Распространение волн в стволе и ветвях

Теоретическое исследование закономерностей распространения волн в стволе и ветвях при колебаниях затруднительно из-за невозможности учесть влияние всех случайных факторов на процесс волнообразования. В связи с этим исследование закономерностей распространения волн в стволе и ветвях проводилось экспериментальным путем с помощью скоростной киносъемки (кинооператор И. А. Кост).

Процесс волнообразования в стволе и ветвях изучали на сливовых деревьях сорта Тулеу грае с ярко выраженным проводником (стволом), примерно одинаковых по размерам и по количеству скелетных ветвей. Высота центральных стволов была 4 5 м, длина первой пары скелетных ветвей 3 м, место прикрепления их к стволу на высоте 90 см от земли с углом отхождения от вертикали 35°; вторая пара скелетных ветвей имела параметры соответственно 2,2 м, 180 см и 35°.

Съемку выполняли в Молдавии при скорости 500 – 600 кадров в секунду. Амплитуду вынужденных колебаний ствола устанавливали 15, 20 и 25 мм. Каждую амплитуду колебаний проверяли на четырех круговых частотах: 62,8; 73; 84; 94 с-1 при обхвате ствола на расстоянии 50 – 120 см от земли. Опыты проводили по 3 раза на каждом режиме работы.

Обработка материалов киносъемки показала, что при установившихся режимах работы вибратора в стволе и ветвях образуются стоячие волны. В местах образования узлов ствол и ветвь практически не получают колебаний, поэтому плоды, расположенные вблизи узлов, не могут оторваться от места прикрепления. На основании этого сделан один из важных выводов — для высокой полноты съема плодов необходимо охватывать вибрацией все участки ствола и ветвей, что может быть достигнуто сообщением стволу и ветвям колебаний с переменной частотой и амплитудой.

Установлено также, что длина волны уменьшается по мере уменьшения жесткости ствола и ветвей, а амплитуда колебаний при этом увеличивается. Этим объясняется опадание плодов, в первую очередь, с верхних частей деревьев, большой разброс их и даже обламывание верхних частей ствола и ветвей. На основании наблюдений сделан второй важнейших вывод — колебания дерева с плодами необходимо начинать при частоте не более 2/3 оптимальной, что обеспечит попадание плодов на улавливающее приспособление, позволит улучшить полноту съема за счет охвата переменной вибрацией всех участков ствола и ветвей и исключит поломку верхних частей дерева.

Скоростной съемкой установлено, что при понижении места захвата увеличиваются амплитуды колебаний ствола и ветвей при одних и тех же режимах работы вибратора. Эти наблюдения позволили сделать третий важный вывод — для обеспечения высокой полноты съема плодов при минимально возможном времени колебания дерево необходимо захватывать по возможности ниже от земли, а скелетную ветвь необходимо захватывать на 1/3 ее длины от места прикрепления к стволу.

Имея экспериментальные данные по закономерностям распространения волн в стволе и ветвях и зная место положения плода на ветви, можно подсчитать амплитуду колебаний его точки подвеса, полагая, что частота колебаний передается точке подвеса полностью. Этот вывод подтвержден результатами дешифровки материалов скоростной киносъемки.