «Пульсар-1» и измеритель частот собственных колебаний «Звук-203М» подходили, как наиболее удовлетворяющие требованиям.

Прибор «Пульсар-1», модификация «Пульсар-1.2» (Рисунок 1), был включен в Государственный реестр средств измерений под №24690-06, на текущий момент времени № 52901-13, предназначен для оценки свойств и дефектоскопии твердых материалов по времени и скорости распространения, и форме принимаемых ультразвуковых колебаний (УЗК) при поверхностном и сквозном прозвучивании.

Прибор позволяет выявлять дефекты, определять прочность, плотность и модуль упругости строительных материалов, а также звуковой индекс абразивов по предварительно установленным градуировочным зависимостям данных параметров от скорости распространения УЗК. Основной областью применения является определение прочности бетона, поиск дефектов в бетонных сооружениях, оценка глубины трещин, оценка пористости и определение модуля упругости и плотности материалов.

Работа прибора «Пульсар» основана на измерении времени прохождения ультразвукового импульса в материале изделия от излучателя к приемнику.

Скорость ультразвука вычисляется делением расстояния между излучателем и приемником на измеренное время.

Прибор «Звук-203М» (Рисунок 2), реализующий патент России № (номер в Госреестре СИ 29453-05) основан на методе свободных колебаний и предназначен для акустического контроля физико-механических свойств абразивных инструментов и изделий из других видов материалов по значениям частот собственных колебаний [20]. Частотный диапазон прибора от 22 Гц до 17, кГц позволяет контролировать изделия в широком диапазоне размеров приблизительно от 20 – 50 см до нескольких метров. В качестве приёмника колебаний используется встроенный в корпус прибора микрофон. Возможно также подключение внешнего микрофона или пьезоэлектрического датчика. В приборах предусмотрено подключение к компьютеру, что расширяет возможность их использования.

В приборе «Звук-203М» использован акустический метод контроля, основанный на корреляционной связи между физико-механическими свойствами изделий и параметрами спектра ЧСК, возбуждаемых ударником (молотком), воспринимаемых и преобразуемых в электрический сигнал приемником (микрофоном). Принятый электрический сигнал усиливается и подается на вход перестраиваемого полосового фильтра с цифровым управлением для осуществления его перестройки по диапазонам. Отфильтрованный сигнал преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов с частотой следования, равной частоте собственных колебаний контролируемого изделия. Эта последовательность подается на вход однокристального микроконтроллера, который осуществляет управление всеми узлами прибора. Микроконтроллер осуществляет вычисление частоты, накапливая количество импульсов, заданное пользователем для измерения (или эквивалентное ему время измерения). Таким образом возможен контроль изделий с различным затуханием собственных колебаний. Заданное пользователем количество импульсов для измерения (или эквивалентное ему время измерения) автоматически корректируется прибором до ближайшего числа, обеспечивающего измерения с установленной для прибора точностью в каждом конкретном поддиапазоне. Микроконтроллер также осуществляет логическую фильтрацию периодов пришедших импульсов и после вычислений выводит на дисплей результирующее отношение числа пришедших и обработанных импульсов к ожидаемому в процентах и графической форме. Это число косвенно говорит о надежности произведенного измерения. При 100 % она максимальна. Все прочие измеряемые величины вычисляются через основную частоту.

2.2 Предварительная оценка применимости акустических методов для В целях оценки возможности определения плотности древесины косвенным методом при помощи измерения скорости распространения звуковых волн была произведена предварительная оценка способов определения плотности древесины акустическими методами. В ходе которой, главной задачей являлось определение границы применимости методов. Для оценки было отобрано пять образцов различных пород: берёза, осина, ольха, сосна, ель (Рисунок 3).

Измерение объёма проводилось согласно ПР 13260. 1:МВИ.001-07 «МВИ.

Поштучное измерение объёма круглых неокорённых материалов с корой и без коры с использованием средств измерений геометрических величин. Методика выполнения измерений объёма партии круглых лесоматериалов по методу концевых сечений». Объём вычислялся в соответствии с пунктом 6.3 методики по следующей формуле где Vк - объем бревна с корой, м3;

dк и Dк - верхний и нижний диаметр бревна, соответственно, измеренный с корой, см;

L - длина бревна, м.

Так как брёвна обладают эллиптичностью, верхние и нижние диаметры dk и Dk были вычислены по формулам (15) и (16) как средние значения максимального и минимального диаметров спилов (Рисунок 4) согласно пункту 11.2 методики.

