Способ определения плотности древесины Российский патент 2023 года по МПК G01N9/10 

Изобретение относится к лесной отрасли и может использоваться во всех областях исследования или применения древесины.

Известен способ определения плотности древесины, предусматривающий подготовку образца в форме прямоугольной призмы, его взвешивание и измерение размеров поперечного сечения и длины, вычисление плотности по формуле , где - плотность образца древесины, - масса образца древесины, , , - геометрические размеры образца древесины (ГОСТ 16483.1-84. Древесина. Метод определения плотности. Дата введения: 13.04.84).

Недостатками данного способа являются необходимость предварительной подготовки образцов, а также занижение показателя плотности из-за механических повреждений, образующихся при изготовлении образца.

Наиболее близким по технической сущности является метод определения плотности древесины, предусматривающий измерение длины образца, погружение его в жидкость, измерение высоты погрузившейся в жидкость части образца и вычисление плотности по формуле , которая для образца правильной призматической или цилиндрической формы (при погружении в воду, т.е. при =1) примет вид , где - плотность образца древесины, - объем погрузившейся в жидкость части образца, - объем образца, - плотность жидкости, - высота погрузившейся части образца, - высота образца (Обрезкова В.А. Конструкции из дерева и пластмасс : практикум к проведению лабораторных работ / сост. Обрезкова В. А. - Ульяновск : УлГТУ, 2017. С. 6, 7).

Недостатком данного способа является большая погрешность ввиду стремления образца принять горизонтальное положение при погружении его в жидкость.

Технический результат - повышение точности определения плотности древесины путем создания условий вертикального расположения образца во время его погружения в жидкость.

Технический результат достигается тем, что перед погружением в жидкость известной плотности к торцовой поверхности одного из концов исследуемого образца древесины прикрепляется груз в виде металлического шарика, оснащенного иглой, которая одним концом жестко соединена с ним, а противоположным острым концом внедряется в тело образца на всю свою длину, при этом плотность определится по выражению , где - плотность исследуемого образца древесины, - глубина погружения образца, - длина образца, - плотность жидкости, и - соответственно объемы металлического шарика и исследуемого образца древесины, - плотность металлического шарика.

Предлагаемый способ позволяет определять плотность древесины с большей точностью за счет обеспечения условий вертикального расположения образца во время его погружения в жидкость.

В патентной и научно-технической литературе подобного способа определения плотности древесины не обнаружено.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется графически, где на фиг. 1 изображена расчетная схема действия сил в процессе измерения, включающая исследуемый образец 1 с прикрепленным металлическим шариком 2, оснащенным иглой 3.

Согласно предложенному способу определение плотности древесины может осуществляться следующим образом.

Первоначально изготавливают образец древесины 1, например, размерами 10×10×100 мм (последний размер вдоль волокон древесины) или цилиндрической формы аналогичной длины. К торцовой поверхности одного из концов данного образца прикрепляют металлический шарик 2, жестко соединенный с иглой 3, которая острым концом внедряется в тело образца 1 на всю свою длину. После помещения образца 1 с прикрепленным шариком 2 в емкость 4 с жидкостью известной плотности производят измерение глубины погружения .

Математически проделанные операции имеют следующее обоснование.

После помещения образца с прикрепленным шариком в емкости с жидкостью система образец-шарик принимает статичное вертикальное положение, что свидетельствует о равенстве выталкивающей (Архимедовой) силы и силы тяжести (веса) .

Сила Архимеда будет складываться из двух составляющих, действующих на шарик и погруженную в жидкость часть образца :

, (1)

, (2)

где - объем шарика,

- ускорение свободного падения,

- плотность жидкости,

- площадь поперечного сечения образца,

- глубина погружения образца.

В свою очередь сила тяжести тоже будет складываться из двух составляющих, действующих со стороны шарика и исследуемого образца :

, (3)

, (4)

где - плотность шарика,

- длина образца,

- плотность образца древесины.

Следует отметить, что произведение представляет собой объем исследуемого образца древесины.

Из условия статичности системы приравняем сумму выражений (1) и (2) к сумме выражений (3) и (4):

. (5)

После математических преобразований и решения уравнения (5) относительно плотности образца древесины , получим

. (6)

Использование данного способа позволит повысить точность определения плотности древесины за счет создания условий вертикального расположения образца во время его погружения в жидкость.

Изобретение относится к лесной отрасли и может использоваться во всех областях исследования или применения древесины. Технический результат - повышение точности определения плотности древесины путем создания условий вертикального расположения образца во время его погружения в жидкость. Технический результат достигается тем, что перед погружением в жидкость известной плотности к торцовой поверхности одного из концов исследуемого образца древесины прикрепляется груз в виде металлического шарика, оснащенного иглой, которая одним концом жестко соединена с ним, а противоположным острым концом внедряется в тело образца на всю свою длину, при этом плотность определится по выражению , где - плотность исследуемого образца древесины, - глубина погружения образца, - длина образца, - плотность жидкости, и - соответственно объемы металлического шарика и исследуемого образца древесины, - плотность металлического шарика. Использование данного способа позволит повысить точность определения плотности древесины за счет создания условий вертикального расположения образца во время его погружения в жидкость. 1 ил.

Способ определения плотности древесины, включающий подготовку образца, помещение его в сосуд с жидкостью известной плотности, измерение длины погрузившейся в жидкость части образца, отличающийся тем, что перед погружением в жидкость известной плотности к торцовой поверхности одного из концов исследуемого образца древесины прикрепляется груз в виде металлического шарика, оснащенного иглой, которая одним концом жестко соединена с ним, а противоположным острым концом внедряется в тело образца на всю свою длину, при этом плотность определится по выражению где – плотность исследуемого образца древесины, h - – глубина погружения образца, H – длина образца, – плотность жидкости, V_Ш и V_Д – соответственно объемы металлического шарика и исследуемого образца древесины, – плотность металлического шарика.