Материал: Проектирование и конструирование высококачественных акустических систем. Бадаев А.С

5.6. Некоторые рекомендации по разработке и конструированию АС

Выбор конструкции разрабатываемых АС зависит от многих факторов:

размеров помещения, его времени реверберации и других акустических характеристик [6], уровня громкости прослушивания, используемых усилителей, типов и качества фонограмм и устройств, их воспроизводящих и, наконец от субъекта-слушателя, его музыкальных пристрастий и представлений о качестве звука. Это — основное, кстати, не следует забывать о цене вопроса. Ес-

ли вводные заданы, приступают к выбору акустического оформления, ГГ, их количества и числа полос, затем выбирают тип и порядок разделительных фильтров и рассчитывают значения их элементов. Не следует забывать, что самый предпочтительный случай — использование ШП ГГ без фильтров. Очень желательно снять частотные зависимости |Z| ГГ и определить их параметры Ти- ля-Смолла. Если ГГ не знакомы, рекомендуется прослушать ШП, СЧ и ВЧ, ГГ, последние через простейший фильтр, в сравнении с эталонными даже без оформления. Далее приступают к расчету параметров корпуса, выбору его формы, размеров и материала. Корпус, независимо от размеров, должен быть прочным, жестким, герметичным, при этом интенсивно поглощать вибрации. Отсюда вытекают требования к материалу корпуса, помимо перечисленного, он должен быть изотропным и иметь высокий декремент затухания. Применение массива нежелательно, поскольку кроме увеличения цены корпуса почти на порядок и приобретения нескольких, никому не нужных собственных резонансов, это ничего хорошего не даст. И вообще, нам представляется, АС — это не музыкальный инструмент, излучают ГГ, а корпус молчит, хотя мы не отвергаем подход другой школы, которая, по всей видимости существует, так как некоторые фабрики по производству мебели и музыкальных инструментов стали производить очень красивые АС. Были публикации о АС с корпусами, склеенными из брусов n-ого количества экзотических древесных стволов, выпиленных под разными углами к направлению волокон, прошедших процедуру сушки и хранения в определенных климатических поясах. Это увеличило цену корпуса еще на порядок и, если идея все-таки была, привело к «хаосу» в структуре, «размазыванию» резонансов, т.е. к созданию изотропного деревянного композиционного материала (ДКМ). С другой стороны существуют первый в истории человечества ДКМ-фанера (например, близкая русскому сердце — березовая), потом

— ДСП, а еще потом — MDF-плита (лучший из всех перечисленных материал), представляющий собой мелкодисперсные, хаотически ориентированные частички дерева или волокон (и то и другое целлюлоза), наполненные вязкоупругими связующими — смолами. Таким образом, все уже давно сделано — дешево, сердито и грамотно, а для пущей эстетики — отделано шпоном ценных массивов дерева.

Еще раз заметим — мы не отвергаем идею звучащих корпусов, но к великому сожалению, АС, «окрашивающие» звук для воспроизведения различных фонограмм, даже для себя, можно делать всю жизнь.

196

Упоминалось также о применении в корпусах очень дорогих АС полимерных КМ на основе углеродных волокон (это из области аэрокосмической техники и болидов «Формулы-1») для использования в безвоздушном пространстве. Но это уже вчерашний день, существуют КМ на основе углеродных (и не только) нанотрубок с уникальными свойствами [25] — углепластики отдыхают. Но здесь разработчику следует вовремя остановиться и подумать, а что же, собственно, он строит: авианосец, подводную лодку или необнаружаемый стратоплан со скоростью 10 махов. А, если серьезно, корпуса АС на основе ПКМ с небольшой толщиной стенок и малым весом облада ют наилучшими характеристиками из всех применяемых материалов. Это очень дорого, но, если это делают, значит покупают.

Толщину и массу стенок и перегородок корпуса выбирают, учитывая свойства применяемого материала, размеры АС и уровень звукового давления в корпусе. Для усиления корпуса рекомендуется применение различных стяжек, ребер жесткости, перегородок, расположенных под разными углами и одновременно стягивающих стенки корпуса, в окнах которых размещены ПАС для подавления внутренних резонансов.

Корпуса из кирпича, железобетона, мрамора и прочего базальтогранита — это для строителей, каменотесов и скульпторов монументального профиля. Отсеки в корпусах под засыпку дробью и мелким кварцевым принципиально прокаленным песком — это от «лукавого» или когда из полочных надо сделать напольные АС.

Для подавления внутренних резонансов корпус полностью или частично заполняется тонковолокнистым упругопористым звукопоглощающим материалом (различная вата, синтепон и т.д.).

Форма корпуса АС оказывает значительное влияние на АЧХ и качество звучания не только из-за внутренних резонансов, но и из-за дифракционных эффектов, особенно на частотах выше 1 кГц, когда длина излучаемых звуковых волн становится соизмерима с размерами корпуса. При этом звуковые волны огибают поверхность диафрагмы и испытывают отражения сигнала от передней панели, а затем и от боковых стенок корпуса. Интерференция отраженных волн с прямыми, непосредственно излучаемой диафрагмой, приводит к неравномерности АЧХ. Приведем ставший классическим и переходящий из книги в книгу рис. 5.131, показывающий влияние формы корпуса на АЧХ АС.

