Приборы для измерения толщины деревьев

Толщину (диаметр) растущих или сваленных деревьев измеряют лесной мерной вилкой (рисунок 2). В прежние времена ею также измеряли высоту растущих деревьев. Лесная мерная вилка — основной инструмент, применяемый при таксационных работах.

За длительный период развития таксационной техники сконструирован много разнообразных мерных вилок. Все их разнообразие можно свести к трем типам, схематическое изображение которых дано на рисунке 2.

Рисунок 2. Мерные вилки: а), б), в) — традиционная мерная вилка; г) — угловая мерная вилка; д) — стержневая мерная вилка.

Вилки первого типа состоят из мерной линейки с нанесенной на нее шкалой и двух параллельных брусков. Один из них неподвижно под прямым углом соединен с концом линейки. Второй брусок перемещается по линейке соответственно величине измеряемого диаметра ствола.

Вилку второго типа образуют закрепленные на линейке два бруска, являющиеся гранями угла величиной 120?. При этой конструкции вилок диаметр ствола определяется путем измерения хорд круга.

Вилки третьего типа состоят из стержня, двух закрепленных на нем брусков, образующих острый угол, и подвижного штока, входящего внутрь стержня. По длине отрезка штока от боковой поверхности ствола до стержня вилки определяют диаметр ствола. В вилке этой конструкции возможна замена штока мерной нитью, огибающей часть окружности ствола, входящую в раствор вилки.

У стволов, имеющих гладкую кору и поперечное сечение, близкое по форме к кругу, диаметры измеряются с одинаковой точностью мерными вилками всех трех типов. При наличии существенных отклонений поперечных сечений стволов от формы круга с наибольшей точностью определяется толщина стволов мерной вилкой первого типа.

Наибольшее распространение получили мерные вилки первого типа. Традиционно (с XIX века) эти вилки изготавливались из дерева. У них линейка имеет трапециодальное поперечное сечение, в котором одна узкая сторона (кромка) перпендикулярна широким сторонам. На широких сторонах линейки сделаны выемки глубиной 1 мм (рисунок 4.2 — а, б), в которых нанесены перпендикулярно ее длине деления: с одной стороны сантиметровые, где цифры даны через 4 см, с другой полусантиметровые — с цифрами через 2 см.

У мерной вилки неподвижная ножка с утолщенным и уширенным основанием изготовлена из одного куска дерева. В основании ножки выдолблено сквозное продолговатое отверстие, в которое плотно входит конец линейки и скрепляется с ней двумя шурупами. Подвижная ножка также изготовлена из одного куска дерева. Один конец уширен. В нем сделан прямоугольный вырез, которым ножка надевается на линейку. Вырез с одной стороны закрыт съемной деревянной планкой, которая прикреплена к уширенной части ножки шестью шурупами. Вырез должен быть такого размера, чтобы ножка свободно передвигалась по всей длине линейки и в то же время плотно прилегала к ней, а рабочая плоскость ножки при всех положениях оставалась перпендикулярной линейки.

Подвижная ножка вследствие набухания и ссыхания деревянных частей расшатывается и образует с линейкой угол, который бывает больше или меньше прямого. Для устранения этого недостатка вырез в подвижной ножке делают несколько больших размеров и помещают в нем металлический вкладыш, снабженный пружинками и стопорным винтом с барашком. При завинчивании стопорного винта вкладыш плотно закрепляет подвижную ножку в любом месте линейки перпендикулярно ей. При набухании деревянных частей линейки вкладыш отводят с помощью винта назад.

Плоскости рабочих сторон ножек перпендикулярны линейке. При полном сближении обеих ножек их рабочие плоскости плотно соприкасаются. При измерении толщины дерева подвижную ножку отводят по линейке в сторону, и ствол заключают между неподвижной и подвижной ножками. Толщину дерева определяют по линейке, на которую насажены ножки.

Для измерения толщины растущих деревьев устанавливают градации или, как их называют, ступени толщины в 2 или 4 см. Доли, составляющие меньше половины этих градаций, при измерении диаметров отбрасывают, а больше половины — принимают за целые числа.

Если на мерную вилку нанесены все деления подряд, начиная от 1 см, это затрудняет работу, так как при измерениях приходится каждый раз соображать, что сделать с неполной, дробной частью ступени, т. е. когда следует ее отбросить и когда считать за целое. Поэтому на одну из линеек мерной вилки обычно наносят деления с округлением.

Из изложенного видно, что конструкций мерных вилок очень много. Они отличаются не только по устройству, но и по материалу, из которого изготовлены. В XIX и первой половине ХХ века наиболее распространенными были деревянные мерные вилки, хотя встречались и металлические. Традиционная мерная вилка, которая еще в СССР была стандартизирована, имела вид, показанный на рисунке 3.

