СПОСОБ СЛЕЖЕНИЯ ЗА ПРИРОСТОМ ДИАМЕТРА СТВОЛА ДЕРЕВА Российский патент 2022 года по МПК G01B5/08 

Изобретение относится к способам слежения за приростом диаметра ствола дерева, и может быть использовано в лесном и лесопарковом хозяйстве для наблюдения за ходом роста древесной растительности.

Известен способ измерения диаметра с использованием прибора для измерения диаметра ствола по дуге окружности ствола (описание к полезной модели RU 188361, опубликовано 09.04.2019) включающий придвижение мерной вилки к стволу дерева так, чтобы она своим передним краем касалась ствола дерева в месте измерения, поворачивание рычага до тех пор, пока поворотные ножки не станут касаться ствола дерева. В результате этих действий указатель показывает на измерительной ленте диаметр ствола дерева.

Недостатком известного способа является высокая трудоемкость работ при наблюдении за приростом диаметра ствола дерева во времени. Это обусловлено тем, что для получения объективной картины прироста диаметра ствола дерева требуется снятие показаний как минимум в трех позициях через 120 градусов с последующим вычислением среднего значения, что существенно увеличивает трудоемкость работ. При данном способе каждый раз для измерения диаметра ствола дерева требуется установка прибора с последующим снятием, при этом для получения объективной картины прироста диаметра ствола дерева при каждом измерении, проводимом через определенные промежутки времени, необходимо устанавливать прибор на тоже самое место, что с учетом индивидуальных особенностей различных исследователей и прошествии времени является затруднительной задачей.

Известен способ дистанционного измерения диаметра растущего ствола дерева с использованием прибора (описание к полезной модели RU 143336, опубликовано 20.07.2014) который содержит шарнирную мерную вилку, снабжен шестом с кронштейном для крепления мерной вилки, измерительным тросом, прикрепленным через кольцо к тросику, соединяющему обе ножки мерной вилки, сделанными поворотными. При данном способе мерная вилка укрепляется с помощью кронштейна на шесте. Длина шеста устанавливается равной высоте измерения. Придвигают прибор вплотную к дереву, так, чтобы нижний конец шеста стоял на земле, касаясь нижней части ствола, а передний край мерной вилки касался ствола дерева в месте измерения. Затем натягивают измерительный трос, который через кольцо натягивает тросик, а тот в свою очередь поворачивает обе ножки мерной вилки до тех пор, пока ножки не станут касаться ствола дерева. В результате этого указатель будет показывать диаметр дерева на шкале диаметров.

Недостатком известного способа дистанционного измерения диаметра растущего ствола дерева является высокая трудоемкость работ при наблюдении за приростом диаметра ствола дерева во времени. Это обусловлено тем, что для получения объективной картины прироста диаметра ствола дерева требуется снятие показаний как минимум в трех позициях через 120 градусов с последующим вычислением среднего значения, что существенно увеличивает трудоемкость работ. При данном способе каждый раз для измерения диаметра ствола дерева требуется установка прибора с последующим снятием, при этом для получения объективной картины прироста диаметра ствола дерева при каждом измерении, проводимом через определенные промежутки времени, необходимо устанавливать прибор на тоже самое место, что с учетом индивидуальных особенностей различных исследователей и прошествии времени является затруднительной задачей.

Известен способ слежения за приростом диаметра ствола дерева с использованием дендрометра De-1 [DE-1M-DE-1-M-Dendrometer-Datasheet.pdf - Электронный ресурс. - Режим доступа: http://phyto-sensor.com/docs/DE-1M-Dendrometer-Datasheet.pdf. Дата обращения: 06.03.2022], включающего корпус с трансформаторным датчиком (LVDT) линейных перемещений, который установлен на стержне, имеющем винтовую нарезку с одной стороны. Датчик линейных перемещений оснащен подпружиненным подвижным штоком. Реализуется известный способ следующим образом. На деревьях с грубой корой необходимо соскоблить наружный слой коры до камбия на участке с размерами 6×5 см². Необходимо в стволе просверлить отверстие диаметром 3,3-3,5 мм на глубину от 3 до 9 см. В данное отверстие ввинчивается стержень с винтовой нарезкой дендромера. Затем устанавливается датчик линейных перемещений таким образом, чтобы его подпружиненный шток касался ствола. Датчик линейных перемещений кабелем связан с электронной вычислительной машиной (ЭВМ) на которой посредством использования специализированной программы расшифровываются его данные.