Температурные поправки не вводились, так как поддерживалась постоянная температура в пределах 20±0,5 С.



Pages:     || 2 | 3 |


Похожие работы:

«КЛЮЕВА Надежда Юрьевна ДИНАМИКА ИНВОЛЮЦИИ КАЧЕСТВ БЕЗДОМНОГО ЧЕЛОВЕКА Специальность 19.00.01 – Общая психология, психология личности, история психологии Диссертация на соискание ученой степени кандидата психологических наук Научный руководитель доктор психологических наук, профессор, академик РАО, Шадриков В.Д. Москва - Содержание Введение Глава...»

«НОСАЧ Екатерина Сергеевна Микробиологические аспекты диагностики хламидийных и микоплазменных пневмоний у лиц молодого возраста в закрытых коллективах. 03.02.03 – микробиология АВ ТОР ЕФЕР АТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Владивосток 2014 Диссертация выполнена в государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Тихоокеанский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения...»

«vy vy из ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Гурин, Валерий Петрович 1. Естественная монополия как субъект региональной экономики 1.1. Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2003 Гурин, Валерий Петрович Естественная монополия как субъект региональной экономики [Электронный ресурс]: Стратегия и экономические механизмы развития на примере ОАО Газпром : Дис.. канд. экон. наук : 08.00.04.-М.: РГБ, 2003 (Из фондов Российской Государственной библиотеки) Региональная экономика...»

«из ФОНДОВ Р О С С И Й С К О Й Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н О Й Б И Б Л И О Т Е К И Михайлов, Андрей Валерьевич 1. Роль императивных норм в правовом регулировании отношений между лицами, осуществляющими предпринимательскую деятельность, или с их участием 1.1. Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2003 Михайлов, Андрей Валерьевич Роль императивных норм в правовом регулировании отношений между лицами, осуществляющими предпринимательскую деятельность, или с их участием [Электронный...»

«из ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Лупеев, Дмитрий Евгеньевич 1. Традиции эпический жанров русского фольклора в творчестве Велимира Хлебникова 1.1. Российская государственная Библиотека diss.rsl.ru 2005 Лупеев, Дмитрий Евгеньевич Традиции эпический жанров русского фольклора в творчестве Велимира Хлебникова [Электронный ресурс]: Дис.. канд. филол наук : 10.01.01.-М.: РГЕ, 2005 (Из фондов Российской Государственной Библиотеки) Филологические науки — Художественная литература....»

«Палойко Людмила Валерьевна ОБРАЗ ПЕРСОНАЖА В ОРИГИНАЛЕ И ЛИТЕРАТУРНОМ ПРОДОЛЖЕНИИ АНГЛОЯЗЫЧНОГО РОМАНА КАК ОБЪЕКТ ФИЛОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Специальность 10.02.04 – германские языки Диссертация на соискание...»

«ТИХОМИРОВ Алексей Владимирович КОНЦЕПЦИЯ СОЦИАЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ 14.00.33 – Общественное здоровье и здравоохранение ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора медицинских наук Научный консультант : Солодкий В.А., д.м.н., профессор, член-корр. РАМН Москва – 2008 -2ОГЛАВЛЕНИЕ стр. Введение.. Глава 1. Проблематика управления здравоохранением. § 1.1. Научная...»

«Марочкин Алексей Геннадьевич ПОГРЕБАЛЬНАЯ ПРАКТИКА НАСЕЛЕНИЯ ВЕРХНЕГО ПРИОБЬЯ В ПЕРИОДЫ НЕОЛИТА И ЭНЕОЛИТА (история изучения, структурный анализ и типология, проблемы культурно-хронологической интерпретации) 07.00.06 – Археология ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата исторических наук Научный руководитель : доктор исторических наук,...»

«ТУРКИНА ОЛЬГА ВАЛЕНТИНОВНА МЕТОДЫ ОЦЕНКИ И МЕХАНИЗМЫ СГЛАЖИВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДИСПРОПОРЦИЙ В СОЦИАЛЬНОЭКОНОМИЧЕСКОМ РАЗВИТИИ РЕГИОНОВ (НА ПРИМЕРЕ РЕГИОНОВ ЮГА РОССИИ) Специальность 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (региональная экономика) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата экономических наук Научный...»

