WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

Исаев Сергей Петрович

Формирование древесных материалов
из хвойного сырья на основе учета
его морфометрических характеристик

05.21.05 – Древесиноведение, технология и оборудование деревообработки

автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Санкт-Петербург – 2009

Работа выполнена на кафедре «Технология деревообработки»
Тихоокеанского государственного университета.

Официальные оппоненты:

Сергеевичев Владимир Васильевич, доктор технических наук, профессор

Санаев Виктор Георгиевич, доктор технических наук, профессор

Шегельман Илья Романович, доктор технических наук, профессор

Ведущая организация:        ОАО «УралНИИПДрев», г. Екатеринбург

       Защита диссертации состоится  “26” мая  2009 г.
в 1100 часов на заседании диссертационного совета  Д 212.220.03 
при Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии.
(194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, главное здание,
зал заседаний)

       С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

       Автореферат разослан “…..”_______________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

д.т.н., профессор Г.М. Анисимов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проводимые структурные изменения в лесопромышленном комплексе России, прежде всего, ставят задачи рационального потребления древесного сырья. При этом эффективность все в большей степени связывается с развитием глубокой переработки сырья и качеством выпускаемой продукции, поскольку оно в значительной мере определяет конкурентоспособность товаров из древесины. Одним из динамично развивающихся направлений глубокой переработки древесины деревообрабатывающими производствами является изготовление клееной продукции на основе пиломатериалов и шпона.

Важными условиями повышения эффективности использования древесного сырья являются предварительная оценка качества исходного продукта и обоснованный выбор технологических параметров его обработки.

Информация о качестве древесного сырья, содержащая данные о его типоразмерных характеристиках, отражающих биологические особенности древесной породы, является важнейшей в аспекте прогноза его производственного использования и совершенствования технологий переработки.

Исследования по изучению размерно-качественной структуры древесного сырья и её влияния на выбор технологических процессов формирования древесных материалов соответствуют приоритетному направлению развития науки, технологий и техники Российской Федерации «Рациональное природопользование».

Научное значение таких исследований заключается в получении новых знаний об объемно-структурном строении стволовой части дерева, закономерностях распределения качественных зон по его длине, а также в разработке математических моделей, позволяющих определять необходимую типоразмерную структуру круглых лесоматериалов на основе учета технологий их дальнейшей переработки.

Важнейшим практическим значением изучения размерно-качественных характеристик древесного сырья является решение задач по оценке технологической пригодности круглых лесоматериалов, прогнозу объемно-качественного выхода продукции и снижению отходов при формировании древесных материалов. Эти задачи вполне согласуются с перспективными исследованиями в области оценки ресурсно-сырьевого потенциала лесного комплекса страны, а также связанны с совершенствованием перерабатывающих технологий, что соответствует перечню критических технологий Российской Федерации.

Таким образом, повышение эффективности использования древесного сырья на основе научно-аргументированного подхода в предварительной оценке его качества и выбора технологических параметров процессов формирования древесных материалов является актуальной научно-технической проблемой, имеющей важное хозяйственное значение для деревообрабатывающей промышленности.

Цель работы – повышение эффективности использования древесного сырья при производстве клееной продукции из цельной древесины.

Научные гипотезы, выносимые на защиту:

1. Морфометрические характеристики, определяющие объемно-пространственную структуру ствола дерева, могут быть определены с использованием законов бионики и закономерностей безразмерных соотношений путем последовательного построения системы координат и основных анатомических точек и линий наполнения его формы.

2. Учет морфометрических характеристик ствола дерева при формировании круглых лесоматериалов и их последующей переработки на клееную продукцию из цельной древесины способствует повышению эффективности использования древесного сырья.

Объект исследования – технологические процессы обработки древесины при формировании древесных материалов (круглых лесоматериалов, пиломатериалов, шпона и клееной продукции из цельной древесины).

Предмет исследования – древесина хвойных пород дальневосточного региона (лиственница даурская, ель аянская, пихта белокорая).

Научная новизна работы. Научную новизну имеют:

  • структурно-морфологическая модель строения ствола дерева, построенная на основе законов бионики и закономерностей безразмерных соотношений;
  • морфометрические закономерности безразмерных соотношений протяженностей качественных зон по длине ствола дерева, установленные на основе бионического подхода к формообразованию растений и подтвержденные результатами натурных исследований хвойных пород дальневосточного региона;
  • теоретическое и экспериментальное обоснование распределения качественных зон внутри ствола во взаимосвязи с изменением его морфометрических характеристик, обусловленных фенотипической пластичностью дерева, способного изменять свою структуру под воздействием внешних факторов;
  • методика оценки технологической пригодности круглого лесоматериала по критерию максимизации коэффициента формы, выражаемого отношением объема цилиндра полной длины, вписанного в сортимент, к его фактическому объему;
  • технологическое обоснование эффективности использования древесного сырья в производствах клееной продукции из цельной древесины, базирующиеся на синтезе закономерностей его морфометрических характеристик и параметров обработки древесины, обеспечивающих заданный уровень объемного и качественного выхода полуфабрикатов в виде пиленых заготовок и шпона.

Значимость для теории и практики. Для теории имеют значение:

- математические модели стволов деревьев, построенные на основе интеграции законов бионики (закон конуса и закон спирали роста) и закономерностей безразмерных соотношений (принцип золотого сечения), а также оптимизационные модели раскроя хлыстов, учитывающие требования к типоразмерным характеристикам получаемых круглых лесоматериалов;

- аналитическое решение задачи определения на этапе раскроя хлыста центров базирования и оценки возможности применения отдельного бревна для производства пиломатериалов полной длины или же отдельного чурака для производства шпона с максимальным объемным выходом, причем эта оценка может быть осуществлена;

- теоретическое и экспериментальное обоснование и зависимости объемного и качественного выхода полуфабрикатов (пиленые заготовки и шпон) для изготовления клееных брусьев и фанеры, получаемых при последовательной обработке круглых лесоматериалов с учетом их типоразмерных характеристик, обусловленных местом вырезки сортиментов из хлыста;

- совокупность разработанных математических моделей, являющихся научной основой повышения эффективности и совершенствования технологии производства клееной продукции из цельной древесины.

Для практики имеют значение:

- методика прогнозной оценки типоразмерной структуры древостоя, предназначенного в переработку, а так же методика идентификации соответствующей ступени толщины хлыста, поступающего на раскряжевку;

– алгоритмы и программные комплексы автоматизированного расчета прогнозной оценки объемов древесного сырья при первичном раскрое и автоматизированного расчета идентификации и раскроя круглых лесоматериалов. С помощью разработанных программных комплексов можно проводить моделирование схем раскроя стволов на круглые лесоматериалы с различными типоразмерными характеристиками;

– методика построения структуры баланса объемов древесного сырья на этапе подготовки перед обработкой, которая дает возможность получения предварительной оценки объемов образующихся отходов и вторичного сырья на данном этапе технологической цепи;

– варианты схем раскроя пиловочных бревен, обеспечивающие максимизацию выхода клееных брусьев;

- алгоритм и программный комплекс автоматизированного расчета объемно-качественного выхода шпона из круглых лесоматериалов в зависимости от размерно-качественных показателей древесного сырья и фанеры во взаимосвязи с параметрами процессов обработки древесины.

Апробация работы. Основные выводы и предложения диссертации докладывались на многих международных, российских и ведомственных научных конференциях и семинарах: Региональная научно-техническая конференция по межвузовской научно-технической  программе "Дальний  Восток России",  (ХГТУ, Хабаровск, 1995,1996); Пятый международный симпозиум по проблемам научно-технического прогресса в Дальневосточном регионе, (ХГТУ, Хабаровск, 1997); Научно-техническая конференция "Научное и  научно-техническое обеспечение экономического и социального развития Дальневосточного региона", (ХГТУ, Хабаровск, 1998); Международная научно-техническая конференция "Композиционные материалы на основе древесины", (МГУЛ, Москва, 2000); Международная научно-техническая конференция "Малоотходные технологии переработки древесины и эффективное использование вторичного сырья", (Москва, 2000); Всероссийская научно-практическая конференция «Химико-лесной комплекс – проблемы и решения», (СибГТУ, Красноярск, 2001, 2002); Международные научно-технические конференции "Лес", (БГИТА, Брянск, 2002, 2003, 2006); Международные научно-технические интернет-конференции "Лесной комплекс: состояние и перспективы  развития", (БГИТА, Брянск, 2002, 2005, 2006); XVIIIth International Symposium “Adhesives in Woodworking Industry”, (Zvolen, 2007); III Международный Евразийский Симпозиум «Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века», (Екатеринбург, 2008).

Реализация результатов исследований. Результаты исследований используются в практической работе организаций, заготавливающих древесное сырье и производящих клееные конструкции: ОАО «Баджальский леспромхоз-2»; ООО «Лесоперерабатывающая компания «Февральск»; ОАО «Приморсклеспром»; ЗАО «СТС Текновуд».

Разработанные методики и программные комплексы использованы при решении ряда научно-исследовательских задач в рамках программы «СТАРТ», финансируемой Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, выполняемых ООО «Дальтехнодрев».

Результаты работы являлись составной частью комплекса проводимых Дальневосточным лесотехническим институтом Тихоокеанского государственного университета научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ: тема «Оценка, прогноз и лесная политика в области использования лесных ресурсов Хабаровского края на основе динамического мониторинга», выполняемая по программе «Государственная поддержка региональной научно-технической политики высшей школы и развития ее научного потенциала» (2001 г.); темы, выполняемые по заказу Правительства Хабаровского края – «Разработка технологии переработки тонкомерной древесины лиственницы на радиальные пиломатериалы и ее промышленное внедрение», «Разработка технологии пустотелого бруса из тонкомерного сырья» (2002 г.); тема «Разработка теоретических основ эффективного функционирования  вертикально-интегрированных деревообрабатывающих технологических структур», выполняемой в рамках гранта Министерства образования Российской Федерации по фундаментальным исследованиям в области технических наук (2003-2004 гг.).

