Подробнее об измерении объема лесоматериалов

Древесину деревьев, срубленных на хозяйственные и строительные нужды называют лесоматериалами . Наша статья — о способах их измерения. Часто для измерения лесоматериалов используют объем. Объем древесины, которую потом будут использовать и который не включает отходы производства можно предварительно оценить еще до того, как деревья спилили, а также на разных стадиях обработки. Такие предварительные вычисления помогают определить цену участка лесосеки для купли и продажи, или цену древесины с этого участка. Стоит заметить, что при оценке объема также нередко оценивают и качество древесины, чтобы определить, какой процент уйдет в отходы. Кроме этого при оценке участка леса высчитывают возможные финансовые затраты на экологическое восстановление участка.

Измерение объема живых деревьев

При оценке объема лесоматериала из деревьев, растущих на участке лесосеки, можно определить этот объем для небольшого участка, а после обобщить эти вычисления для всей лесосеки. Чаще всего для таких измерений выбирают круглый участок, хотя и не всегда. В других случаях, наоборот, измеряют размер ряда деревьев, разбросанных по всему большому участку. Если общий участок невелик, то иногда на нем измеряют каждое дерево, хотя это происходит нечасто.

Вначале необходимо определить, какую часть древесины будут использовать в промышленной переработке, а какую часть отправят в отходы. Верхушку обычно отправляют в отходы, а часть древесины, которую будут использовать, называют деловой древесиной. Ее высота зависит от назначения лесоматериалов и от ширины дерева. Определив до какой высоты измерять дерево, можно рассчитать эту высоту с помощью тригонометрии.

На иллюстрации показано, как проводят такие измерения. Точка B находится у основания ствола, а точка C — на вершине ствола дерева, который будет использован. То есть, часть ствола выше этой точки мы в наши вычисления включать не будем. Нужная нам высота — отрезок BC. Для его измерения нецелесообразно взбираться на дерево с сантиметровой лентой, поэтому мы будем использовать тригонометрию, чтобы определить сторону прямоугольного треугольника ABC. Отойдем от дерева до произвольной точки A и запишем расстояние от нее до ствола. Теперь определим угол A, используя транспортир или другой подобный инструмент. Отрезок BC — катет, противолежащий углу A, а AB — прилежащий. Найдем BC, умножив тангенс угла A на длину отрезка AB.

Высоту можно также определить с помощью специального прибора, гипсометра. Стоит отметить, что существуют разные виды гипсометров, и некоторые из них используют совсем по другому назначению, например для измерения давления. Гипсометры для измерения высоты работают по принципу, подобному тому, что мы описали выше, только вместо одного треугольника используют несколько, так как гипсометр обычно устанавливают на уровне глаз, то есть выше, чем основание ствола. При работе с этим прибором на нем вначале устанавливают известные величины, например расстояние от дерева до гипсометра, а после этого находят полученный результат с помощью таблицы. Вернее, нам нужно получить с помощью таблицы две разных высоты, которые мы потом сложим. Вначале необходимо определить высоту дерева от уровня глаз и вверх. На иллюстрации эта величина обозначена ярко розовым цветом (A). После этого необходимо определить высоту от уровня глаз и до основания дерева, обозначенную на иллюстрации желтым цветом (B). Сумма этих двух высот — конечный результат, то есть, общая высота дерева.

Следующий этап — вычисление диаметра ствола. Иногда для этого используют дендрометры. Диаметр обычно измеряют не у основания ствола, а на высоте 1,37 метра или 4,5 фута над землей. Если дерево растет на уклоне, то 1,37 метра отсчитывают от основания с верхней стороны откоса. Диаметр, измеренный на этой высоте также называют диаметром на высоте груди — действительно высота груди у среднего человека как раз приблизительно на высоте 1,37 метра. Используя высоту и диаметр, вычисляют объем при помощи геометрических формул. Существуют также таблицы с объемами для определенной высоты и диаметра.