Недостатком известного способа слежения за приростом диаметра ствола дерева с использованием дендрометра De-1 является сложность его реализации, обусловленная сложностью установки дендрометра De-1 на стволах деревьев, связанной с необходимостью зачистки площадки от коры под датчик, а также сверлением в стволе дерева отверстия. Данные операции кроме повышения трудоемкости работ по установке датчика еще ведут к неизбежному механическому повреждению ствола дерева. Кроме того, при данном способе используется датчик, рассчитанный на измерение суточного прироста древесины и способный определять измеряемую величину в очень узком диапазоне, определяемом микрометрами, что делает его непригодным для использования при длительном наблюдении за приростом ствола дерева, который измеряется сантиметрами. Еще один недостаток заключается в том, что датчик определяет прирост диаметра ствола только в одном направлении, а как известно образующая ствола дерева не носит характер абсолютно цилиндрической поверхности, что говорит о разной величине прироста древесины в различных радиальных направлениях. В результате чего для установления точного значения диаметра ствола рекомендуется проводить измерение как минимум в трех направлениях под углом 120 градусов с последующим вычислением среднего значения. Если придерживаться данной рекомендации, то при данном способе придется использовать три датчика, установленные на одном уровне ствола с разбежкой установки в 120°, и усреднением их показаний, что существенно усложняет реализацию данного способа.

Наиболее близким по своей сущности и взятым за прототип является способ измерения диаметра ствола дерева с использованием измерителя диаметров-полнотомера (описание к полезной модели RU 201572, заявлено 26.08.2020, опубликовано 22.12.2020), включающего в себя корпус, измерительную ленту, фиксатор измерительной ленты, держатель вытяжного конца измерительной ленты. Согласно данного способа измеряющий подходит к стволу выбранного для измерения дерева, вытягивает из корпуса измерительную ленту и оборачивает ее вокруг ствола. По показанию шкалы, нанесенной на ленту, определяет диаметр ствола дерева. После окончания измерения измерительная лента втягивается в корпус.

Недостаток известного способа измерения диаметра ствола дерева заключается в трудоемкости его реализации при длительном наблюдении за приростом диаметра ствола дерева во времени, обусловленной необходимостью установки устройства на тоже самое место, что и при проведении предыдущего измерения, а по прошествии времени и с учетом изменения анатомических характеристик ствола дерева высока вероятность установки прибора со смещением относительно предшествующего места измерения. При данном способе определение значения диаметра ствола дерева осуществляется исследователем путем визуального наблюдения за показаниями измерительной шкалы, следовательно, во-первых, возникает вероятность возникновения ошибки измерения при значении измеряемого диаметра, находящемся между соседними делениями, в зависимости от того в какую сторону исследователь округлит значение, во-вторых, данный способ весьма трудоемок для проведения замеров на высоте выше роста исследователя, так как его реализация потребует использования подъемных устройств для подъема исследователя на нужную высоту. Необходимость постоянного разматывания измерительной ленты, обхвата ею измеряемого ствола дерева и последующего сматывания ленты ведет к увеличению трудоемкости работ при проведении многократных измерений одного и того же ствола дерева во времени.

Технический результат способа слежения за приростом диаметра ствола дерева заключается в снижении трудоемкости работ при длительном наблюдении за приростом диаметра ствола дерева, проведении измерения на высоте ствола дерева выше роста исследователя, обеспечении высокой точности проводимых измерений.

Достигается технический результат тем, что в способе слежения за приростом диаметра ствола дерева с использованием устройства, содержащего корпус на наружной поверхности которого выполнена опорная лапа с закрепленным на ней хомутом, а внутри на одном горизонтальном уровне установлены две катушки, одна из катушек смонтирована на поворотной ручке переменного резистора с линейной характеристикой, на другую катушку намотана измерительная лента, при этом к контактам переменного резистора подключены провода, выводимые наружу за пределы корпуса, включающем выбор дерева, вытягивание из корпуса измерительной ленты, оборачивание ее вокруг ствола, определение диаметра ствола дерева по длине измерительной ленты, ствол дерева охватывают хомутом, закрепленным на опорной лапе корпуса, поворачивают катушку, установленную на ручке переменного резистора, до крайнего конечного положения, с другой катушки сматывают измерительную ленту, охватывают ею ствол дерева, свободный конец измерительной ленты фиксируют на катушке, установленной на ручке переменного резистора, поворачивают данную катушку, наматывая при этом на нее измерительную ленту, до установки поворотной ручки переменного резистора в крайнее исходное положение, фиксируют положение катушки с которой сматывалась измерительная лента в неподвижном относительно корпуса положении, подключают к выведенным за пределы корпуса проводам электронно-вычислительную машину.