Отдельные результаты исследований используются в учебном процессе Тихоокеанского государственного университета и Дальневосточного государственного технического университета в курсовом и дипломном проектировании специальности 250403 “Технология деревообработки”.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 34 печатные работы, в том числе монография, практическое руководство, 10 статей в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных
ВАК РФ, 8 патентов на изобретения, 3 программы для ЭВМ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения,
6 глав основного текста, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Текстовая часть работы, включая рисунки и таблицы, изложена на 286 страницах и содержит 98 рисунков и 17 таблиц. Список использованной литературы насчитывает 215 наименований. Приложения на 60 страницах включают результаты обработки экспериментальных данных и акты производственных испытаний и внедрения результатов научных разработок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель исследований, сформулированы гипотезы, выносимые на защиту, показаны научная и практическая значимость работы, дана ее краткая общая характеристика, а также результаты апробации и реализации.

Первая глава «Состояние проблемы формирования древесных материалов в производствах клееной продукции и задачи исследования» – посвящена обзору публикаций результатов исследований по проблеме эффективного использования древесного сырья при производстве клееной продукции из цельной древесины. Анализ опубликованных работ показал, что комплексных исследований по проблеме глубокой переработки древесного сырья на полуфабрикаты для производства клееных материалов из цельной древесины не выполнялось.

Проблема рассматривалась и исследовалась либо применительно к раскрою бревен (хлыстов) на пиломатериалы (заготовки) заданных размеров и сортности, либо применительно к фанерному производству, как реализация эффективной обработки фанерного сырья при получении шпона и, отдельно, разработка рациональных технологических условий и режимов склеивания древесины, при которых возможно получение продукции с требуемыми физико-механическими показателями. В разные годы над её решением работали П.П. Аксенов, А. Е. Алексеев, Н.А. Батин, И.Л. Белозеров, В.Г. Бирюков, В.Ф. Ветшева, Р.Е. Калитеевский, А.Н. Кириллов, А.М. Копейкин, В.А. Куликов, В.В. Огурцов, А.Н. Песоцкий, А.А. Пижурин, М.С. Розенблит, С.Н Рыкунин, А.С. Торопов, В.Г.Турушев, А. Н. Чубинский, В.С. Шалаев, В.С. Ясинский, а также H.F. Carino, S.U. Forondo, N.P. Kutsha, G. Griffin, C.A. Mendoza, D.W. Paterson и многие другие исследователи.

       Значительное количество теоретических и экспериментальных исследований посвящено выявлению зависимостей объемного и качественного выхода продукции первичной обработки древесины от размерно-качественных характеристик исходного сырья. Работами в данной области занимались многие ученые, которыми было предложено множество самых различных подходов к построению уравнений образующих древесных стволов и их частей, к определению функциональной зависимости между площадями сечений и высотой ствола, к вычислению объемов и площадей древесных стволов, к выявлению закономерностей распространения сортообразующих пороков. В этом направлении работали Н.П. Анучин, П.П. Аксенов, И.Л. Белозеров, В.Ф. Ветшева, В.И. Мелехов, В.С. Петровский, О.И. Полубояринов, М.С. Розенблит, С.Н Рыкунин., Ф.Т Тюриков, В.С. Шалаев,
Б.М. Уголев и многие другие исследователи.

При этом большинство исследований, направленных на повышение эффективности использования древесного сырья, выполнено на основе методов оценки качества древесины, носящих строго эмпирический характер. Однако выявление закономерностей в развитии древесного ствола и распространении в нем сортообразующих пороков дает возможность прогнозировать морфометрическую структуру круглых лесоматериалов, формируемых при раскрое ствола, и эффективнее использовать древесное сырье.

Форма ствола дерева, как биологического объекта, образуется в результате роста, стремясь занять место в пространстве и сохранить себя. Это стремление проявляется в основном в двух вариантах – рост вверх или расстилание по поверхности земли и закручивание по спирали. Методы бионического, глубинно-пространственного построения позволяют не эмпирическим путем, а на основе законов бионики моделировать морфометрические параметры исследуемых объектов. В частности, конструкционная бионика использует метод воспроизведения природных систем посредствам объемных моделей. Моделирование здесь не только способ познания законов структурообразования отдельных природных систем, но и инструмент непосредственного решения практических задач. Если принять, что природная система может быть тождественна технической и является прообразом инженерной конструкции, т.е. служит начальным приближением при решении задач моделирования морфометрической структуры растительного объекта, тогда установив закономерности, присущие природным инженерным решениям, можно существенно повысить эффективность современных технологий.

Таким образом, обеспечение эффективного использования древесного сырья в производствах клееной продукции из пиломатериалов и шпона требует комплексного решения, позволяющего обоснованно определять перспективность различных технологических схем раскроя древесины с учетом режимов ее последующей обработки и прогнозировать объемно-качественный выход готовой продукции в зависимости от типоразмерной структуры исходного древесного сырья.

В соответствии с целью работы и на основе анализа состояния вопроса сформулированы следующие задачи исследования:

  1. На основе законов бионики и закономерностей безразмерных соотношений разработать модель структурно-морфологического строения ствола дерева;
  2. Определить морфометрические характеристики стволов деревьев исследуемых пород;
  3. Разработать математические модели образующих древесных стволов и математические модели морфометрических параметров лесоматериалов круглых;
  4. Выполнить проверку соответствия разработанных моделей фактическим данным натурных исследований древесных стволов и лесоматериалов круглых;
  5. Разработать алгоритмы и программные комплексы по моделированию первичного раскроя древесного сырья на лесоматериалы круглые для производства пиломатериалов и лущеного шпона;
  6. Исследовать закономерности объемно-качественного выхода обрезных пиломатериалов и заготовок, предназначенных для изготовления клееных брусьев, от размерно-качественных характеристик пиловочного сырья;
  7. Исследовать влияние размерно-качественных характеристик лесоматериалов круглых и параметров процесса формирования на объемно-качественные показатели шпона и фанеры;
  8. Разработать формализованное описание общей задачи оптимизации производственной программы переработки древесного сырья при формировании клееных материалов;
  9. Провести производственную апробацию результатов исследований и разработать практические рекомендации для промышленности по совершенствованию технологических процессов обработки древесного сырья и оборудования при формировании клееных материалов из цельной древесины.

Вторая глава «Теоретический анализ закономерностей формирования размерно-качественных характеристик древесного сырья» – посвящена разработке моделей формы круглых лесоматериалов и размещению в их объеме основных структурных пороков – открытых и заросших сучков.

Традиционно модели формы круглых лесоматериалов разрабатывались на основе объема эмпирических данных, либо с применением детерминированных форм тел вращения. Натурные исследования древесных стволов и лесоматериалов круглых, получаемых при их раскрое, показывают, что размерно-качественные характеристики последних формируются под воздействием изменения морфологической структуры растущего дерева. Основными изменениями морфологической структуры древесного ствола, являются: изменения формы и размеров его структурных частей (бессучковой зоны, зоны мертвых сучков и зоны живой кроны), а также соотношения между ними.

Таким образом, на основе гипотезы о взаимосвязи морфологического и внутриструктурного формообразований ствола дерева, подчиняемых основным законам бионики (закон конуса и закон спирали роста) и закономерностям безразмерных соотношений (принцип золотого сечения), предложен новый подход к изучению и научно-обоснованному определению размерно-качественных характеристик древесного сырья.

Приняв, что процесс развития и формирования структурно-морфоло-гической целостности древесного ствола происходит подобно росту и усилению стеблей травянистых растений, сделано предположение, что при формо-

образовании ствола дерева закон конуса проявляется, «как взаимодействия двух конусов» – конуса роста (первичная фаза утолщения) и конуса устойчивости (вторичная фаза утолщения). Развитие семени из «точки»  вверх, вширь, в пространство – динамическая форма конуса (конус вершиной вниз) (рис 1).

При этом возникает необходимость устойчивости ствола (конус вершиной вверх), как реакция на действие силы гравитации и ветровых нагрузок. Развитие конуса роста сопровождается образованием системы побегов – процесс ветвления. Однако под действием внешних факторов, главным их которых является изменение условий освещения, ниж-

Рис.1. Структурно-морфологическая модель
ствола дерева

ние ветви кроны дерева постепенно отмирают и в результате окклюзии, обусловленной нарастанием конуса устойчивости, зарастают, формируя внутреннюю структуру ствола дерева

Анализ структурно-морфологических предпосылок построения модели древесного ствола позволил для построения соотношений качественных зон по его длине принять законы симметрии и асимметрии живой природы, выраженных в закономерностях безразмерных соотношений целого и его частей (принцип золотого сечения):

.

Далее для лиственницы даурской (светолюбивая порода):

;

для ели аянской и пихты белокорой (теневыносливые породы):

.

На основе полученных соотношений построены геометрические модели распределения качественных зон по длине стволов рассматриваемых пород в соответствии с закономерностями безразмерных соотношений (принцип золотого сечения) (рис.2).

Качественное состояние древесного сырья не ограничивается наличием или отсутствием на поверхности сортиментов явно определяемых пороков. Если качество древесного сырья рассматривать с позиции оценки объемно-качественного выхода получаемой продукции, то значительное влияние здесь может оказывать внутренняя структура древесного ствола.

Формирование внутренней структуры древесного ствола носит случайный характер. Вместе с тем формообразование в живой природе может быть рассмотрено во взаимосвязи с тектоникой форм. Используя принцип бионического формообразования, приняты допущения, что обра-зующая ствола дерева в его нижней части – образующая конуса устойчивости, в средней части ствола дерева образующая формируется за счет нарастания конуса устойчивости на конус роста, образуя участок окклюзии – участок отмирания и зарастания

Рис. 2. Геометрические модели
распределения качественных зон
по длине стволов

частей ветвей, вершинная часть формируется за счет роста вверх и закручивания спирали роста.

Построив образующую древесного ствола интервальными прямолинейными зависимостями, описывающими отдельные части древесного ствола в соответствии с принципом бионического формообразования, а затем, аппроксимировав их зависимостью в виде многочлена 4-го порядка, получена математическая модель образующей древесного ствола, в основе которой положен бионический принцип закономерностей безразмерных соотношений целого и его частей (рис. 3).

Рис. 3. Вид функциональной зависимости
образующих древесного ствола

Согласно принятой морфологической модели ствола, образующие конусов роста исходят из точки с координатами (0;0), следовательно, уравнения прямых, описывающих радиусы границ качественных зон внутри древесного ствола дерева можно записать следующим образом:

,                                                (1)

где yкз – радиус древесного ствола в сечении, расположенном на расстоянии xкз, определяющем границу качественной зоны;

x – текущая координата по длине ствола.