Из рисунка видно, что максимально равномерную АЧХ имеет сфера (вспомните легендарные футуристические «Наутилусы» фирмы «B&W»). Поэтому передняя панель АС должна быть максимально узкой, все углы должны быть скруглены, ГГ расположены асимметрично, заподлицо с плоскостью, на которой они установлены, область передней панели, где расположены ГГ (кроме НЧ) покрыта декоративным звукопоглотителем. Требования такие же как в технологиях «Стеллс» — никаких отражений, только поглощение, правда не в электромагнитной, а в акустической области спектра. При этом дифракционные эффекты и вызванные или фазовые искажения снижаются, неравномерность

197

АЧХ уменьшается. Следует учитывать, что увеличение размеров излучателей и повышение частоты приводит к сужению диаграммы направленности.

ГГ и акустический центр ГГ многополосных систем должны находиться на уровне уха слушателя, ГГ располагаются максимально близко друг к другу, это нужно учитывать при выборе высоты напольных АС и специальных подставок под полочные АС. Последние должны поглощать вибрации корпуса и не передавать их к полу помещения, с этой же целью напольные АС устанавливают на шипы, габаритные и тяжелые АС можно установить на колесики. ГГ крепятся через эластичные вибропоглащающие прокладки.

В разделительных фильтрах следует использовать качественные комплек-

тующие. Конденсаторы — К-78; «Solen» Fast PA, MPT «AKSK», MKP «Jantzen», MKT «Visaton» и « Intertechnik», Audyn Cap KP-Sn «Intertechnik» с

рабочим напряжением не менее 160 В. Катушки индуктивности желательно без сердечников, намотанные качественным медным проводом (не хуже «М0», а лучше «М0б» и «М00»).

Рис. 5.131. Влияние внешней формы корпуса на АЧХ АС

Намотка максимально плотная и ровная, возможна пропитка лаком или клеем, диаметр провода последовательных катушек не менее 1,0 мм, возможно применение готовых промышленных, например «Jantzen» или из фильтров других АС. При выборе комплектующих следует руководствоваться качеством применяемых ГГ, общим уровнем разрабатываемых АС, в случае малых серий — требованиями заказчика. Применение печатных плат и пайки совершенно не обязательно, хорошо себе зарекомендовал навесной монтаж с надежным закреплением элементов и применением качественных скруток, разъемов и зажимов. Все контакты должны быть защищены от окисления. Зачастую, фильтры можно смонтировать на корпусе клемника «bi-wireing» с четырьмя клемма-

198

ми, при близком расположении катушек индуктивности их надо располагать взаимно перпендикулярно. Провода разводки внутри АС должны быть максимально короткими, возможно применение акустического кабеля, не обязательно самого дорогого, сечением каждого полюса 2–3 . ГГ, трубы фазоинверторов, ПИ и клемники монтируются снаружи. Внешняя отделка корпусов определяется областью применения и условиями эксплуатации АС, ценовой категорией и требованиями заказчика. ГГ должны быть закрыты акустически прозрачными решетками или съемными сетками. В АС «должно быть все прекрасно», но не следует забывать, что они, все-таки, не являются подставками под драгоценные вазы династии «Минь».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Осветить все стороны такой многогранной проблемы, как создание высококачественных АС, в одной книге и одним автором невозможно и все-таки, смеем надеяться, в работе и в цитируемых источниках содержатся необходимые и, возможно, достаточные сведения для решения некоторых вопросов этой непростой задачи.

К сожалению, в книгу не вошла важная глава, посвященная доработке, ремонту, разработке и изготовлению ГГ. Может быть в будущем А.В. Степанов, которому мы признательны за ГГ, использованные в некоторых важных проектах и ценные советы, примет участие в написании этой главы, и она выйдет отдельной монографией.

Не смотря на то, что АС является, пожалуй, самой консервативной частью звуковоспроизводящего тракта, их развитие продолжается. Наиболее полно, с учетом самых последних достижений в этой области, тенденции развития АС, музыкальной и психоакустики изложены в книгах, докладах и интервью И.А. Алдошиной [1,2,7,10]. Бурное развитие наноэлектроники, нанотехнологий, синтез уникальных наноматериалов [26] приведет к значительному улучшению параметров АС и, возможно, к появлению принципиально новых способов извлечения и излучения звука. Если наука «биоэлектроника» уже существует, почему бы не появиться направлению не только психо-, но и «биоакустика», основанному на непосредственном воздействии на слуховые центры в мозге (наверное) человека без колеблющихся диафрагм и воздуха. Тогда — «прощай» высокохудожественные произведения скульптуры и камерной архитектуры?

199