ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2026.258.367-378isplta-761Research ArticleДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ, ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЕРЕВОПЕРЕРАБОТКИWOOD SCIENCE. MECHANICAL WOODWORKING INDUSTRYИзменчивость скорости ультразвуковых колебаний в древесине сосны (Pinus sylvestris L.) поперек волокон по радиусуRadial Variability of Ultrasonic Wave Velocity Across the Grain in Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Woodhttps://orcid.org/0009-0000-1370-1285КоролевА. С.KorolevA. S.

КОРОЛЕВ Александр Сергеевич – старший научный сотрудник департамента научной и международной деятельности, доцент кафедры строительных конструкций и водоснабжения, кандидат технических наук

424000, пл. Ленина, д. 3, г. Йошкар-Ола

KOROLEV Aleksandr S. – PhD (Technical), Senior Researcher, Department of Scientific and International Activities, Associate Professor, Department of Building Structures and Water Supply

424000. Lenina sq. 3. Yoshkar-Ola

KorolevAS@volgatech.nethttps://orcid.org/0000-0002-6500-5377ШараповЕ. С.SharapovE. S.

ШАРАПОВ Евгений Сергеевич – профессор кафедры строительных конструкций и водоснабжения, доцент, доктор технических наук

ResearcherID: D-7953-2015

424000, пл. Ленина, д. 3, г. Йошкар-Ола

SHARAPOV Evgeniy S. – DSc (Technical), Professor, Department of Building Structures and Water Supply, Associate Professor

424000. Lenina sq. 3. Yoshkar-Ola

SharapovES@volgatech.nethttps://orcid.org/0009-0002-8076-8345ЕгошинО. С.EgoshinO. S.

ЕГОШИН Олег Сергеевич – аспирант кафедры строительных конструкций и водоснабжения 

424000, пл. Ленина, д. 3, г. Йошкар-Ола

EGOSHIN Oleg S. – PhD student, Department of Building Structures and Water Supply

424000. Lenina sq. 3. Yoshkar-Ola

egoshin.o.s@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0006-3429-5902БыковА. О.BykovA. O.

БЫКОВ Антон Олегович – магистрант кафедры строительных конструкций и водоснабжения

424000, пл. Ленина, д. 3, г. Йошкар-Ола

BYKOV Anton O. – master’s student, Department of Building Structures and Water Supply

424000. Lenina sq. 3. Yoshkar-Ola

anton_bykov02@mail.ruПоволжский государственный технологический университетРоссияVolga State University of TechnologyRussian Federation2026080720260258367378Copyright © Королев А.С., Шарапов Е.С., Егошин О.С., Быков А.О., 20262026Королев А.С., Шарапов Е.С., Егошин О.С., Быков А.О.Korolev A.S., Sharapov E.S., Egoshin O.S., Bykov A.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/761

В работе представлены результаты исследования изменчивости скорости распространения ультразвуковых волн в древесине сосны (Pinus sylvestris L.) поперёк волокон по радиусу ствола. Исследования проведены на 23 образцах, выпиленных из сердцевинных досок. Скорость ультразвуковых волн измерялась прибором «Пульсар 2.2» с номинальной частотой преобразователей 60 кГц методом прохождения. Показано, что скорость распространения волн варьирует в пределах 1262–2149 м/с, при этом максимальные значения фиксируются в сердцевинной части ствола, а минимальные – вблизи тангенциальных направлений волокон. Построена комбинированная экспоненциально-линейная регрессионная модель, описывающая распределение скорости ультразвуковых волн по радиусу ствола с высокой точностью (R² = 0,92). Сравнение полученных данных с результатами других исследований подтвердило сопоставимость диапазонов скорости, измеренной как на образцах древесины, так и на растущих деревьях. Обнаруженное превышение скорости в сердцевинной части объясняется особенностями анатомической структуры ювенильной древесины и радиально-направленной анизотропией. Предложенный диапазон скоростей и регрессионная модель могут быть использованы при неразрушающем контроле деревяных конструкций из древесины сосны, включая плиты из перекрёстно-клеёной древесины, а также для корректировки данных акустической томографии и повышения точности идентификации скрытых дефектов.