Если предположить, что сучок, имеющий максимальный диаметр, должен быть строго коническим, и основание конуса сучка должно быть на поверхности ствола, тогда таким геометрическим параметрам может соответствовать сучок, расположенный на расстоянии 0,618 длины ствола от комля (граница начала живой кроны), а его диаметр в некотором сечении на расстоянии x определяется следующим выражением

,                                        (2)

где dmax – диаметр максимального сучка в сечении на расстоянии 0,618 длины ствола от комля;

Rжс(x) – радиус зоны сросшихся сучков в сечении на расстоянии x от комля;

Rжс(0,618) – радиус зоны сросшихся сучков в сечении на расстоянии 0,618 длины ствола от комля, фактически равный радиусу образующей ствола в данном сечении.

В выражении (1) введем обозначения: xкз=0,618; y=Rжс(x); yкз=Rжс(0,618) и, объединив (1) и (2), получим выражение для определения диаметра заросших сучков:

.                        (3)

Анализ уравнения (3) позволил установить, что с увеличением расстояния от комля к вершине диаметр сучков увеличивается и достигает своего максимального значения при x=0,618 длины ствола, поскольку в этом случае Rжс(x)= Rжс(0,618). Дальнейшее увеличение значения x приводит к уменьшению Rжс(x), т. к. при x>0,618 длины ствола Rжс(x) равен радиусу образующей ствола и при x = 1 (длине ствола) Rжс(x) равен нулю.

Согласно уравнению (3) значения d(x) на всем участке длины ствола от 0 до 1 монотонно возрастают, что противоречит природе образования ветвей на стволе дерева.

Приняв во внимание анализ уравнений (2) и (3) и сделав предварительный вывод о том, что для определения d(x) на участке длины ствола от 0 до 0,618 приемлемо выражение (3), для определения значений d(x) на участке длины ствола от 0,618 до 1 принято уравнение, которое при x=1 обеспечивает d(x)=0:

.                                        (4)

Положив x=0,618, правомерно записать следующее: или . Решая полученное равенство относительно a, получаем a=2,618. Уравнение (4) приведем к виду

.                                (5)

Таким образом, для определения диаметров сучков по длине ствола дерева на участке его длины от 0 до 0,618 приемлемо выражение (3), а на участке от 0,618 до 1,000 – равенство (5).

Совместной аппроксимацией данных, рассчитанных на основе выражений (3) и (5), получена регрессионная модель, адекватно описывающая зависимость изменения диаметра сучков по длине ствола во взаимосвязи с диаметром максимального сучка:

.        (6)

Оценка достоверности аппроксимации с использованием множественного коэффициента корреляции (R2 = 0,9665) позволила принять гипотезу об адекватности полученной модели.

Помимо размеров сучков важно знать их количество и пространственное размещение в теле ствола дерева. Согласно принятой структурно-морфологической модели распределение сучков в теле ствола дерева происходит в соответствии с развитием спирали роста (рис.1), т.е. по винтовой линии, параметрические уравнения которой имеют вид:

,                                                (7)

где – текущий радиус винтовой линии вдоль оси ствола;

– угол расхождения сучков (ветвей) в плоскости XY;

b – коэффициент подъема винтовой линии.

При построении схем распределения сучков в объеме ствола (рис. 1), было учтено следующее: увеличение текущего радиуса , ограничивается областью зарастания сучков, далее уменьшается и равен текущему радиусу по образующей ствола дерева; угол расхождения ветвей , согласно априорной информации, составляет: для лиственницы 1350, для ели и пихты 137,50; коэффициент подъема винтовой линии имеет постоянное значение, следовательно, и, исходя из среднего количества сучков в стволе (N) и правила равноудаленности побегов, применяемого в ботанике, может быть определено соотношением –  .

В результате построения схем распределения сучков в объеме ствола и их анализа установлено, что расстояние между сучками, расположенными друг над другом, в относительных единицах длины ствола, имеют следующие значения: для лиственницы 0,036, для ели 0,018, для пихты 0,024. Полученные значения указывают на то, что расстояние между сучками у светолюбивой лиственницы превышает аналогичный показатель у теневыносливых ели и пихты в 1,5 … 2 раза.

При спиральном расположении ветвей по стволу дерева на горизонтальных проекциях сучков отмечается высокая плотность их упаковки, что, на первый взгляд, противоречит важнейшему критерию, определяющему оптимальность развития растения – расхождение боковых побегов должно быть таковым, чтобы обеспечивалось наибольшее количество вертикально падающего света и равномерное его распределение. Многочисленными исследованиями ботаников установлено, что количество побегов на одном полном витке спирали соответствует дробям из ряда Фибоначчи и равно 2,618. Так же известно, что, если листья на побеге тесно сближены, то они образуют узлы (мутовки). Мутовчатое расположение ветвей характерно для деревьев хвойных пород. Лиственница, ель и пихта относятся к породам с нестрого мутовчатым расположением ветвей. Следовательно, если предположить, что сучки сгруппированы в «квази-мутовки», тогда количество сучков в такой мутовке определится количеством спиралей вдоль ствола и может быть рассчитано следующим образом:

,                                                        (8)

где – число оборотов одной спирали вдоль ствола дерева.

Число оборотов одной спирали вдоль ствола, с учетом вертикального расстояния между сучками, равно: для лиственницы –шт., аналогично для ели – шт. и пихты – шт.

Таким образом, количество сучков в такой мутовке, определяемое количеством спиралей вдоль ствола, составит: для лиственницы –шт., для ели – шт. и для пихты – шт.

В результате получено выражение, дающее возможность определять количество сучков в круглом лесоматериале в зависимости от его длины (в относительных единицах ствола) и породы древесины:

.                                        (9)

Анализ формирования размерных и количественных показателей основного природного порока древесины ствола дерева (сучки), основанный на синтезе морфологических и структурных признаков его стволовой части, позволил получить выражения, на основе которых можно прогнозировать средний размер и количество сучков в круглом лесоматериале, выкроенном из любой части ствола.

Информация о размерно-качественных признаках ствола дает возможность приступить к оценке размерно-качественных характеристик круглых лесоматериалов.

Выход пиломатериалов полной длины и шпона, получаемых в результате механической обработки древесины, существенно зависит от геометрической формы сортимента. Здесь очевидно, что место вырезки сортимента из хлыста будет определяться условием – в какой степени его форма приближена к форме цилиндра.

Данное условие может быть учтено введением показателя, характеризующего форму сортимента, как отношение объема цилиндра полной длины, вписанного в сортимент, к фактическому объему данного сортимента:

,                                (10)

где – коэффициент формы;

– объем цилиндра полной длины, вписанного в сортимент;

– объем сортимента.

Диаметр в любом сечении по длине хлыста, может быть определен на основе полученных функциональных зависимостей образующих древесных стволов (рис.3).

После преобразований, с учетом функциональных зависимостей образующих древесных стволов, выражение (11) будет иметь вид:

.                                        (11)

Полученное выражение (11) позволяет определять коэффициент формы сортимента при условии, что его кривизна отсутствует, а диаметр цилиндра наибольшего объема, вписанного в сортимент, равен вершинному диаметру последнего.

С использованием формулы (11) определялись изменения коэффициента формы выкраиваемого лесоматериала круглого, комлевой торец которого совпадает с комлевым торцом ствола, для исследуемых хвойных пород. В результате установлено, что при увеличении длины сортимента от комля к вершине у пихты белокорой в первых четырех долях длины ствола цилиндрический объем больше, чем у лиственницы даурской и ели аянской. Начиная с четвертой доли длины ствола, цилиндрический объем ели аянской превышает соответствующие показатели лиственницы даурской и пихты белокорой. При этом разница в значениях коэффициентов формы лесоматериалов круглых из лиственницы даурской и ели аянской не превышает 0,03.

Таким образом, можно предположить, что сортименты, полученные при раскрое пихты белокорой и взятые из первых четырех долей ствола, будут иметь больший цилиндрический объем по сравнению с аналогично выкроенными сортиментами из стволов лиственницы даурской и ели аянской.

На рис. 4 и рис. 5 изображены зависимости изменения коэффициента формы бревен длиной 4 м и диаметром 24 см и 14 см соответственно от диаметра ствола.

Характер изменения зависимостей, изображенных на рис. 4
и рис. 5, указывает на то, что как для бревен с диаметром 24 см, так и для бревен с диаметром 14, коэффициент формы бревен исследуемых пород уменьшается с увеличением диаметра ствола, из которого они выкроены. При этом уменьшение коэффициента формы с ростом диаметра ствола у пихты белокорой и ели аянской  происходит более интенсивно по сравнению с аналогичным показателем для лиственницы даурской. Такое различие может быть объяснено тем, что длина стволов лиственницы даурской в среднем в 1,3 раза больше. Следовательно, бревно одного и того же диаметра, которое выкроено из разных долей по длине ствола, разных пород имеет разные коэффициенты формы.

Рис. 4. Зависимость коэффициента
формы бревен длиной 4 м
и диаметром 24 см от диаметра ствола:

1 – лиственница даурская;
2 – ель аянская; 3 – пихта белокорая

Рис. 5. Зависимость коэффициента
формы бревен длиной 4 м
и диаметром 14 см от диаметра ствола:

1 – лиственница даурская;
2 – ель аянская; 3 – пихта белокорая

Если принять средний сбег 1 см/м, то получим, что для бревен диаметром 24 см и длиной 4 м коэффициент формы равен 0,85, а для бревен диаметром 14 см и длиной 4 м – 0,76.

Проведенные исследования по изменению коэффициента формы бревен, получаемых при раскрое стволов (хлыстов) пихты белокорой, ели аянской и лиственницы даурской, позволили установить следующее: бревна диаметром 24 см и длиной 4 м, имеющие коэффициент формы, равный 0,85 и более, можно получить из стволов пихты белокорой с диапазоном диаметров от 28 до 38 см, ели аянской – с диапазоном диаметров от 32 до 38 см и лиственницы даурской – с диапазоном диаметров от 32 до 42 см. Из стволов, имеющих другие диаметры, бревна с заданными параметрами будут иметь меньший коэффициент формы и соответственно меньший цилиндрический объем. Бревна диаметром 14 см и длиной 4 м, имеющие коэффициент формы 0,76, вообще получить невозможно.

Таким образом, информация о коэффициенте формы круглого лесоматериала позволяет выполнить технологическую оценку сортимента и определить возможный объем технологических отходов.

