УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛЕЖЕНИЯ ЗА ПРИРОСТОМ ДИАМЕТРА СТВОЛА ДЕРЕВА

Полезная модель относится к измерительным приборам, в частности к приборам для измерения прироста диаметра ствола дерева, и может быть использована в лесном и лесопарковом хозяйстве для наблюдения за ходом роста деревьев.
Известен прибор для измерения диаметра ствола по дуге окружности ствола (описание к полезной модели RU 188361, опубликовано 09.04.2019), включающий мерную вилку с обеими поворотными ножками, соединенными тросиком, при этом, на мерной вилке установлена рукоятка, на которой с помощью оси закреплен рычаг, соединенный с мерной лентой, прикрепленной через кольцо к тросику, в верхней части рукоятки установлен указатель, показывающий на мерной ленте диаметр ствола.
Недостатком известного прибора для измерения диаметра ствола по дуге окружности ствола является неудобство его использования для слежения за скоростью прироста древесины во времени. Это обусловлено тем, что данный прибор не может быть закреплен на дереве и каждый раз для измерения диаметра ствола дерева, через определенные промежутки времени, требуется его установка с последующим снятием. При этом для получения объективной картины прироста диаметра ствола дерева при каждом измерении, проводимом через определенные промежутки времени, необходимо устанавливать прибор на тоже самое место. Еще один недостаток связан с тем, что для получения объективной картины требуется снятие показаний как минимум в трех позициях через 120 градусов с последующим вычислением среднего значения, что существенно увеличивает трудоемкость работ.
Известен прибор для дистанционного измерения диаметра ствола растущего дерева (описание к полезной модели RU 143336, опубликовано 20.07.2014) который содержит шарнирную мерную вилку, снабжен шестом с кронштейном для крепления мерной вилки, измерительным тросом, прикрепленным через кольцо к тросику, соединяющему обе ножки мерной вилки, сделанными поворотными. В нижней части шеста установлена шкала диаметров, по которой считывается диаметр дерева на измеряемой высоте с помощью указателя, закрепленного на измерительном тросе, например, металлическом. Выполнение обеих ножек мерной вилки поворотными повышает точность измерения, так как при измерении диаметров ствола учитывается отклонение обоих ножек мерной вилки.
Недостатком известного прибора для дистанционного измерения диаметра ствола растущего дерева является неудобство его использования для слежения за скоростью прироста древесины во времени. Это обусловлено тем, что данный прибор не может быть закреплен на дереве и каждый раз для измерения диаметра ствола дерева, через определенные промежутки времени, требуется его установка с последующим снятием. При этом для получения объективной картины прироста диаметра ствола дерева при каждом измерении, проводимом через определенные промежутки времени, необходимо устанавливать прибор на тоже самое место. Еще один недостаток связан с тем, что для получения объективной картины требуется снятие показаний как минимум в трех позициях через 120 градусов с последующим вычислением среднего значения, что существенно увеличивает трудоемкость работ.
2
Известен датчик для мониторинга растущих деревьев дендрометр De-1 [DE-1M-DE-1-M-Dendrometer-Datasheet.pdf - Электронный ресурс. - Режим доступа: http://phyto-sensor.com/docs/DE-1M-Dendrometer-Datasheet.pdf. Дата обращения: 06.03.2022], включающий корпус с трансформаторным датчиком (LVDT) линейных перемещений, который установлен на стержне, имеющем винтовую нарезку с одной стороны. Датчик линейных перемещений оснащен подпружиненным подвижным штоком. Работает известный дендромер следующим образом. На деревьях с грубой корой необходимо соскоблить наружный слой коры до камбия на участке с размерами 6×5 см. Необходимо в стволе просверлить отверстие диаметром 3,3-3,5 мм на глубину от 3 до 9 см. В данное отверстие ввинчивается стержень с винтовой нарезкой дентромера. Затем устанавливается датчик линейных перемещений таким образом, чтобы его подпружиненный шток касался ствола. Датчик линейных перемещений кабелем связан с электронной вычислительной машиной (ЭВМ) на которой посредством использования специализированной программы расшифровываются его данные.