This study presents the results of investigating the variability of ultrasonic wave propagation velocity in Scots pine (Pinus sylvestris L.) wood across the grain along the radial direction of the stem. The research was conducted on 23 specimens cut from pithcentered boards. Ultrasonic wave velocity was measured using the Pulsar 2.2 device, equipped with transducers operating at a nominal frequency of 60 kHz, by applying the through-transmission method. The results demonstrated that the ultrasonic velocity ranged between 1262 and 2149 m/s, with the highest values observed in the pith zone and the lowest values near the tangential directions of the grain. A combined exponential–linear regression model was developed to describe the radial distribution of ultrasonic velocity, achieving high accuracy (R² = 0.92). Comparison of the obtained data with previous studies confirmed the consistency of the velocity ranges measured both in wood specimens and in standing trees. The increased velocity in the pith region is attributed to the anatomical characteristics of juvenile wood and the radially oriented anisotropy of the material.

ультразвуковые волнынеразрушающий контрольсосна обыкновеннаяанизотропия древесиныакустическая томографияultrasonic wavesnon-destructive testingScots pinewood anisotropyacoustic tomographyРабота выполнена за счет гранта Российского научного фонда № 23-16-00220, https://rscf.ru/project/23-16-00220/ с использованием оборудования ЦКП «Экология, биотехнологии и процес получения экологически чистых энергоносителей» Поволжского государственного технологического университета, г. Йошкар-Ола.ReferencesАшкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов. М.: Лесн. пром-сть, 1978. 224 с.Alméras T., Jullien D., Liu S., Loup C., Gril J., Thibaut B. The diversity of radial variations of wood properties in European beech (Fagus sylvatica L.) reveals the plastic nature of juvenile wood. Annals of Forest Science, 2025, vol. 82, art. no. 15. DOI: 10.1186/s13595-025-01284-9.Королев А.С., Шарапов Е.С., Егошин О.С. Определение скрытых дефектов в перекрестноклееных плитах из древесины сосны (Pinus sylvestris L.) // ИВУЗ. Лесной журнал. 2025a. №2. С. 143–153. DOI: 10.37482/0536-1036-2025-2-143-153.Arriaga F., Wang X., Íñiguez-González G., Llana D.F., Esteban M., Niemz P. Mechanical Properties of Wood: A Review. Forests, 2023, vol. 14, art. no. 1202. DOI: 10.3390/f14061202.Королев А.С., Шарапов Е.С., Егошин О.С., Быков А. О. Оценка физико-механических свойств древесины сосны (Pinus sylvestris L.) методами неразрушающего контроля при измерениях поперек волокон // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Материалы. Конструкции. Технологии. 2025b. №2 (34). С. 6–14. DOI: 10.25686/2542-114X.2025.2.6.Ashkenazi E.K. Anisotropy of wood and wood materials. Moscow: Lesn. prom-st', 1978. 224 p. (In Russ.)Полубояринов О.И. Плотность древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1976. 160 с.Baar J., Tippner J., Rademacher P. Prediction of mechanical properties – modulus of rupture and modulus of elasticity – of five tropical species by nondestructive methods. Maderas. Ciencia y tecnología, 2015, vol. 17, no. 2, pp. 239–252. DOI: 10.4067/S0718-221X2015005000023.Тюкавина О.Н. Скорость прохождения звукового импульса в древесине сосны // Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Сер.: Естественные науки. 