Если же выпиливаемый из хлыста сортимент имеет кривизну, тогда диаметр цилиндра наибольшего объема, вписанного в сортимент, может быть или равен вершинному диаметру последнего, или меньше вершинного диаметра. В этом случае формула для определения коэффициента формы сортимента (11) может быть выражена в следующем виде:

,                (12)

где dцк – диаметр цилиндра полной длины, вписанного в сортимент, имеющего кривизну.

Диаметр dцк , зависящий от кривизны сортимента, в немалой степени будет зависеть от условий базирования сортимента перед обработкой.

Для описания типоразмерной характеристики сортимента, выкраиваемого из хлыста, помимо диаметров торцов и длины бревна, необходимо определить стрелу прогиба l и расстояние от комлевого торца до сечения, в котором достигается наибольший прогиб x1.

Постановка задачи формулируется следующим образом – в объем, ограниченный поверхностью криволинейного сортимента (бревна, чурака), требуется: а) вписать цилиндр максимального объема, при условии, что его длина будет равна длине сортимента; б) определить смещение центров оснований цилиндра (центров базирования) относительно геометрических центров торцов сортимента.

Для решения поставленной задачи приняты следующие допущения: 1) торцы сортимента параллельны друг другу; 2) сечения, параллельные торцам, имеют форму круга; 3) сортимент имеет простую кривизну; 4) сортимент имеет сбег (уменьшение диаметра) в одном направлении. 

Координатная схема изображена на рис. 6. Если решение задачи о центрах базирования существует и единственное, то в силу симметрии выбранной модели сортимента в направлении оси OZ принято, что центры базирования лежат в плоскости Z = 0.

Рис. 6. Координатная схема

к определению центров базирования

Пусть L – длина сортимента, d(x) – диаметры сечений при x = const и y = при 0 ≤  x  ≤  L – уравнение центров сечений.

Сформулировав предположения о форме сортимента и выборе координатной системы в виде уравнений и неравенств относительно функций d(x), , приняты следующие условия:

– ось OX проходит через геометрические центры торцов сортимента

;                                        (13)

– наличие сбега сортимента

;                                                (14)

– искривления сортимента только в одну сторону в положительном направлении оси OY

       .                                        (15)

Уравнение верхней границы сечения сортимента , уравнение нижней границы – .

Покажем, что из условий (13) – (15) следует, что

.                                        (16)

Действительно, с учетом условия (13) имеем

.        (17)

По формуле Лагранжа найдется такое ξ , при 0<ξ<L, что

.                        (18)

Далее, из (14) следует, условие .  Так как второе из условий (15) означает, что функция убывает, то можно записать следующее выражение . Таким образом, из условий (13) – (15) действительно следует неравенство (16).

Так как функция убывает, следовательно, она достигает своего наибольшего значения при x = 0 и наименьшего – при x = L. Тогда имеет место неравенство вида

,                                (19)

или неравенство

.                                (20)

Если имеет место неравенство (19), то из неравенства (16) и монотонного убывания функции следует, что найдется такое x0 из области
0  < x0  ≤  L, что можно получить

.                        (21)

Причем знак равенства в (19) означает, что x0=L.

Неравенство (19) является условием единственности решения задачи о центрах базирования. Условие существования решения имеет вид

.                (22)

Геометрический смысл условия (22) заключается в том, что хорда верхней границы находится выше касательной к нижней границе в точке x0.

Если решение задачи существует и единственно, т.е. выполнены условия (19) и (22), то диаметр наибольшего вписанного цилиндра равен расстоянию от касательной к нижней границе в точке x0 до хорды верхней


границы: , или же в виде

.                 (23)

Смещение центра базирования в комлевом торце сортимента относительно его геометрического центра – .

Смещение центра базирования в вершинном торце сортимента относительно его геометрического центра – .        

Если выполняется неравенство (20), то наклон касательной к нижней границе в любой точке больше наклона хорды к верхней границе и решение не единственное. В этом случае

dцк =  a(L),        σ  = 0,                                (24)

Δ – любое из промежутка –

.                        (25)

Аналитическое решение позволило разработать алгоритм и создать программный комплекс, на основе которого появляется возможность автоматизированной оценки применения каждого конкретного бревна для производства пиломатериалов полной длины и каждого конкретного чурака для производства шпона с максимальным объемным выходом, причем эта оценка может быть осуществлена на этапе раскроя хлыста.

В третьей главе «Размерно-качественные характеристики исходного древесного сырья и структура баланса его объемов» приведены данные экспериментальных исследований, подтверждающие результаты теоретического анализа, а также дана оценка структуры баланса древесного сырья при его первичной обработке и подготовке к раскрою на пиломатериалы и шпон.

Проверка соответствия морфометрической модели древесного ствола с фактическими данными осуществлялась посредством обмера стволов исследуемых пород (ель аянская, пихта белокорая, лиственница даурская). Натурные исследования, в результате которых определялись значения следующих характеристик: длины ствола, длины зоны живой кроны и длины бессучковой зоны, – позволили установить, что распределение данных случайных характеристик подчиняется нормальному закону.

В результате обработки экспериментальных данных были получены основные статистические оценки, которые приведены в табл. 1.

Таблица 1

Основные статистические оценки результатов исследования

Порода

Статистические оценки

Yср,

м

S2

S,

м

V,

%

ξ,

%

Δ,

м

Длина ствола

Лиственница

даурская

23,78

24,91

4,99

20,98

1,71

±0,8

Ель аянская

21,17

13,5

3,67

17,34

1,26

±0,59

Пихта
белокорая

20,71

11,31

3,36

16,22

1,32

±0,54

Длина зоны живой кроны

Лиственница

даурская

8,99

3,11

1,76

19,57

0,6

±0,28

Ель аянская

8,34

7,08

2,66

31,89

2,6

±0,42

Пихта
белокорая

8,52

15,14

3,89

45,66

3,73

±0,63

Длина бессучковой зоны

Лиственница

даурская

9,11

5,5

2,35

25,79

0,81

±0,39

Ель аянская

4,71

3,13

1,77

37,58

3,07

±0,28

Пихта
белокорая

4,75

1,68

1,3

27,37

2,23

±0,21

На основании данных, представленных в табл. 1, следует вывод о том, что длина зоны живой кроны исследуемых пород примерно одинакова, тогда как длина бессучковой зоны лиственницы даурской (светолюбивая порода) примерно в два раза больше аналогичного показателя для ели аянской и пихты белокорой (теневыносливые породы).

С целью выявления общих закономерностей рассматриваемых характеристик для исследуемых пород перейдем от абсолютных значений к относительным, приняв за единицу длину ствола (табл. 2).

Таблица 2

Относительные характеристики длин качественных зон по стволу дерева

Порода

Длина
ствола

Длина зоны
живой кроны

Длина
бессучковой зоны

Лиственница даурская

1,00

0,378

0,383

Ель аянская

1,00

0,394

0,222

Пихта белокорая

1,00

0,411

0,229

Проверка статистических гипотез о равенстве генеральных средних и выборочных средних соответствующих качественных зон по длине ствола показала, что генеральное среднее значение длины определенной качественной зоны древесного ствола равно соответствующему значению, пропорциональному золотому сечению.

Таким образом, установлено, что протяженность качественных зон по длине ствола дерева подчинена закономерностям безразмерных соотношений – принципу золотого сечения.

Предлагаемые модели древесных стволов построены на основе гипотезы бионического формообразования, что предопределяет некоторую детерминированность формы стволов и их образующей, уравнение которой может давать некоторые ошибки в сравнении с фактическими данными.

На рис. 7 показаны линии образующих древесных стволов (лиственницы даурской и ели аянской) и точки поля рассеивания фактических данных, полученных при определении относительных радиусов стволов по их относительной длине.

Фактические значения радиусов стволов в комлевой и вершинной частях имеют наибольшее отклонение от моделируемых линий образующих. Причем отклонения от моделируемой линии образующей колеблются как в сторону увеличения фактического радиуса, так и в сторону его уменьшения.

Зависимости коэффи-

Рис. 8. Поля изменения фактических значений относительных радиусов
и линии моделируемых образующих стволов

циента вариации, характеризующего относительное рассеивание фактических радиусов от расчетных значений, показывают, что максимальное отклонение фактических радиусов от расчетных наблюдается в комлевой и вершинной части ствола (рис. 8).

Аналогичные результаты были получены и другими исследователями (проф. Захаров В.К., проф. Петровский В.С. и др.) при анализе математических моделей образующих древесных стволов, полученных на основе фактических обмеров хлыстов и последующего построения регрессионных зависимостей.

Оценка относительной погрешности между расчетными значениями радиусов, полученными на основе морфометрической модели, и значениями радиусов, полученными на основе регрессионных зависимостей натурных исследований и данных других исследователей, показала, что погрешность морфометрической модели находится в пределах ± 5%, а погрешность между значениями радиусов регрессионных моделей

Рис. 8. Графики изменения
относительное рассеивание
фактических радиусов
от расчетных значений
по относительной длине ствола

несколько больше и составляет диапазон от минус 6 до 9 % для лиственничных стволов и ± 10% для стволов ели аянской. Расхождение в результатах оценки погрешностей может быть объяснено тем, что большинство таблиц сбега получены на основе обмера хлыстов, поступающих на раскряжевку. Регрессионная модель на основе натурных исследований построена на основе данных, полученных при обработке результатов обмера модельных деревьев. Поэтому относительная погрешность между расчетными значениями радиусов, полученным на основе морфометрической модели, и значениями радиусов, полученным на основе регрессионной зависимости по результатам натурных исследований, находится в пределах ± 5%.

Для крупномерных стволов с диаметром на середине длины 30 см максимальное расхождение между значениями радиусов, рассчитанных по морфологической и регрессионным моделям, в абсолютных единицах, определяется в комлевом торце и составляет для лиственницы 3,0 см, для ели – 2,0 см. Для стволов с диаметром на середине длины 14 см максимальное расхождение в аналогичных сечениях ствола составляет 1 см для обеих пород.

На основании проведенных исследований сделан выводу, что предложенная морфометрическая модель образующей ствола дерева дает возможность осуществлять прогнозную оценку типоразмерных характеристик сырья планируемого к переработке.

Поскольку определиться с длиной ствола и его диаметром на середине длины при раскрое хлыста, поступающего на раскряжевку практически невозможно, возникает задача идентификации хлыста соответствующей ступени толщины.