На фиг. 1 представлен вид сверху на установленное на ствол дерева устройство, реализующее способ слежения за приростом диаметра ствола дерева.

На фиг. 2 представлен разрез А-А устройства, реализующего способ слежения за приростом диаметра ствола дерева.

На фиг. 3 представлен вид в изометрии устройства, реализующего способ слежения за приростом диаметра ствола дерева, установленного на ствол дерева.

Способ слежения за приростом диаметра ствола дерева включает выбор дерева 1, крепление корпуса 2 устройства к стволу дерева, путем охвата ствола дерева хомутом 3, закрепленным на опорной лапе 4 корпуса. Корпус крепится в таком положении, чтобы его геометрическая ось 5 была параллельно геометрической оси 16 ствола дерева. Затем поворачивают катушку 6, установленную на ручке 7 переменного резистора 8, до крайнего конечного положения. Далее с другой катушки 9 сматывают измерительную ленту 10. Охватывают измерительной лентой ствол дерева. Свободный конец измерительной ленты фиксируют на катушке 6, установленной на ручке переменного резистора. Затем поворачивают катушку 6, наматывая при этом на нее измерительную ленту, до установки поворотной ручки переменного резистора в крайнее исходное положение. Затем фиксируют положение катушки 9, с которой сматывалась измерительная лента, в неподвижном относительно корпуса положении. Фиксирование осуществляют фиксатором 13. Затем подключают к выведенным за пределы корпуса проводам электронно-вычислительную машину (на фиг. не показана), которая определяет значение электрического сопротивления переменного резистора 8 и выводит информацию о соответствующем ему значении диаметра ствола дерева.

При росте дерева диаметр его ствола будет увеличиваться, а, следовательно, будет увеличиваться и его периметр. При увеличении диаметра ствола дерева измерительная лента будет автоматически выходить за пределы корпуса на величину, соответствующую увеличению периметра ствола дерева. Выходя за пределы корпуса, измерительная лента будет вращать катушку 6, а вместе с ней и ручку переменного резистора. При вращении ручки переменного резистора будет меняться его электрическое сопротивление. По величине изменения электрического сопротивления переменного резистора электронно-вычислительная машина устанавливает соответствующее ему удлинение участка измерительной ленты, вышедшего за пределы корпуса. По известным математическим соотношениям по величине изменения периметра, устанавливается соответствующее ему изменение диаметра ствола дерева.

Реализуется предлагаемый способ измерения диаметра ствола дерева с использованием устройства, включающего корпус 2 на наружной поверхности которого выполнена опорная лапа 4 с закрепленным на ней хомутом 3, а внутри на одном горизонтальном уровне установлены две катушки 6, 9. Катушка 6 смонтирована на поворотной ручке 7 переменного резистора 8 с линейной характеристикой. На другую катушку 9 намотана измерительная лента 10. К контактам 11 переменного резистора подключены провода 12, выводимые наружу за пределы корпуса. Для фиксирования катушки 9 относительно корпуса предусмотрен фиксатор 13, который выполнен в виде резьбового элемента, вкручиваемого в резьбовое отверстие корпуса и упирающегося своим торцом в катушку 9. Для защиты содержимого корпуса 2 от атмосферных осадков сверху и снизу на него установлены крышки 14 и 15, соответственно.

В качестве переменного резистора может быть использован известный из уровня развития техники переменный резистор с линейной характеристикой изменения сопротивления (Резисторы переменные регулировочные. Энциклопедия электроники L7805CV. - Электронный ресурс. - Режим доступа: http://l7805cv.ru/resistor-potentiometer.html, дата обращения 26.02.2022].