«Моррис Мария-Валерия Викторовна СТАТУС ЛИЧНОСТИ В ПРАВЕ ШОТЛАНДИИ Диссертация на соискание ученой степени кандидата юридических наук 12.00.01 – теория и история права и государства; история учений о праве и государстве Научный руководитель – кандидат юридических наук, доцент, профессор НИУ ВШЭ Четвернин Владимир Александрович Москва – 2013 СОДЕРЖАНИЕ Введение Глава 1. Cтатус личности в средневековом шотландском...»

«Дьячкова Екатерина Юрьевна Устранение дефектов кости верхней и нижней челюсти с помощью материала Коллост Стоматология 14.01.14г. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Научный руководитель : Д.м.н., профессор Медведев Ю.А. Москва 2014 Список сокращений НАН- нижний альвеолярный нерв ОАС- ороантральное соустье ТКФ- трикальций-фосфат ХОГ-...»

«ШЕВХУЖЕВ ДЕНИС МУХАМЕДОВИЧ МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УЧЕТА И УПРАВЛЕНИЯ ЗАТРАТАМИ НА ПРОИЗВОДСТВО ПРОДУКЦИИ В ВИНОДЕЛЬЧЕСКИХ ОРГАНИЗАЦИЯХ Специальность 08.00.12 – бухгалтерский учет, статистика ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата экономических наук Научный руководитель – кандидат экономических наук, доцент Н.В....»

«ШАРЫПОВА НАТАЛЬЯ ГАВРИИЛОВНА Механизмы повреждений плазматических мембран лимфоцитов крови у больных опийной наркоманией в состоянии абстинентного синдрома 14.00.16 – патологическая физиология 14.00.45 – наркология Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Научный руководитель : доктор медицинских наук, профессор СЕРЕБРОВ В.Ю....»

«Никитенко Елена Викторовна МАКРОЗООБЕНТОС ВОДОЕМОВ ДОЛИНЫ ВОСТОЧНОГО МАНЫЧА 03.02.10 – гидробиология Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук Научный руководитель : доктор биологических наук, Щербина Георгий Харлампиевич Борок – 2014 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ГЛАВА 2. ФИЗИКО–ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ...»

«vy vy из ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Шейгал^ Елена Иосифовна 1. Семиотика политического дискурса 1.1. Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2005 Шейгал^ Елена Иосифовна Семиотика политического дискурса [Электронный ресурс]: Дис.. д-ра филол. наук: 10.02.01 10.02.19 - М.: РГБ, 2005 (Из фондов Российской Государственной Библиотеки) Русский язык; Общее языкознание, социолингвистика, психолингвистика Полный текст: http://diss.rsl.ru/diss/02/0004/020004014.pdf Текст...»

«из ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Душкина, Майя Рашидовна 1. Взаимосв язь структуры Я-концепции ребенка и специфики внутрисемейнык отношений 1.1. Российская государственная Библиотека diss.rsl.ru 2003 Душкина, Майя Рашидовна Взаимосвязь структуры Я-концепции ребенка U специфики внутрисемейнык отношений [Электронный ресурс]: Дис.. канд. псикол. наук : 19.00.07.-М.: РГЕ, 2003 (Из фондов Российской Государственной библиотеки) Педагогическая псикология Полный текст:...»

«ИЗ ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Липина, Лариса Ивановна Семантика бронзовых зооморфных украшений прикамского костюма Москва Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2006 Липина, Лариса Ивановна Семантика бронзовых зооморфных украшений прикамского костюма : [Электронный ресурс] : Сер. I тыс. до н. э.­ нач. II тыс. н. э. : Дис. . канд. ист. наук : 07.00.06. ­ Ижевск: РГБ, 2006 (Из фондов Российской Государственной Библиотеки)...»

«ДЕМУРА Татьяна Александровна МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И МОЛЕКУЛЯРНОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НЕДИФФЕРЕНЦИРОВАННОЙ ФОРМЫ ДИСПЛАЗИИ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ В АКУШЕРСКОГИНЕКОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ 14.03.02 - патологическая анатомия...»

«Дагаев Эдуард Хамзатович МЕТОДИКА ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ ПОНИЖЕННЫЕ ЧАСТОТЫ И СДВОЕННЫЙ ПРИЕМ СИГНАЛОВ 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации (в технике и технологиях) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени...»

«МИРОШНИЧЕНКО ИРИНА ЛЕОНИДОВНА ПРИОРИТЕТНО-ЛОГИЧЕСКОЕ СТРУКТУРИРОВАНИЕ УЧЕБНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ 13.00.01. - Общая педагогика, история педагогики и образования ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Научный руководитель : доктор педагогических наук профессор А.С. КАЗАРИНОВ...»






 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.