Стандартная мерная вилка на продольной планке обычно имеет 2 шкалы. Одна из них представляет собой обычную линейку, размеченную через 2 см. точка нуля (0) находится на пересечении неподвижной ножки и измерительной планки (рисунок 3).

На другой стороне измерительной планки деления нанесены с округлением, через 4 см. Шкала построена таким образом, что мы сразу считываем толщину дерева, округленную до 4 см, т. е. определяем 4 см ступени толщины. Шкала 4-х см ступеней толщины показана в таблице 1.

Длина измерительной планки деревянных мерных вилок (в довоенные годы и до 70-х годов) обычно составляла 1 м и больше. В настоящее время из-за измельчания лесосечного фонда длина линеек пластмассовых мерных вилок обычно равна 60−64 см.

Рисунок 3 Стандартная традиционная мерная вилка.

Автору учебного пособия неоднократно приходилось отвечать на вопросы, задаваемые не только лесниками, но и мастерами леса: «На мерной вилке есть две шкалы. Какая из них правильная?» Приходилось приводить вышеприведенные объяснения, поясняя, что верны обе шкалы, но шкала, градуированная через 4-х см, размечена с округлением.

Таблица 1.

Шкала 4-см ступеней толщины.

Измерительная планка мерной вилки, которая позволяет сразу считывать результаты по 4-см ступеням толщины, выглядит следующим образом (рисунок 4).

Особенностью этой шкалы является то, что на пересечении измерительной планки и неподвижной ножки, т. е. в начальной точке измерений ставится не 0, а 2 см. В результате вся шкала сдвигается на 2 см т. е. 4 см ступени толщины измеряемого дерево считываются сразу. При этом ступенью толщины будет то значение, которое видно последним перед подвижной ножкой.

Рисунок 4. Пример взятия отсчёта по 4-см шкале мерной вилке.

Например, на рисунке 4.4 при положении подвижной ножки в положении 1 ступень толщины будет 8; в положении 2−12; 3−16; 4−24; 5−28 и т. д. Действительно, фактический диаметр дерева в положении 1 равен 9 см, что попадает в интервал 6,1−10,0; в положении 3 диаметр равен 18,0 см (цифра 20 не видна), т. е. попадает в интервал ступени толщины 16 (14,1−18,0) и т. д.

Все приведенные объяснения весьма просты. Подробное описание мерной вилки сделано потому, что при ответах студенты часто путаются в шкалах мерной вилки, в чем автору неоднократно приходилось убеждаться в процессе практических занятий, а также при переподготовке мастеров леса, помощников лесничих и даже лесничих.

С 70-х годов прошлого века мерные вилки стали делать из пластмассы. При этом часто наносили только одну 4 см шкалу. Деления на этой вилке часто выглядят очень бледно, что приводит к трудностям при считывании показателей, особенно в ельниках. В этом случае рекомендуется подновить цифры белой краской.

Кроме традиционной мерной вилки, которая описана выше, предложенно много других конструкций мерных вилок. В практике лесного хозяйства применяется мерная вилка, сконструированная научным сотрудником ВНИИЛМ В. В. Никитиным. Особенностью этой мерной вилки является то, что подвижная ножка у нее снабжена кареткой на двух шарикоподшипниках, катящихся по боковым граням линейки. В широкие стороны линейки врезана двойная масштабная шкала с миллиметровым и четырехсантиметровыми делениями. Неподвижную ножку мерной вилки закрепляют на конце линейки штифтом с барашком в следующих положениях: для измерения по миллиметровой шкале на 0 (для точных измерений) и для измерения по четырехсантиметровой шкале на делении 2 см. Вилка конструкции В. В. Никитина изготовляется из текстолита. Этот материал прочен, обладает стойкостью против коррозии и набухания, что позволяет вести работу при дождливой погоде. Наличие шарикоподшипников в каретке подвижной ножки вилки обеспечивает легкость хода каретки и отсутствие перекосов, искажающих показания на линейке. Общая длина линейки 90 см, а ножек мерной вилки 45 см, масса мерной вилки около 600 г.

В процессе выпуска (с 70-х годов прошлого века) вилку В. В. Никитина упростили: убрали подшипники, ухудшилось написание цифр на шкале. Для того, чтобы хорошо видеть цифры, их приходится подписывать светлой краской. Текстолитовая вилка в настоящее время наиболее распространена.