В качестве критерия идентификации хлыста соответствующей ступени толщины ствола предложено использовать сумму квадратов отклонений значений диаметров, полученных в результате замеров, от соответствующих значений, рассчитанных по модели, – .

Натурные исследования хлыстов ели аянской и лиственницы даурской, в процессе которых определяли соответствие расчетных значений диаметров с фактическими, позволили установить, что идентификация типоразмера хлыста с достаточной степенью точности (± 4 %) может быть осуществлена на основании измерения диаметров через 0,05…0,07 от длины хлыста (рис. 9).

Лиственница

Ель

В результате теоретического анализа закономерностей формирования размерно-качественных характеристик древесного сырья предложена модель, в которой бионический закон спирали роста и основополагающий принцип листо-расположения в ботанике – филлотаксис (phyllotaxia), позволяет смоделировать пространственное размещение сучков в лесоматериалах круглых различной вырезки из ствола дерева.

Для определения количества сучков в круглом лесоматериале в производственных условиях были обследованы бревна лиственницы даурской длиной 3,5 м. После обработки данных были получены следующие статистические оценки результатов наблюдений: среднее количество сучков на поверхности вершинных бревен лиственницы даурской составило 29,67 шт.; дисперсия – 98,8; среднее квадратическое отклонение

Рис. 9. Изменение относительной погрешности соответствия диаметров
по длине хлыста

выборки – 9,94; коэффициент вариации – 33,51 %; показатель точности среднего значения – 2,55%.

Вычисления выполнены с имитацией раскроя хлыстов на бревна одинаковой длины, равной длине бревен, обследуемых в производственных условиях (3,5 м). Обработка данных имитационного раскроя дала следующие результаты: среднее количество сучков на поверхности вершинных бревен лиственницы даурской составило 29,92 шт.; дисперсия – 79,12; среднее квадратическое отклонение выборки – 8,89; коэффициент вариации – 29,73 %; показатель точности среднего значения – 2,69%.

На рис. 10 изображен график функции распределения количества сучков в бревнах лиственницы даурской и точки поля рассеивания расчетных и фактических значений количества сучков. Проверка однородности дисперсий по критерию Фишера, позволила установить, что выборки можно отнести к одной генеральной совокупности:

  Fрасч = 1,248 Fтабл = 1,250.

Проверка гипотезы об однородности средних по критерию Стьюдента показала, что средние величины расчетного и фактического значения количества сучков в бревнах лиственницы даурской

Рис. 10. График функции распределения количества сучков
в бревнах лиственницы даурской:

являются однородными и расхождение между ними вызвано случайными ошибками: tрасч = 0,22 < tтабл = 1,96.

Анализ круговых диаграмм распределения сучков в бревнах лиственницы даурской, дал основание полагать, что по окружности сечения круглого лесоматериала сучки располагаются равномерно, и в каждой четверти их количество составляет 7 – 8 штук.

Экспериментальное обследование бревен и обработка полученных данных по содержанию сучков в каждой четверти бревна  дала следующие статистические оценки, соответственно, I четверть :– среднее количество сучков () – 7,22; среднее квадратическое отклонение выборки () – 2,88; коэффициент вариации () – 39,84 %; показатель точности среднего значения
() – 3,98 %; доверительный интервал () – 0,57, II четверть : – = 7,18;
= 2,51; = 35,01 %; = 3,50%, = 0,50, III  четверть : =7,34;
= 2,53; = 34,5 %; = 3,45%, = 0,50, IV четверть : – = 7,04;
= 2,45; = 34,76 %; () – 3,48%, = 0,48.

Проверка однородности дисперсий по критерию Кохрена, позволила установить, что выборки взяты из одной генеральной совокупности:
Gрасч = 0,3066 < Gтабл = 0,31, и сделанное допущение о равномерности распределения сучков в объеме бревна можно считать приемлемым.

Таким образом, проведенные экспериментальные исследования размерно-качественных характеристик древесного сырья подтверждают результаты теоретического анализа, основанного на гипотезе о формировании размерно-качественных параметров древесного ствола, внешнее и внутреннее строения которого создаются в результате структурно-морфологических изменений, подчиняющихся интеграционным законам бионики и закономерностям безразмерных соотношений.

В работе предложен технологический процесс подготовки сырья перед обработкой, включающий: поштучную подачу хлыстов (кряжей) на продольный транспортер; сканирование и определение геометрических характеристик хлыста (кряжа); поперечный раскрой хлыста (кряжа) и сортирование; окорка и оцилиндровывание круглых лесоматериалов (бревен, чураков). С использованием разработанного программного комплекса автоматизированного расчета прогнозной оценки типоразмерной структуры древесного сырья выполнена оценка структуры баланса его объемов при первичной обработке.

Отдельные операции предлагаемого технологического процесса защищены Патентами РФ: №2060880; №2185280; №22341367.

Четвертая глава «Исследования процесса раскроя древесины на пилопродукцию, предназначенную для изготовления клееных брусьев». Проведенные теоретические и экспериментальные исследования по моделированию размерно-качественных характеристик древесного сырья послужили основой для разработки комплекса моделей раскроя пиловочных бревен на заготовки для клееных брусьев.

Выход заготовок во многом зависит от выбора схемы раскроя бревна на доски и от длины зоны потери древесины, которая образуется при вырезке дефектов (в данном случае рассматриваются сучки) и нарезании шипов на торцах заготовок.

Разработанные математические модели и проведенные теоретические исследования раскроя бревен на пилопродукцию, предназначенную для изготовления клееных брусьев, позволили установить, что коэффициент выхода заготовок для склеивания изменяется от 0,73 до 0,97 в зависимости от способа раскроя бревен на доски (рис. 11).

Для проверки полученных математических моделей в части прогнозирования объемного выхода заготовок для клееных брусьев сплошного сечения в производственных условиях, лиственничное пиловочное сырье раскраивали по брусово-развальному способу и составляли паспорта досок для каждого бревна.

Обработка экспериментальных данных, полученных в производственных условиях, позволила установить идентичность расчетных и фактических

Рис. 11. Зависимости коэффициента выхода заготовок из доски, полученной при соответствующем способе раскроя: 1 – развальный способ раскроя; 2 – брусово-развальный способ раскроя с одним брусом; 3 – то же, с двумя брусьями; 4 – то же, с тремя брусьями

параметров формирования заготовок для склеивания брусьев.

Рассмотрение интегральных функций распределения диаметров сучков, изображенных на рис. 12, дают основание констатировать, что в досках лиственницы даурской количество сучков диаметром от 10
до 20 мм составляет около 80 – 90 %, при этом количество сучков диаметром от 10 до 15 мм – около 20 – 30 % .

В результате обработки данных двух выборок, одна из которых была сформирована в результате фактического замера диаметров сучков в досках (I), а вторая – расчетным путем с использованием разработанных моделей (II), получены статистические характеристики, анализ которых привел к следующему основному выводу: сравниваемые

Рис. 12. Графики функции распределения:

1 – экспериментальная; 2 –расчетная

выборки независимы, но при этом проверка однородности средних размеров диаметров сучков указала на их не существенное различие и, следовательно, средние однородны, а расхождение между ними вызвано случайными факторами (tрасч = 0,141 <  tтабл = 1,96).

В результате обработки данных, полученных в результате фактических замеров количества сучков в досках лиственницы даурской и результатов компьютерного моделирования, установлены статистические характеристики по каждой группе данных и построены графики функций распределения количества сучков (рис. 13).

Сравнение соответствующих статистических характеристик выборок рассматриваемых групп данных позволяет констатировать, что расхождение между средними значениями количества сучков в досках не значительно и вызвано различными методами их получения, а сами средние значения однородны (tрасч =0,431 <  tтабл = 1,96).

При этом в производственных условиях не было обнаружено ни одной доски, в которой бы было менее четырех сучков. Доля досок с количеством сучков более восьми штук в одной доске составляет около 90% Доля досок с количеством сучков от 9 до 16 штук в одной доске составляет около 70%.

Рис. 13. Графики функции распределения:

1 – экспериментальная; 2 –расчетная

Установлено, что фактически длина заготовок может изменяться
от 10 до 1900 мм. Но, принимая во внимание, что шипорезное оборудование может нарезать зубчатые шипы на заготовках от 100 до 1000 мм, был построен статистический ряд от 0 до 1000 мм с длиной интервалов равной 100 мм. После обработки статистического ряда была получена функция распределения длины заготовок (рис. 14).

Анализ кривой функции распределения дает основание утверждать, что около 20% отрезков пиломатериалов не могут быть использованы в качестве заготовок для склеивания, т.к. их длина менее 100 мм. Примерно 10% отрезков пиломатериалов имеют длину в интервале от 600 до 1000 мм. Наибольшую долю (около 70 %)

Рис. 14. Функция распределения
длины заготовок

имеют отрезки пиломатериалов длиной от 100 до 600 мм.

В результате статистической обработки данных раскроя досок лиственницы даурской, были получены следующие статистические характеристики: фактическая средняя длина отрезков пиломатериалов 363,9 мм, средняя длина отрезков пиломатериалов, полученная расчетным путем 348,3 мм. Проверкой однородности средних значений длины отрезков пиломатериалов, установлено, что между средним значением длины отрезков пиломатериалов, полученном при раскрое досок и средним значением длины отрезков пиломатериалов, полученном расчетным путем нет значимого различия, т.е. они однородны (tрасч = 0,417 <  tтабл = 1,96).

Таким образом, подтверждена применимость разработанных математических моделей для прогнозирования коэффициента выхода заготовок в производстве клееных брусьев.

Один из возможных подходов к решению задачи по сокращению материалоемкости в производстве клееных брусьев реализуется в технологии изготовления бруса полого сечения. Поскольку брус склеивают из четырех четвертей, поверхности склеивания в нем расположены в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях. При этом наличие полости в центре бруса делает площадь склеивания прерывистой, состоящей из продольных полос. Здесь, говоря о рациональном использовании древесного материала при производстве клееного бруса, следует помнить об обеспечении прочностных показателей.

Теоретические расчеты, основанные на предположении о равенстве моментов сопротивления полого и сплошного брусьев, показали, что сравниваемые брусья будут равнопрочны при условии, когда площадь склеивания четвертей в полом брусе больше или равна .

Расчеты подтверждены результатами испытаний (рис. 15).