Измерение лесоматериалов

Существует большое количество способов измерять объем лесоматериалов. Выбор стандарта измерения зависит от длины лесоматериалов и от их назначения. Кроме видов измерения существуют и различные виды классификации, например по длине. Лесоматериалы до 2 метров называют короткомерным сортиментом или, на профессиональном жаргоне, коротьём; выше двух метров и до 6,5 метров — сортиментом средней длины; а выше 6,5 метров — длинномерным сортиментом.

В процессе обработки и переработки древесного сырья его объем изменяется, особенно при сушке, очистке от ветвей, листьев, коры и испорченного дерева, а также при распиловке. Ствол, с которого удалены ветви, листья и сучья называется хлыстом. Вначале хлыст раскряжевывают, то есть с помощью поперечных распилов делят на части, которые затем распиливают на доски, брусья или делят на части иным образом. Пиломатериалы установленного назначения называют сортиментами. Есть несколько способов распиловки — выбор зависит от правил, принятых в стране или регионе, где происходит обработка лесоматериалов, от пожеланий хозяев и покупателей лесоматериалов, а также от назначения сортимента. Раскряжевка и распиловка ствола — первичная обработка. После этого происходит вторичная обработка, при которой убирают неровности материала с помощью строгания или фрезерования и производят доски и другие изделия, например, погонные изделия, такие как плинтусы и наличники. Объем досок после вторичной обработки — меньше объема сортимента, из которого они изготовлены. Некоторые правила по оценке объема древесины позволяют вычислить объем лесоматериалов на выходе с учетом этих уменьшений в объеме.

На иллюстрации — простой пример двух способов разметки и первичной переработки одного и того же хлыста. Синим цветом показаны разрезы, темно-коричневым — кора, которую отправят в отходы, розовым — остальная древесина идущая в отходы, и, наконец, желтым — деловая древесина. Разметка и первичная переработка слева — гораздо экономичнее, с меньшим количеством отходов, в результате которой получается два бревна, A и B. Объем бревна C справа — меньше общего объема бревен A и B, но оно длиннее, что в некоторых случаях более важно, чем объем.

Стоит не забывать, что если объем лесоматериалов был найден с помощью предварительной оценки, до распиловки, даже с учетом отходов при первичной и вторичной обработке, то объем конечного продукта после распиловки может оказаться меньше, чем предполагалось, из-за дефектов древесины. Именно поэтому некоторые покупатели древесного сырья очень тщательно его проверяют на наличие дефектов, и ведут переговоры о снижении цены, если подозревают проблемы с качеством древесины.

При сушке объем древесины уменьшается, в зависимости от вида древесного сырья, и может снизиться до 30% или даже больше. Поэтому при покупке и работе с лесоматериалами следует знать, на каком этапе производили измерения объема, и насколько сухим было дерево. Некоторые единицы объема лесоматериалов используют только для определенных видов пиломатериалов, например для досок.

Размер досок можно определить, перемножив их ширину, длину и высоту. Важно помнить, что указанный размер досок — обычно номинальный, а не фактический. Особенно часто отличаются номинальная и фактическая ширина досок. Фактические размеры отличаются от номинальных в зависимости от породы дерева, влажности сырой древесины, и усушки или, наоборот, увеличении размера при понижении или повышении влажности дерева. Отечественные производители определяют номинальный размер по ГОСТу, с учетом влажности и типа древесины. В западном производстве досок существуют свои стандарты, в зависимости от страны и региона производителя. Так, например, по стандартам, принятым в США, номинальный размер в 4 на 6 дюймов соответствует фактическому размеру в 3,5 на 5,5 дюймов. Для досок менее двух дюймов разница между номинальным и фактическим размером установлена в 0,25 дюймов, для размеров до 8 дюймов — в 0,5 дюйма, а для досок больше 8 дюймов — в 0,75 дюймов. При вычислении объема нужно использовать фактический, а не номинальный размер.