2014. №2. С. 78-85.Bucur V. Acoustics of wood. Berlin: Springer, 2006. 393 p.Чубинский А.Н., Тамби А.А., Теппоев А.В., Ананьева Н.И., Семишкур С.О., Бахшиева М.А. Физические неразрушающие методы испытания и оценка структуры древесных материалов // Дефектоскопия. 2014. №11. С. 76–84.Chubinskiy A.N., Tambi A.A., Teppoev A.V., Ananyeva N.I., Semishkur S.O., Bakhshieva M.A. Physical nondestructive methods for the testing and evaluation of the structure of wood-based materials. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2014, no. 11, pp. 76–84. (In Russ.)Феклистов П.А., Грязькин А.В., Болотов И.Н., Тюкавина О.Н. Распределение влаги по сечению ствола дерева в ельниках черничных // Лесной вестник. 2021. Т. 25, №2. С. 35–40. DOI: 10.18698/2542-1468-2021-2-35-40.Dahlen J., Auty D., Eberhardt T.L., Schimleck L., Pokhrel N.R. Determination of ring-level dynamic modulus of elasticity in loblolly pine from measurements of ultrasonic velocity and specific gravity. Forestry: An International Journal of Forest Research, 2023, vol. 96, iss. 4, pp 588–604. DOI: 10.1093/forestry/cpac063.Alméras T., Jullien D., Liu S., Loup C., Gril J., Thibaut B. The diversity of radial variations of wood properties in European beech (Fagus sylvatica L.) reveals the plastic nature of juvenile wood // Annals of Forest Science. 2025. Vol. 82. Art. no. 15. DOI: 10.1186/s13595-025-01284-9.Feklistov P.A., Gryazkin A.V., Bolotov I.N., Tyukavina O.N. Moisture distribution over tree trunk cross-section in bilberry spruce forests. Forestry Bulletin, 2021, vol. 25, no. 2, pp. 35–40. DOI: 10.18698/2542-1468-2021-2-35-40. (In Russ.)Arriaga F., Wang X., Íñiguez-González G., Llana D.F., Esteban M., Niemz P. Mechanical Properties of Wood: A Review // Forests. 2023. Vol. 14. Art. no. 1202. DOI: 10.3390/f14061202.Hasegawa M., Takata M., Matsumura J., Oda K. Effect of wood properties on within-tree variation in ultrasonic wave velocity in softwood. Ultrasonics, 2011, vol. 51, no. 3, pp. 296–302. DOI: 10.1016/j.ultras.2010.10.001.Baar J., Tippner J., Rademacher P. Prediction of mechanical properties – modulus of rupture and modulus of elasticity – of five tropical species by nondestructive methods // Maderas. Ciencia y tecnología. 2015. Vol. 17, no. 2. P. 239–252. DOI: 10.4067/S0718-221X2015005000023.Korolev A.S., Sharapov E.S., Egoshin O.S. Detection of Hidden Defects in CrossLaminated Pine (Pinus sylvestris L.) Panels. Russian Forestry Journal, 2025a, no. 2, pp. 143–153. DOI: 10.37482/0536-1036-2025-2-143-153. (In Russ.)Bucur V. Acoustics of wood. Berlin: Springer, 2006. 393 p.Korolev A.S., Sharapov E.S., Egoshin O.S., Bykov A.O. Evaluation of the physical and mechanical properties of pine wood (Pinus sylvestris L.) using non-destructive testing methods in cross-grain measurements. Vestnik of Volga State University of Technology. Ser.: Materials. Constructions. Technologies, 2025b, vol. 2, pp. 6–14. DOI: 10.25686/2542-114X.2025.2.6. (In Russ.)Dahlen J., Auty D., Eberhardt T.L., Schimleck L., Pokhrel N.R. Determination of ring-level dynamic modulus of elasticity in loblolly pine from measurements of ultrasonic velocity and specific gravity // Forestry: An International Journal of Forest Research. 