Л.П. Зайченко сконструирована мерная вилка, представляющая собой дюралюминиевую линейку, на концах которой установлены ножки, шарнирно соединенные с линейкой. Шкалы для измерения диаметров нанесены на линейку вилки. При измерении диаметров левая ножка вилки фиксируется в определенном положении упором на линейке. Скошенная грань правой ножки в момент касания со стволом показывает на шкале его диаметр. Эта вилка портативна и удобна для перевозок.

Во ВНИИЛМе сконструирована мерная вилка ШИД-05. Она представляет собой полукруг, приставляемый к дереву. Измерения (с точностью 4 см) отмечают по шкале вилки. Ее удобство в том, что ею можно сделать измерения одной рукой.

В последнее время выпущены автоматические и электронные мерные вилки. Именно эти мерные вилки в будущем станут самыми распространенными, вытеснив устаревшие приборы. Электронные мерные вилки представляют собой прибор в виде традиционной современной мерной вилки, но снабженной электронным устройством с датчиками. При измерении деревьев их толщина определяется с помощью датчиков автоматически и заносятся в электронные носители памяти (F-диск). Работу по перечету здесь может выполнять один человек. Существенно упрощается обработка данных перечета — электронное устройство вилки подключается к компьютеру, и результат выдается в автоматическом режиме. В Беларуси уже имеются электронные мерные вилки Haglof. Их широкое применение пока сдерживает высокая цена импорта — до 5−10 тыс. USD. Выпускают эти приборы Германия, Швеция и др.

Для обмера деревьев с помощью мерных вилок традиционных конструкций требуются два или три человека: один обмеряет деревья, другой записывает результаты обмеров в ведомость, а третий ставит отметку на дереве. В практике лесного хозяйства состав бригады варьируют от 2 до 4 человек. Обычно отметку на дереве ставит сам мерщик. При хорошей реакции в однопородном древостое или с примесью до 20−30% другой породы мастер может успевать делать записи за 2 и даже 3 мерщиками. Состав бригады для проведения измерений диаметров деревьев (его называют перечетом) зависит как от возможностей записывающего, обычно мастера или помощника лесничего, так и от наличия людей (обычно лесников), которые могут быть привлечены в настоящий момент к этой работе.

Толщину растущих деревьев достаточно просто мы можем измерять не на всем протяжении ствола, а лишь в его нижней комлевой части. Толщину растущих деревьев измеряют на высоте 1,3 м от шейки корня, т. е. на высоте груди человека среднего роста. Поэтому в таксации принято называть диаметр, измеренный на высоте 1,3 м от шейки корня, диаметром на высоте груди. Его обозначают D_m, d_m.

Анализируя значение отдельных таксационных показателей, отметим, что диаметр на высоте груди является наиболее легко и точно определяемым таксационным признаком. При необходимости он может измеряться у всех деревьев, тогда как все другие показатели измеряются только выборочно. Возможность простого определения диаметра позволяет вывести другие показатели с помощью статистических связей или оценить их по величине самого диаметра. Перечет деревьев в насаждении (измерение диаметров) служит основой всех других измерений и вычислений.

Имея в виду эти соображения, обмеру диаметров, как основе таксации, надлежит уделять наибольшее внимание. По мнению немецкого профессора М. Продана, направление наибольшего диаметра совпадает с направлением доминирующего ветра или с направлением склона. В связи с этим в каждом насаждении нужно определить направление наибольшего диаметра. Обмером деревьев под углом 45? к направлению наибольшего диаметра в значительной мере можно устранить ошибку в отклонении исчисляемых площадей сечений от истинных.

Толщину бревен большей частью измеряют в тонком конце, который принято называть верхним отрезом. Толщину верхнего отреза можно измерить несложными инструментами — мерной скобой (рисунок 4.5)или складным метром. Применяются и другие виды простых линеек.

Рисунок 5. Мерная скоба.

Мерная скоба представляет собой брусок длиной до 80 см с нанесенными с двух противоположных сторон сантиметровыми и полусантиметровыми делениями. На одном конце мерной скобы грани округляют и придают им форму ручки. Второй конец оковывают железом, имеющим выступ. Отсчет сантиметровых делений на линейке мерной скобы ведется в направлении от железного выступа к ручке.

При обмере бревен мерную скобу прикладывают к торцу или срезу бревна так, чтобы линейка проходила посередине среза, а железный выступ или крючок упирался в край среза. Деление линейки, с которым совпадает противоположный край, показывает толщину бревна в месте обмера. Толщиной всего бревна считают среднее между его наибольшим и наименьшим диаметрами, хотя обмер обычно делают в одном избранном направлении, например с боков лежащего бревна.