Среднее относительное отклонение предела прочности при изгибе бруса полого сечения, имеющего ширину полуплощади склеивания равную , от бруса сплошного сечения составляет 2,5 %.

Для определения требуемого диаметра оцилиндрованного бревна, воспользуемся схемой, изображенной на рис. 16.

Рис. 15. Зависимость относительной величины
предела прочности при изгибе от
относительной величины полуплощади склеивания

Общий припуск на обработку четверти, с учетом пропила шириной s, составляет

.                (26)

где – общий припуск на обработку четверти, включающий припуск на усушку, припуск на обработку четверти перед склеиванием и припуск на обработку склеенного бруса

Выполненные исследования позволили определить уравнение связи между поперечными размерами полого

Рис. 16. Схема к расчету диаметров оцилиндрованных бревен,
предназначенных для раскроя
на четверти

бруса, припусками на обработку и диаметром оцилиндрованного бревна:

.                (27)

В пятой главе «Исследование объемно-качественной структуры сырья и обоснование норм его расхода при формировании клееных материалов из шпона» – приведены результаты исследований по установлению влияния размерно-качественных характеристик исходного сырья на объемно-качественные показатели фанеры.

Размерно-качественная группа исходного сырья формируется на основе трех показателей: диаметр чурака и расстояние от комля ствола до вершинного диаметра выкраиваемого из него чурака, коэффициент формы.

Коэффициент объемного выхода полноформатного шпона i-й толщины из фанерного сырья j-й размерно-качественной группы можно определить следующим образом:

,                                (28)

где Sшi – толщина шпона;

bш – ширина шпона;

dчj – диаметр оцилиндрованного чурака;

nш – количество полноформатных листов шпона, получаемых из чурака;

Кфj – коэффициент формы чурака.

Для оценки потенциальной возможности выхода шпона высших сортов (Ех, Iх и IIх) предварительно было сделано допущение об отсутствии перепадов сортности, вызванных дефектами обработки. Принятое допущение позволило установить влияние места вырезки чурака из ствола дерева на качественный выход шпона.

Зависимости, определяющие влияние породы и места вырезки чурака из ствола дерева на коэффициент сортового выхода шпона показаны на рис. 17.

Потенциальная воз-можность выхода шпона высших сортов (Ех, Iх и IIх) может быть оценена коэффициентом выхода шпона k-го сорта, i-й толщины из фанерного сырья j-й размерно-качественной группы определяется равенством

Рис. 17. Зависимость качественного
выхода шпона от  породы
и места вырезки чурака из ствола дерева

.                                        (29)

Фактический выход сухого шпона реально ниже, вследствие перепадов сортности, и будет определяться соответствующими равенствами:

,                                (30)

,                        (31)

,        (32)

,                                (33)

,                                (34)

где – коэффициент перепада объема шпона из сорта в сорт .

Анализ диаграммы сортового выхода шпона (рис. 18) позволяет сделать вывод о том, что объемный выход шпона высшего сорта (Ех) из лиственничного сырья примерно на 10 % больше, чем из елового и пихтового сырья. При этом, выход шпона сорта Ех из елового сырья в 2,5 раза больше чем из пихтового.

Для обеспечения максимизации выпуска фанеры высших сортов следует технологический процесс организовывать таким образом, чтобы было обеспечено производство комбинированной фанеры, в которой на лицевые слои необходимо использовать шпон из лиственничного сырья. При раскрое стволов на чураки возникает необходимость определять воз-можное соотношение сортов

Рис. 18. Диаграмма сортового выхода шпона из сырья
с учетом перепадов сортности

шпона, получаемого из сырья  определенной размерно-качественной группы.Показателем, характеризующим вероятное соотношение сортов шпона, может служить средний коэффициент сортности:

,                (35)

где – сортовой коэффициент шпона.

Зависимости, изображенные на рис. 19, иллюстрируют, что средний коэффициент сортности шпона из чураков лиственницы, выкроенных из первых 4-х долей ствола, в 1,5 … 2 раза превышает коэффициент сортности шпона из аналогичных чураков ели и пихты.

Коэффициенты сорт-ности шпона из чураков, полученных при раскрое долей ствола в интервале от 0,4 до 0,6 , имеют незначительное расхождение (не более 2 %) для исследуемых пород. В интервале первых трех долей ствола лиственницы даурской средний коэффициент сортности шпона превышает сортовой коэффициент шпона сорта Ix (значение 2,4), что указывает на целесообразность производства

Рис. 19. Зависимость среднего коэффициента
сортности шпона от  породы
и места вырезки чурака из ствола дерева

шпона для лицевых слоев фанеры из чураков, выкраиваемых из первых трех долей ствола.

На основе проведенных исследований разработаны алгоритм и программный комплекс, позволяющий выполнять прогнозную оценку объемно-качественного выхода шпона из имеющегося фанерного сырья.

Наличие прогноза выхода шпона важно, если товарной продукцией предприятия является лущенный шпон. Если же предприятие выпускает фанеру, то для обеспечения выпуска заданного ассортимента необходимы удельные расходы шпона по каждому виду продукции от сырья до готовой фанеры.

Шестая глава «Оптимизация производственной программы процессов обработки древесного сырья при формировании клееных материалов» – посвящена описанию результатов моделирования и решения задачи оптимального распределения древесного сырья по видам производств, выпускающих как клееные материалы на основе цельной древесины, так и плитные материалы на основе измельченной древесины. Такое решение обусловлено необходимостью использования балансовой древесины, образующейся при раскрое хлыстов, и утилизацией отходов от производств клееных материалов на основе цельной древесины.

Обозначив потоки сырья, продукции, отходов и безвозвратных потерь в виде векторов X, Y, F и D, соответственно, получены уравнения баланса древесного сырья при переработке, которое в векторно-матричной форме имеет вид

Х = Х(А + С + Р),                                                        (36)

Y = X ⋅ A;  F = X ⋅ C;  D = X ⋅ P,                                (37)

где , , – матрицы коэффициентов соответствующих размерностей.

Коэффициенты agk задают значения удельных выходов продукции
g-го типоразмера из сырья k-й размерно-качественной группы. Коэффициенты сgоk учитывают потери древесины в отходы o-го вида при переработке сырья k-й размерно-качественной группы на продукцию g-го типоразмера.

Система линейных алгебраических уравнений, описывающая баланс сырья, имеет вид:

,  (38)

где – объем товарной продукции j-го вида, выпускаемой i-м производством из первичного сырья,; – объем товарной продукции j-го вида, получаемой при обработке промежуточной продукции,; – объем товарной продукции j-го вида, получаемой при переработке вторичного сырья;
– объем первичного сырья k-го типоразмера, предназначенный для выпуска товарной продукции i-м производством за период времени t;
– объем первичного сырья k-го типоразмера, планируемый к обработке в период времени t; – коэффициент выхода j-го вида товарной продукции, выпускаемой i-м производством, при переработке первичного сырья k-го типоразмера; – коэффициент выхода j-го вида товарной продукции, выпускаемой i-м производством, при переработке промежуточной продукции r-го типоразмера; – коэффициент выхода промежуточной продукции r-го типоразмера, выпускаемой i-м производством, при обработке первичного сырья k-го типоразмера; – коэффициент выхода j-го вида товарной продукции, выпускаемой i-м производством, при переработке вторичного сырья o-го вида; – коэффициент образования вторичного сырья o-го вида, при обработке первичного сырья k-го типоразмера на продукцию j-го вида i-м производством; – коэффициент образования вторичного сырья o-го вида, при переработке промежуточной продукции r-го типоразмера на продукцию j-го вида i-м производством; – общий объем первичного древесного сырья, планируемый к обработке; – общий объем промежуточной продукции r-го типоразмера, производимой за период времени t; – объем промежуточной продукции r-го типоразмера, предназначенный для выпуска товарной продукции i-м производством за период времени t; – общий объем вторичного сырья o-го вида, образующийся за период времени t; – объем вторичного сырья o-го вида, предназначенный для выпуска продукции i-м производством за период времени t; n – количество производств, входящих в комплексное деревообрабатывающее предприятие; J – количество видов товарной продукции; K – количество типоразмеров первичного сырья; R – количество типоразмеров промежуточной продукции; О – количество видов вторичного сырья; t – рассматриваемый период времени работы предприятия, месяц, квартал, год.

Полагая, что главной целью ПЭС является обеспечение требуемой прибыльности производства, целевая функция модели оптимального распределения древесного сырья между производствами комплексного деревообрабатывающего предприятия сформулирована в следующем виде:

,        (39)

где – средневзвешенная цена единицы товарной продукции j-го вида, выпускаемой i-м производством за период времени t; – средневзвешенные полные переменные затраты на единицу товарной продукции j-го вида, выпускаемой i-м производством за период времени t; – объем товарной продукции j-го вида, выпускаемой i-м производством из древесного сырья α-го вида; – установленная мощность по сырью i-го производства за период времени t; – установленная мощность по сырью комплексного деревообрабатывающего предприятия за период времени t; – полные условно-постоянные затраты на весь объем товарной продукции, выпускаемой комплексным предприятием за период времени t.

Введя необходимые ограничения, была осуществлена компьютерная реализация модели, которая позволила установить зависимости, характеризующие изменение прибыли ПЭС от объемов обрабатываемого древесного сырья. Наряду со значениями общей прибыли предприятия, были получены значения прибылей по каждому виду производства, их загрузка и обеспечение сырьем.

Характер зависимостей загрузки производств от объема сырья, имеющегося в распоряжении предприятия (рис. 20), указывает на то, что в первую очередь сырьем обеспечиваются производства, дающие большую прибыль предприятию (лесопильное и фанерное). Затем производство древесностружечных плит. Причем интенсивность загрузки производства древесностружечных плит  возрастает по мере обеспечения 100 %-й загрузки лесопильного и фанерного производств. После обеспечения загрузки производства древесно-стружечных плит на уровне 95 % начинается подача сырья производству древесно-волокнистых плит. Установлено также, что загрузка производ-

ства древесно-волокнистых плит осуществляется за счет перераспределения объема балансов, образующихся при раскрое хлыстов.

Анализ результатов, полученных при реализации модели, позволил установить «пороговый» объем сырья в хлыстах, который необходим леозаготовительно-деревооб-рабатывающему предприятию для осуществления глубокой обработки древесного сырья (350 тыс. м3).