В США и в Канаде принята единица досковый фут, которую используют для измерения древесины до ее первичной переработки. Эта единица используется только для древесины, которую потом распилят на сортимент по определенным правилам — то есть дрова и другое дерево не предназначенное для распила на доски, в досковых футах не измеряют. Длина в этом случае не играет значения. То есть, в этот объем входит только деловая древесина, но не отходы. Один досковый фут соответствует 1×12×12 дюймам древесины. Вычисления для древесины без первичной переработки обычно основаны на предварительной оценке, и этот объем вычисляют по формуле, с учетом размеров бревна. На изображении показаны некоторые варианты распиловки одного и того же бревна. Нам виден срез нижней более толстой части бревна. Голубым пунктиром показаны ограничения диаметра из-за того, что диаметр верхней части бревна меньше нижней части. Древесина, показанная розовым цветом, после распиловки пойдет в отходы, а разными тонами желтого и оранжевого обозначены сами доски и брусья, которые получатся после распиловки. Тут показана только распиловка при первичной обработке. Как мы обсудили выше, фактический размер досок после вторичной обработки и сушки будет меньше.

Выбор формулы зависит от диаметра, так как некоторые формулы не дают необходимой точности вычислений для определенного диапазона диаметров. Досковый фут не всегда точен при вычислении объема, так как объем в этой величине находят до обработки, а обработка влияет на конечный объем. Качество обработки зависит от мастерства работников и от точности рабочих инструментов и приборов.

Необработанную древесину в штабелях, используемую как топливо и в целлюлозно-бумажной промышленности, измеряют в западной промышленности в кордах. Один корд равен штабелю древесины 8 на 4 на 4 фута. Такой объем называют складочным — он включает пустоты. Так как объем пустот зависит от того, как сложен штабель, складочный объем неточен, но найти его легко, быстро и дешево, поэтому он часто используется. Кроме кордов, штабеля измеряют и в других единицах, например в кубических метрах и футах.

Кубические метры или футы отличаются от досковых футов тем, что в них измеряют все бревно полностью, включая отходы. В отличие от кордов, в эти вычисления не включают пустоты между бревнами, и нередко исключают также объем коры. То есть, объем в кубических метрах и футах не дает полного представления об объеме после обработки, но в то же время его легко вычислить. Обычно эти вычисления используют информацию о высоте и диаметре бревен. Если бревна длиннее 20 метров, то их делят на меньшие участки, и измеряют диаметр для каждого участка. В западной лесной промышленности 100 кубических футов иногда называют кьюнитом.

Сортименты для целлюлозно-бумажной промышленности нередко измеряют в кубических метрах и футах. Раскряжеванные и распиленные сортименты также можно измерять в этих единицах. Последнее происходит не так часто, но объем в кубических метрах и футах легко вычислить. Главное при этом — использовать фактические, а не номинальные размеры досок.

Современные технологии позволяют создавать экономичные трехмерные модели для разметки бревен с целью дальнейшей обработки. Такие модели создают на основе измерений бревен. Их используют при работе с ценными породами дерева, так как они обеспечивают точность при распиловке.

В некоторых случаях лесоматериалы удобнее измерять по массе вместо объема. Массу часто измеряют для лесоматериалов, перевозимых в грузовиках. При этом чаще всего на весы въезжает грузовик вместе с лесоматериалами, чтобы избежать лишних разгрузок и загрузок. Водитель и пассажиры в этом случае покидают грузовик, и во время измерения грузовик неподвижен. Измерение массы таким способом не требует больших затрат и его легко производить, поэтому его нередко используют для менее ценных лесоматериалов.

Иногда используют массу и объем одновременно. Это требует больших трудовых затрат, но зато обеспечивает высокую точность. Важно не забывать, что влажность древесины влияет не только на объем, но и на массу, и это необходимо учитывать.