Благодаря тому, что ствол дерева охватывают хомутом, закрепленным на опорной лапе корпуса, а считывание показаний устройства осуществляется через провода, выведенные за пределы корпуса, обеспечивается снижение трудоемкости работ при длительном наблюдении за приростом диаметра ствола дерева и проведение измерения на высоте ствола дерева выше роста исследователя за счет того, что устройство не требует постоянного доступа к его корпусу и проведения работ по монтажу/демонтажу для каждого измерения.

Благодаря тому, что поворачивают катушку, установленную на ручке переменного резистора, до крайнего конечного положения, с другой катушки сматывают измерительную ленту, охватывают ею ствол дерева, свободный конец измерительной ленты фиксируют на катушке, установленной на ручке переменного резистора, поворачивают данную катушку, наматывая при этом на нее измерительную ленту, до установки поворотной ручки переменного резистора в крайнее исходное положение, фиксируют положение катушки, с которой сматывалась измерительная лента, в неподвижном относительно корпуса положении обеспечивается высокая точность проводимых измерений за счет того, что процесс получения данных автоматизируется и тем самым исключается человеческий фактор, заключающийся в субъективизме интерпретации различными исследователями показаний при нахождении измеряемого значения между соседними делениями шкалы.

Снижение трудоемкости и обеспечение высокой точности измерения достигается также за счет того, что согласно данного способа установление прироста диаметра ствола дерева осуществляется по увеличению периметра его ствола, что требует проведения однократного измерения, в то время как для аналогов характерна необходимость измерения диаметра в трех радиальных направлениях с последующим вычислением среднего значения.

Вся совокупность заявленных признаков изобретения позволяет обеспечить снижение трудоемкости работ при длительном наблюдении за приростом диаметра ствола дерева, проведение измерений на высоте ствола дерева выше роста исследователя, обеспечение высокой точности проводимых измерений.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам слежения за приростом диаметра стволов деревьев. Предлагается способ, при котором используют устройство, содержащее корпус с опорной лапой, на которой закреплен хомут. Внутри на одном горизонтальном уровне установлены две катушки. Одна из катушек смонтирована на поворотной ручке переменного резистора с линейной характеристикой. На другую катушку намотана измерительная лента. К контактам переменного резистора подключены провода, выводимые наружу за пределы корпуса. Ствол дерева охватывают хомутом, закрепленным на опорной лапе корпуса. Катушку, установленную на ручке переменного резистора, поворачивают до крайнего конечного положения. С другой катушки сматывают измерительную ленту. Охватывают ею ствол дерева. Свободный конец измерительной ленты фиксируют на катушке, установленной на ручке переменного резистора. Поворачивают катушку, наматывая при этом на нее измерительную ленту, до установки поворотной ручки переменного резистора в крайнее исходное положение. Фиксируют положение катушки, с которой сматывалась измерительная лента в неподвижном относительно корпуса положении. Подключают к выведенным за пределы корпуса проводам электронно-вычислительную машину. Достигается снижение трудоемкости работ по наблюдению за приростом диаметра ствола. 3 ил.

Способ слежения за приростом диаметра ствола дерева с использованием устройства, содержащего корпус, на наружной поверхности которого выполнена опорная лапа с закрепленным на ней хомутом, а внутри на одном горизонтальном уровне установлены две катушки, одна из катушек смонтирована на поворотной ручке переменного резистора с линейной характеристикой, на другую катушку намотана измерительная лента, при этом к контактам переменного резистора подключены провода, выводимые наружу за пределы корпуса, включающий выбор дерева, вытягивание из корпуса измерительной ленты, оборачивание ее вокруг ствола, определение диаметра ствола дерева по длине измерительной ленты, отличающийся тем, что ствол дерева охватывают хомутом, закрепленным на опорной лапе корпуса, поворачивают катушку, установленную на ручке переменного резистора, до крайнего конечного положения, с другой катушки сматывают измерительную ленту, охватывают ею ствол дерева, свободный конец измерительной ленты фиксируют на катушке, установленной на ручке переменного резистора, поворачивают данную катушку, наматывая при этом на нее измерительную ленту, до установки поворотной ручки переменного резистора в крайнее исходное положение, фиксируют положение катушки, с которой сматывалась измерительная лента в неподвижном относительно корпуса положении, подключают к выведенным за пределы корпуса проводам электронно-вычислительную машину.