Рис. 20. Зависимости загрузки производств
от объема сырья:

1 – лесопильное производство; 2 – фанерное;

3 – производство ДСтП; 4 – производство ДВП

При данном объеме перерабатываемого сырья обеспечивается 90 – 100 % загрузки производств, дающих наибольшую прибыль предприятию (лесопиление, производство фанеры и производство ДСтП).

Линейчатая диаграмма (рис. 21), иллюстрирует характер распределения древесного сырья по видам производств.

Анализ диаграммы показал, что при увеличении объема сырья в хлыстах до полной загрузки предприятия, пиловочное сырье 3 сорта всех диаметров распределяется между плитными производствами, пиловочное сырье 2 сорта диаметрами 14–24 см в объемах до 90 % также направляется в плитное производство, а также до 45 % пиловочного сырья 1 сорта этой же группы диаметров.

Рис.21. Линейчатая диаграмма распределения лесоматериалов круглых
по видам производств

Всё имеющееся в наличии сырьё направляется в обработку для производства тех видов продукции, для которых использование балансной зоны хлыстов является не рациональным и даже не приемлемым (например, производство фанеры). Производство древесно-стружечных плит, в данном случае, полностью удовлетворено в объемах сырья за счет балансовой древесины и отходов от лесопильного и фанерного производств. Такое решение задачи оптимизации глубокой обработки древесного сырья является обоснованным как с точки зрения формальной логики, так и логики реального производства. Поскольку дальнейшее увеличение объемов обрабатываемого сырья, хотя и приводит к росту прибыли и обеспечению загрузки производства древесно-волокнистых плит, но предполагает вовлечение в плитные производства объемов пиловочного сырья. Данное положение считать рациональным вряд ли обоснованно.

Полученное решение задачи для условия полной загрузки предприятия сырьем указывает на то, что размещение двух плитных производств в рамках одного предприятия не является рациональным.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований получены следующие выводы и результаты:

  1. Осуществлено решение научно-технической проблемы повышения эффективности использования древесного сырья, имеющей важное хозяйственное значение для деревообрабатывающей промышленности, предусматривающее формирование древесных материалов при производстве клееной продукции из цельной древесины с учетом морфометрических характеристик исходного сырья. Эффективность решения обеспечивается научно-аргументированным подходом в предварительной оценке качества исходного сырья и выбора технологических параметров процессов формирования древесных материалов.
  2. Выполненный теоретический анализ закономерностей формирования размерно-качественных характеристик древесного сырья дал возможность разработать структурно-морфологическую модель ствола дерева, построенную на основе законов бионики и закономерностей безразмерных соотношений, адекватно отражающую систему координат основных анатомических точек и линий наполнения формы и структуры круглых лесоматериалов.
  3. Проведено расчетно-теоретическое обоснование использования принципа бионического формообразования при построении математической модели образующей ствола дерева, интегрирующей его структурную целостность, рассматриваемую как совокупность трех составляющих: в нижней части – образующая конуса устойчивости, в средней части ствола дерева образующая формируется за счет нарастания конуса устойчивости на конус роста, формируя участок окклюзии, – участок отмирания и зарастания частей ветвей, вершинная часть формируется за счет роста вверх и закручивания спирали роста. Корректность предлагаемого подхода к построению моделей образующих древесных стволов хвойных пород подтверждается морфометрическими исследованиями. Погрешность морфометрической модели находится в пределах ± 5%.
  4. Анализ формирования размерных и количественных показателей основного природного порока древесины ствола дерева (сучки), основанный на синтезе морфологических и структурных признаков его стволовой части, позволил построить модели, на основе которых можно прогнозировать средний размер и количество сучков в круглом лесоматериале, выкроенном из любой части ствола.
  5. Разработана методика и получены расчетные формулы для осуществления прогнозной оценки типоразмерной структуры лесоматериалов круглых, получаемых при раскрое стволов древостоя, предназначенного в переработку, а так же из отдельно взятого хлыста, поступающего на раскряжевку, на основе его идентификации.
  6. На основе использования коэффициента формы круглых лесоматериалов предложен методических подход к оценке их технологической пригодности, который позволяет прогнозировать возможные объемы отходов древесины и коры в процессе подготовки древесного сырья к обработке, причем эта оценка может быть осуществлена на этапе раскроя хлыстов. Предложенный подход определения объемов древесных отходов (вторичных древесных ресурсов) и коры позволил установить, что средневзвешенный объем коры по всей группе раскраиваемых хлыстов с учетом их распределения по диаметрам составил в насыпном объеме около 33 %, а насыпной объем измельченной древесины около 64 % от объема перерабатываемого сырья. Суммарный насыпной объем измельченной древесной массы сопоставим с объемом поставляемого в переработку древесного сырья (около 97 %).
  7. Осуществлена постановка и решение задачи оптимального раскроя пиловочного сырья при производстве клееных брусьев и предложены варианты схем раскроя бревен на пиломатериалы, обеспечивающие максимизацию выхода заготовок для клееных брусьев. Получены аналитические выражения для определения распиловочных размеров пиломатериалов при симметричном и несимметричном поставах раскроя бревен на доски и четверти. Выведено уравнение связи между диаметром оцилиндрованного бревна и размерами получаемых пиломатериалов, которое позволяет определить схему раскроя бревна. Выбор схемы раскроя бревна на пиломатериалы, обеспечивающей максимальный коэффициент выхода досок полной длины, может быть определен произведением коэффициента выхода пиломатериалов из цилиндрического бревна и коэффициента формы бревна.
  8. Разработан способ переработки бревен (Пат. 2185280 Российская Федерация МПК7 В 27 В 1/00 Способ переработки бревен) и конструкция пресса (Пат. 22284264 Российская Федерация МПК7 В 27 М 1/02 Пресс для склеивания бруса) для получения клееных брусьев полого сечения. При производственных испытаниях предложенной технологии изготовления брусьев полого сечения и экспериментального образца пресса подтверждена эффективность предлагаемых решений. Расчетный экономический эффект от внедрения технологии производства пустотелого бруса из тонкомерного древесного сырья, с использованием специально спроектированного прессового оборудования, составил 450 000 руб./год.
  9. Математические модели прогнозирования средних размеров и количества сучков в круглом лесоматериале и полученные расчетные формулы по определению количества и размеров сучков в пиломатериалах дают возможность оценки коэффициента выхода заготовок для изготовления клееных брусьев. Установлено, что коэффициент выхода заготовок колеблется в интервале от 0,73 до 0,97 в зависимости от способа раскроя бревна. При этом длина пиленых заготовок, полученная в результате расчета, составила 348,3 мм, а фактическая – полученная при раскрое в производственных условиях – 363,9 мм. Проверка статистической гипотезы показала, что расчетное и фактическое значение средней длины заготовок однородны.
  10. Разработанные и предлагаемые технологические решения по подготовке, раскрою пиловочного сырья  и обработки пиломатериалов для изготовления клееных брусьев, с учетом морфометрических характеристик круглых лесоматериалов, обеспечивают экономию древесины в объеме 0,08 м3  на 1 м3 произведенного бруса. Расчетное значение снижения себестоимости производства спецификационных пиломатериалов для изготовления 1 м3 клееного бруса составляет 127,1 руб./м3.
  11. На основе схемы процесса последовательных преобразований размерно-качественного состояния древесины при производстве фанеры выполнена постановка задачи и построена математическая модель оптимального раскроя и обработки древесного сырья в производстве клееных материалов на основе лущеного шпона.
  12. Определены зависимости объемного и качественного выхода шпона от размерно-качественных характеристик фанерного сырья. Установлено влияние породы древесины на коэффициент сортности шпона: средний коэффициент сортности шпона из чураков лиственницы, выкроенных из первых 4-х долей ствола, в 1,5 … 2 раза превышает коэффициент сортности шпона из аналогичных (по месту вырезки из ствола) чураков ели и пихты.
  13. Определен критерий и разработана оптимизационная математическая модель, использование которой дает возможность оценивать эффективность функционирования деревообрабатывающих производств, входящих в технологически интегрированное предприятие, и эффективность предприятия в целом.
  14. Анализ результатов решения оптимизационной математической модели позволил установить «точку безубыточности» по объему перерабатываемого сырья  в хлыстах (350 тыс. м3), который необходим комплексному предприятию для осуществления глубокой обработки древесного сырья.
  15. На основе выполненных исследований разработаны алгоритмы и созданы три программных комплекса, зарегистрированных Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам и внесенных в Реестр программ для ЭВМ: программный комплекс автоматизированного расчета прогнозной оценки объемов древесного сырья при первичном раскрое основных хвойных пород Дальневосточного региона; программный комплекс автоматизированного расчета идентификации и раскроя круглых лесоматериалов и программный комплекс автоматизированного расчета оптимальной толщины и объемного выхода шпона из круглых лесоматериалов.
  16. Данные промышленных проверок результатов проведенных исследований подтверждают обоснованность выдвинутых гипотез и достоверность выводов и рекомендаций, а экономическая значимость полученных результатов подтверждена их апробацией и внедрением в производство.

Основное содержание диссертации

опубликовано в следующих работах

В изданиях, рекомендованных ВАК России

  1. Выводцев Н.В. Взаимосвязь морфологии древесного ствола с товарной структурой древостоя [Текст] / Н. В. Выводцев, С. П. Исаев // Лесное хозяйство, 2003. – № 6. – С. 24 – 26.
  2. Выводцев Н. В. Пути эффективного использования лесосечного фонда [Текст] / Н. В. Выводцев, С. П. Исаев // Лесное хозяйство, 2004. – № 3. –
    С. 28–30.
  3. Исаев С.П. Оценка технологической пригодности круглых лесоматериалов [Текст] / С.П. Исаев // Известия вузов. Лесной журнал. – 2005. – №1-2. – С. 55 – 59.
  4. Исаев С.П. Аналитическое решение задачи базирования круглых лесоматериалов перед обработкой [Текст] / С.П. Исаев // Известия вузов. Лесной журнал. – 2005. – № 6. – С. 74 – 78.
  5. Выводцев Н.В. Пути организации технологической интеграции отраслей лесного комплекса [Текст] / Н. В. Выводцев, С. П. Исаев // Лесное хозяйство, 2006. – № 3. – С. 12 – 15.
  6. Исаев С.П. Автоматизация расчета прогнозной оценки объемов древесного сырья  при его первичной обработке [Текст] / С.П. Исаев // Деревообрабатывающая промышленность. – 2008. – № 2. – С. 5 – 7.
  7. Руденок В.Я. Оптимальная конструкция клееного полого бруса и пресс для его изготовления [Текст] / В.Я. Руденок, С.П. Исаев, О.И. Бегунков,
    Я.В. Руденок // Деревообрабатывающая промышленность. 2008. – № 5. –

С. 17 – 19.