Недостатком известного дендромера является сложность его установки на стволах деревьев, связанная с необходимостью зачистки площадки под установку от коры, а также сверлением в стволе дерева отверстия. Данные операции кроме повышения трудоемкости работ по установке датчика еще ведут к неизбежному механическому повреждению ствола дерева. Кроме того, данный датчик рассчитан на измерение суточного прироста древесины и способе определять данную величину в очень узком диапазоне, определяемом микрометрами, что делает его непригодным для использования при длительном наблюдении за приростом ствола дерева, который измеряется сантиметрами.
Еще одним недостатком рассмотренных аналогов является то, что они производят измерение диаметра только в одном направлении, а как известно образующая ствола дерева не носит характер абсолютно цилиндрической поверхности, в результате чего для установления точного значения диаметра ствола приходится проводить измерение как минимум в трех направлениях под углом 120 градусов с последующим вычислением среднего значения, что существенно увеличивает трудоемкость работ.
Наиболее близким по своей сущности и взятым за прототип является измеритель диаметров-полнотомер (описание к полезной модели RU 201572, заявлено 26.08.2020, опубликовано 22.12.2020) включающий в себя корпус, измерительную ленту, фиксатор измерительной ленты.
Недостаток известного измерителя диаметров-полнотомера заключается в том, что конструкция не предусматривает его крепление к стволу дерева, поэтому каждый раз проводя измерение ствола дерева нужно установить устройство на тоже самое место, что и при проведении предыдущего измерения, а по прошествии времени и с учетом изменения анатомических характеристик ствола высока вероятность установки прибора со смещением относительно предшествующего места измерения. Определение значения диаметра ствола дерева осуществляется исследователем путем визуального наблюдения за показаниями измерительной шкалы, следовательно, во-первых, возникает вероятность возникновения ошибки измерения при значении измеряемого диаметра, находящегося между соседними делениями шкалы ленты, в зависимости от того в какую сторону исследователь округлит значение, во-вторых, данное устройство непригодно для проведения замеров на высоте выше роста исследователя. Необходимость постоянного разматывания измерительной ленты, обхвата ею измеряемого ствола дерева и последующего сматывания ленты ведет к увеличению трудоемкости работ при проведении многократных измерений одного и того же ствола дерева во времени.
Технический результат устройства для слежения за приростом диаметра ствола дерева заключается в снижении трудоемкости работ при длительном наблюдении за приростом диаметра ствола дерева и обеспечении высокой точности данных измерений.
Достигается технический результат тем, что в устройстве для слежения за приростом диаметра ствола дерева, включающем корпус, измерительную ленту, на наружной поверхности корпуса выполнена опорная лапа с закрепленным на ней хомутом, внутри корпуса на одном горизонтальном уровне установлены две катушки, одна из катушек смонтирована на поворотной ручке переменного резистора с линейной характеристикой, на другую катушку намотана измерительная лента.
На фиг. 1 представлен вид сверху на устройство для слежения за приростом диаметра ствола дерева, установленного на ствол дерева.
На фиг. 2 представлен разрез А-А устройства для слежения за приростом диаметра ствола дерева.
На фиг. 3 представлен общий вид устройства для слежения за приростом диаметра ствола дерева, установленного на стволе дерева.
Устройство для слежения за приростом диаметра ствола дерева включает корпус 1, измерительную ленту 2. На наружной поверхности корпуса 1 выполнена опорная лапа 3. На опорной лапе 3 закреплен хомут 4. Внутри корпуса 1 на одном горизонтальном уровне установлены две катушки 5, 6, одна из катушек 5 смонтирована на поворотной ручке 7 переменного резистора 10 с линейной характеристикой, а на другую катушку 6 намотана измерительная лента 2. К контактам 12 переменного резистора 10 подключены провода 13, выводимые за пределы корпуса 1. Для защиты содержимого корпуса 1 от природных осадков сверху и снизу на корпус установлены крышки 14 и 15, соответственно.
В качестве переменного резистора с поворотной ручной может быть использован известный из уровня развития техники переменный резистор с линейной характеристикой изменения сопротивления (Резисторы переменные регулировочные. Энциклопедия электроники L7805CV. -Электронный ресурс. - Режим доступа: http://17805cv.ru/resistor-potentiometer.html, дата обращения 26.02.2022].