2023. Vol. 96, iss. 4. P. 588–604. DOI: 10.1093/forestry/cpac063.Llana D.F., Short I., Harte A.M. Use of non-destructive test methods on Irish hardwood standing trees and small-diameter round timber for prediction of mechanical properties. Annals of Forest Science, 2020, vol. 77, iss. 3, art. no. 62. DOI: 10.1007/s13595-020-00957-x.Hasegawa M., Takata M., Matsumura J., Oda K. Effect of wood properties on within-tree variation in ultrasonic wave velocity in softwood // Ultrasonics. 2011. Vol. 51, iss. 3. P. 296–302. DOI: 10.1016/j.ultras.2010.10.001.Moya R., Tenorio C., Muñoz F. Ultrasound velocity mapping to evaluate gluing quality in CLT panels from plantation wood species. Wood Science and Technology, 2021, vol. 55, no. 3, pp. 681–696. DOI: 10.1007/s00226-021-01273-x.Llana D.F., Short I., Harte A.M. Use of non-destructive test methods on Irish hardwood standing trees and small-diameter round timber for prediction of mechanical properties // Annals of Forest Science. 2020. Vol. 77, iss. 3. Art. no. 62. DOI: 10.1007/s13595-020-00957-x.Poluboyarinov O.I. Wood density. Moscow: Lesn. prom-st', 1976. 160 p. (In Russ.)Moya R., Tenorio C., Muñoz F. Ultrasound velocity mapping to evaluate gluing quality in CLT panels from plantation wood species // Wood Science and Technology. 2021. Vol. 55, no. 3. P. 681–696. DOI: 10.1007/s00226-021-01273-x.Schimleck L., Antony F., Mora C., Dahlen J. Comparison of Whole-Tree Wood Property Maps for 13- and 22-Year-Old Loblolly Pine. Forests, 2018, vol. 9, no. 6, art. no. 287. DOI: 10.3390/f9060287.Schimleck L., Antony F., Mora C., Dahlen J. Comparison of Whole-Tree Wood Property Maps for 13- and 22-Year-Old Loblolly Pine // Forests. 2018. Vol. 9, no. 6. Art. no. 287. DOI: 10.3390/f9060287.Tippner J., Hrivnák J., Kloiber M. Experimental evaluation of mechanical properties of softwood using acoustic methods. BioResources, 2016, vol. 11, no. 1, pp. 503–518. DOI: 10.15376/biores.11.1.503-518.Tippner J., Hrivnák J., Kloiber M. Experimental evaluation of mechanical properties of softwood using acoustic methods // BioResources. 2016. Vol. 11, no. 1. P. 503– 518. DOI: 10.15376/biores.11.1.503-518.Tyukavina O.N. Speed of sound impulse propagation in pine wood. Vestnik Severnogo (Arkticheskogo) federal’nogo universiteta. Ser.: Estestvennye nauki, 2014, no. 2, pp. 78–85. (In Russ.)Wang S.-Y., Lin C.-J., Chiu C.-M. The Adjusted Dynamic Modulus of Elasticity Above the Fiber Saturation Point in Taiwania Plantation Wood by Ultrasonic-Wave Measurement // Holzforschung. 2003. Vol. 57, no. 5. P. 547–552. DOI: 10.1515/HF.2003.081.Wang S.-Y., Lin C.-J., Chiu C.-M. The Adjusted Dynamic Modulus of Elasticity Above the Fiber Saturation Point in Taiwania Plantation Wood by Ultrasonic-Wave Measurement. Holzforschung, 2003, vol. 57, no. 5, pp. 547–552. DOI: 10.1515/HF.2003.081.Zielińska M., Rucka M. Assessment of Wooden Beams from Historical Buildings Using Ultrasonic Transmission Tomography // International Journal of Architectural Heritage. 2022. Vol. 17, no. 1. P. 249–261. DOI: 10.1080/15583058.2022.2086505.Zielińska M., Rucka M. Assessment of Wooden Beams from Historical Buildings Using Ultrasonic Transmission Tomography. International Journal of Architectural Heritage, 2022, vol. 17, no. 1, pp. 249–261. DOI: 10.1080/15583058.2022.2086505.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.