  1. Исаев С.П. Совершенствование оборудования и технологии подготовки листов шпона к склеиванию [Текст] / С.П. Исаев // Справочник. Инженерный журнал.– 2008. – № 10(139). – С. 40 – 42
  2. Исаев С.П. Идентификация древесного сырья и установление оптимальной схемы его раскроя [Текст] / С.П. Исаев // Деревообрабатывающая промышленность. – 2008. – № 6. – С. 12 – 14.
  3.   Исаев С.П. Синтез внешних морфометрических характеристик ствола дерева  и его внутренней структуры  [Текст] / С.П. Исаев // Изв. СПбЛТА. – Вып. 186. – 2009. – С. 78 – 84.

Авторские свидетельства и патенты на изобретения

  1. Пат. 2060880 Российская Федерация МПК6 В 27 L 5/06 Способ подготовки фанерного сырья перед лущением [Текст] / Исаев С.П. ; заявитель и патентообладатель Хабар. гос. техн. ун-т. № 94015062/15 ; заявл. 25.04.94 ; опубл. 27.05.1996, Бюл. № 15. – 3 с.
  2. Пат. 2185280 Российская Федерация МПК7 В 27 В 1/00 Способ переработки бревен [Текст] / Исаев С.П. ; заявитель и патентообладатель Хабар. гос. техн. ун-т. № 2001100811/13 ; заявл. 09.01.01 ; опубл. 20.07.2002, Бюл. № 20. – 3 с. : ил.
  3. Пат. 22284264 Российская Федерация МПК7 В 27 М 1/02 Пресс для склеивания бруса [Текст] / Руденок В.Я., Бегунков О.И., Исаев С.П., Тупицын В.П., Шкутко В.В., Руденок Я.В. ; заявитель и патентообладатель Хабар. гос. техн. ун-т. № 2005107961/12 ; заявл. 21.03.05 ; опубл. 27.09.2006,
    Бюл. № 27. – 8 с.: ил.
  4. А.с. № 1430271 СССР, МКИ4 В 27G 11/00, B 27 D 5/00. Устройство для нанесения клея на листы шпона [Текст] / В.Т. Саенко, С.П. Исаев (СССР). – № 4241651/29-15 ; заявл. 08.05.87 ; опубл. 15.10.88, Бюл. № 38. – 2 с.: ил.
  5. Пат. 2080247 Российская Федерация МПК6 В 27 D 1/04,
    B 27 G 11/00, B 05 D 7/08, C 09 J 5/00 Способ изготовления фанеры [Текст] / Исаев С.П. ; заявитель и патентообладатель Хабар. гос. техн. ун-т.
    № 95113676/04 ; заявл. 31.07.95 ; опубл. 27.05.1997, Бюл. № 15. – 3 с.: ил.
  6. Пат. 22329137 Российская Федерация МПК7 В 27 В 1/00 Способ распиловки бревен [Текст] / Руденок В.Я., Тупицын В.П., Исаев С.П., Бегунков О.И., Шкутко В.В., Руденок Я.В. ; заявитель и патентообладатель Тихоокенаск. гос. ун-т, ООО «Дальтехнодрев». № 2006119065/03 ; заявл. 11.05.06 ; опубл. 20.12.2007, Бюл. № 20. – 4 с.:
  7. Пат. 2128114 Российская Федерация МПК6 В 27 М 3/04 Способ изготовления паркетных досок [Текст] / Исаев С.П. , Саенко В.Т., Бегунков О.И.; заявитель и патентообладатель Хабар. гос. техн. ун-т. № 97109685/13 ; заявл. 10.06.97 ; опубл. 27.03.1999, Бюл. № 9. – 3 с.: ил.
  8. Пат. 2341367 Российская Федерация МПК7 В 27 В 1/00 Способ переработки фанерного сырья [Текст] / Исаев С.П. ; заявитель и патентообладатель Тихоокенаск. гос. ун-т. № 2007106676/03 ; заявл. 21.02.07 ; опубл. 20.12.2008, Бюл. № 35. – 3 с.: ил.

В прочих изданиях

  1. Исаев С.П. Технологическая интеграция лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств [Текст] / С. П. Исаев. – Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2006. – 185 с. – ISBN 5-7389-0501-6.
  2. Использование низкотоварной древесины и отходов лесопромышленного производства: Практическое руководство [Текст] / Под ред.
    В. В. Шкутко. – Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2003. – 132 с.
  3. Исаев С.П. Выбор рациональных поперечных размеров полого бруса прямоугольного сечения [Текст] / С.П. Исаев // Химико-лесной комплекс – проблемы и решения. Сб. статей по мат. Всероссийской научно-практ. конф. – Красноярск: СибГТУ, 2001, том 1. С. 271 – 273.
  4. Исаев С.П. Выбор критерия оптимальности комплексной переработки древесного сырья [Текст] / С.П. Исаев // Комплексное использование древесины при производстве композиционных материалов. Научн.тр. – Вып.317 – М: МГУЛ 2002, С. 58 – 62.
  5. Исаев С.П. Коэффициент формы сортиментов – один из критериев рационального раскроя хлыстов [Текст] / С.П. Исаев // Лесной комплекс: состояние и перспективы развития: Сб. науч. тр. Брянск. гос. инженерно-технолог. академ. – Вып. 4.– Брянск, 2002. –, С. 44 – 47.
  6. Исаев С.П. О соответствии между сортиментацией древостоев и факическим выходом сортиментов [Текст] / С.П. Исаев // Химико-лесной комплекс – проблемы и решения. Сб. статей по мат. Всероссийской научно-практ. конф. Том 1. – Красноярск: СибГТУ, 2002. – С. 13 – 17.
  7. Исаев С.П. Определение размерных характеристик сортимента в зависимости от места его вырезки из хлыста [Текст] / С.П. Исаев // Лесной комплекс: состояние и перспективы развития: Сб. науч. тр. Брянск. гос. инженерно-технолог. академ. – Вып. 4. – Брянск, 2002. – С. 40 – 44.
  8. Исаев С.П. Определение типоразмерной структуры древостоя, предназначенного для переработки [Текст] / С.П. Исаев // Химико-лесной комплекс – проблемы и решения. Сб. статей по мат. Всероссийской научно-практ. конф. Том 1. – Красноярск: СибГТУ, 2002. – С. 25 – 29.
  9. Исаев С.П. Формализация общей задачи оптимизации рациональной и комплексной переработки древесного сырья [Текст] / С.П. Исаев // Комплексное использование древесины при производстве композиционных материалов. Научн.тр. – Вып.321  – М: МГУЛ 2002. – С. 71 – 79.
  10. Исаев С. П. Определение объемно-размерных характеристик хлыста в растущем дереве [Текст] / С.П. Исаев // Лесной комплекс: состояние и перспективы развития: Сб. науч. тр. Брянск. гос. инженерно-технолог. академ. – Вып. 6. – Брянск, 2003. – С. 13 – 17.
  11. Исаев С. П. Поиск базисных решений при оптимизации схем раскроя хлыстов  [Текст] / С.П. Исаев // Лесной комплекс: состояние и перспективы развития: Сб. науч. тр. Брянск. гос. инженерно-технолог. академ. –
    Вып. 6. – Брянск, 2003. – С. 17 – 21.
  12. Исаев С.П. Прогнозирование качества сортиментов при раскраивании хлыста  [Текст] / С.П. Исаев // Актуальные проблемы лесного комплекса: Сб. науч. тр. Брянск. гос. инженерно-технолог. академ. Вып. 7. – Брянск, 2003. – С. 108 – 113.
  13. Исаев С.П. Способ переработки бревен  [Текст] / С.П. Исаев // Изобретатели машиностроению. – 2004. – №2. – С. 3.
  14. Сергей П. Исаев. Повышение прочности фанеры технологическим способом  [Текст] / Сергей П. Исаев, Ян Седлячик, Марек Яблонски, Андрей Старецки // Annals Of Warsaw Agricultural University/ Forestry and Wood Technology. № 58, Warsaw, 2006. – p. 354 – 358.
  15. Isaev, S.P. Rational utilization of wood at the production of glued beams // XVIIIth  International Sympozium «Adhesives in Woodworking Industry». Zvolen, 2007. – p. 205 – 209 .
  16. Исаев С.П. Структура баланса объемов древесного сырья при его подготовке перед обработкой [Текст] / С.П. Исаев // Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века. Труды III международного евразийского симпозиума / Под научной ред. В.Г. Новоселова. – Екатеринбург, 2008. – С. 59-62.

Свидетельства об официальной регистрации
программ для ЭВМ

  1. Исаев С.П., Ганцев А.Ю. Программный комплекс автоматизированного расчета прогнозной оценки типоразмерной структуры древесного сырья при его первичной обработке: «MX WOOD WORK 1.0». Свидетельство об официальной регистрации в Реестре программ для ЭВМ № 2007611659. Зарегистрировано 20.04.07.
  2. Исаев С.П., Левинков Е.В. Программный комплекс автоматизированного расчета идентификации и раскроя круглых лесоматери-
    алов: «ICWL 1.0».Свидетельство об официальной регистрации в Реестре программ для ЭВМ № 2007611659. Зарегистрировано 20.04.07.
  3. Исаев С.П., Дьячков С.Ю. Программный комплекс автоматизированного расчета оптимальной толщины и объемного выхода шпона из круглых лесоматериалов «WPW 1.0». Свидетельство об официальной регистрации в Реестре программ для ЭВМ № 2008610339. Зарегистрировано 30.05.08.

Просим принять участие в работе диссертационного Совета Д 212.220.03 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5,
Лесотехническая государственная академия, Ученый совет.

ИСАЕВ СЕРГЕЙ ПЕТРОВИЧ

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать  с оригинал-макета  .
Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная.

Уcл. печ. л. 2,4 . Тираж 100 экз. Заказ .

Санкт-Петербургская лесотехническая академия

Издательско-полиграфический отдел СПбЛТА

194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5







© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.