Работает устройство для слежения за приростом диаметра ствола дерева следующим образом. Корпус 1 устройства для слежения за приростом диаметра ствола дерева крепят к стволу дерева 8 путем охвата его хомутом 4, закрепленным на опорной лапе 3 корпуса 1. Поворачивают катушку 5 до крайнего конечного положения. С катушки 6 сматывают измерительную ленту 2, охватывая ею ствол измеряемого дерева 8. Свободный конец 9 измерительной ленты 2 фиксируют на катушке 5, смонтированной на поворотной ручке 7 переменного резистора 10. Осуществляют поворот катушки 6, наматывая на нее измерительную ленту 2, до установки поворотной ручки 7 переменно резистора 10 в крайнее исходное положение. Фиксируют неподвижное положение катушки 6 относительно корпуса 1. Например, фиксирование катушки 6 относительно корпуса 1 может быть осуществлено фиксатором 11, вкручиваемым в резьбовое отверстие корпуса и упирающимся своим торцом в катушку 6.
При необходимости установить значение диаметра ствола дерева к проводам 13 подключают электронно-вычислительную машину и по величине сопротивления переменного резистора 10 устанавливают соответствующее ему изменение диаметра ствола дерева 8.
По мере роста дерева диаметр его ствола будет увеличиваться, измерительная лента 2 будет выходить за пределы корпуса 1, вращая при этом катушку 5 и связанную с ней поворотную ручку 7 переменного резистора 10, в результате чего внутреннее сопротивление переменного резистора 10, обладающего линейной характеристикой, будет меняться пропорционально увеличению периметра ствола дерева, которое определяется длиной вышедшего за пределы корпуса участка измерительной ленты и соответствующим этому изменением угла поворота поворотной ручки 7 переменного резистора 10.
Благодаря тому, что на наружной поверхности корпуса выполнена опорная лапа с закрепленным на ней хомутом, обеспечивается простота монтажа устройства и снижение трудоемкости работ при длительном наблюдении за приростом диаметра ствола дерева, обусловленное отсутствием необходимости каждый раз при проведении измерения осуществлять операции по монтажу и последующему демонтажу устройства.
Благодаря тому, что внутри корпуса на одном горизонтальном уровне установлены две катушки, одна из которых смонтирована на поворотной ручке переменного резистора с линейной характеристикой, а на другую катушку намотана измерительная лента, обеспечивается возможность охвата ствола дерева лентой и установление увеличения диаметра ствола дерева по изменению внутреннего сопротивления переменного резистора.
Наличие проводов, соединенных с контактами резистора позволяет снимать данные с устройства, находящегося на расстоянии от исследователя.
Устройство для слежения за приростом диаметра ствола дерева, характеризуемое совокупностью описанных признаков, образует цельную промышленно реализуемую конструкцию, обеспечивающую возможность установления значения прироста диаметра ствола дерева во времени при снижении трудоемкости данных работ по сравнению с известными аналогами, а также обеспечивает высокую точность измерения. Снижение трудоемкости работ достигается за счет того, что устройство легко крепится к стволу дерева (без повреждения ствола) и постоянно находится в одном и том же положении на дереве и не требует осуществления работы по монтажу и демонтажу при необходимости снятия показаний, особенно это актуально при наблюдении за изменением диаметра ствола дерева на высоте выше роста исследователя, когда доступ к месту измерения диаметра затруднен. Обеспечение снижения трудоемкости и высокой точности измерения достигается за счет установления прироста диаметра ствола дерева по увеличению периметра его ствола, что требует проведения однократного измерения, в то время как для аналогов характерна необходимость измерения диаметра в трех радиальных направлениях с последующим вычислением среднего значения. Повышение точности также обеспечивается и за счет того, что исключается человеческий фактор, связанный с возможной неточностью фиксации показаний шкалы измерительного прибора, при нахождении измеряемой величины в промежутке между соседними делениями шкалы, в заявляемом устройстве значение измеряемой величины определяется по показаниям датчика.