О. Богомолов, Ізраїль

На WEB-сторінках, присвячених акустичному оформленню гучномовців, іноді зустрічаються рупорні системи. Вони відрізняються своїм незвичайним зовнішнім виглядом і непомірною ціною. Складність виготовлення рупора і застосування дорогих широкосмугових динаміків ставлять ці системи на недосяжну для конструкторів і любителів музики висоту. А ті деякі щасливчики, яким вдалося послухати високоякісну рупорні акустику, кажуть: «Хто хоч одного разу це чув, той не забуде ніколи».

Як же послухати це диво? Для самоделиціков це питання набуває особливого змісту. Будемо виготовляти свій власний рупор!

Мій перший рупор

Відомі такі співвідношення між резонансною частотою і повної добротністю, за якими класифікуються головки.

1. Fj / Qb <30 (F, – резонансна частота, QB – Повна добротність). Головки цього типу мають низьку добротність і найкраще працюють у відкритому корпусі і екрані. До цього типу належить більшість побутових головок для магнітофонів та іншої переносної техніки. Добротність їх досить висока, QB > 1,2.

2.   FJQa <50. Це так звані компресійні головки з важкими дифузорами і м’яким підвісом. У закритому ящику такі головки забезпечують найменшу нерівномірність АЧХ. Оптимальна добротність головки для такого застосування QB = 0,7.

Р, / 0В <85. По виду вони виглядають практично так само, як і го спритні для закритих ящиків, але оптимальним оформленням є фазоінверторний. Найменшу нерівномірність АЧХ забезпечують головки з Qb = 0,39. (

3. F ^ Qb <105. Це головки для смугових резонаторів, бандпаов. Так зазвичай оформляються сабвуфери.

Головки для застосування в рупорних системах розробляються спеціально. В якості випромінювача в конструкції широкогорлих рупорних гучномовців застосовуються нізкодобротного електродинамічні головки, QB < 0,4.

Рупором називають трубу з перемінним перетином і жорсткими стінками.

На .практіки застосовують рупорні гучномовці двох типів: широкогорлі і вузькогорлого. Вхідний отвір має площу, близьку до площі основи конуса головки. Тому їх і називають шірокогорлую. Є й вузькогорлого рупори, вони з’єднуються з головкою через камеру, що грає роль акустичного трансформатора. Застосування рупора, навантажує рухливу систему гучномовця дуже сильно (в добрий десяток разів) покращує ККД останнього і таким чином дає можливість отримати достатню величину звукового тиску і гучність при порівняно невеликої потужності підсилювача. Для тих, кому слово «рупор» нагадує алюмінієву воронку, в яку кричить капітан, запропонуємо більш лаконічне слово – горн. Надалі будемо користуватися саме цим терміном, прийнятим в середовищі виробників акустичних систем.

Розміри горна тісно пов’язані з нижньої воспроизводимой частотою. Не варто й думати про виготовлення в домашніх умовах горна з нижньої частотою 20 або 30 Гц. Довжина хвилі на нижній межі звукового діапазону перевищує 10 метрів, а розміри горна повинні бути ще більше. Вибір нижньої частоти є відповідальним моментом проектування. При цьому потрібно враховувати безліч чинників, починаючи від власних технологічних можливостей, габаритів кімнати прослуховування, параметрів головки і закінчуючи загальною концепцією системи.

Великий вплив на чутливість і благозвучність горна надає його форма. В даний час відомі конічні, гіперболічні, параболічні та експоненціальні конструкції. Всі вони мають свої переваги і недоліки, але останні вважаються найбільш музичними. У 1926 р англійський інженер Пітер Войт (Peter Voigt) знайшов криву, згодом названу .трактрісой.

Трактриса (новолат. Tractrix, від лат. Tractus – витягнутий) – плоска трансцендентна крива, для якої довжина відрізка МР дотичній від точки дотику М до точки Р перетину з даної прямої (віссю) є величина постійна. Будучи різновидом експоненти і зберігаючи всі її переваги, Трактриса дозволила зменшити довжину гбрна і зробити колонки більш компактними практично без погіршення параметрів. Саме Войту ми зобов’язані тим, що ця технологія до цих пір успішно впроваджується в моделях для домашнього застосування.

Однак, незважаючи на це відкриття, колонки все одно виходять більш громіздкими, складними у виготовленні і значно дорожчими, ніж традиційні закриті ящики і фазоінвертори. Висока вартість обумовлена ​​ще й тим, що розрахунок горна вкрай складний. Всі існуючі методики дають наближені результати, а крім того, неможливо з першого разу правильно вибрати параметри, які закладаються у формули для комп’ютерних програм. Багато хто з них визначаються експериментально, майже на закінченому виробі. Можна собі уявити, у що обійдеться, такий метод, коли кожен раз доводиться виготовляти надзвичайно складну дерев’яну конструкцію, міняючи в ній лише один елемент. Будь-яке, навіть саме незначне відхилення може кардинально змінити або навіть повністю «вбити» звук.

Програма, за допомогою якої ми будемо проводити розрахунки, називається Tractrixl2. Її можна без зусиль знайти в Інтернеті. Виби-

Таблиця 2.1

Довжина (мм)

Радіус (мм)

Довжин ^ 1 (мм)

Радіус (мм)

0

182,5

130

68,2

10

156,3

140

64,4

20

142,1

150

60,7

30

130,9

160

57,3

40

121,3

170

54,1

50

113,0

, 180

51,1

60

105,5

190

48,3

70

98,7

200

45,6

80

92,6

210

43,1

90

86,9

220

40,7

100

81,7

230

38,5

110

76,9

240

36,4

120

72,4

250

34,4

раєм нижню частоту горна 300 Гц і вхідний отвір, рівне 3 дюйми. У табл. 2.1 наведені радіуси перетинів горна на різних видаленнях від вихідного отвору.

Точність 0,1 мм – для тих, у кого є токарний верстат. Вимірювання при виготовленні горна робити досить незручно, тому при ручній обробці виникатиме похибка, з якою доведеться змиритися.

Довжина горна, як видно з таблиці, становить 250 мм. Вхідний отвір горна відповідають тридюймових динаміку, тобто такого, у якого діаметр дифузора близько 75 мм. У нього навіть немає назви, на торці магніту є напис, 4 ohm, 5 W. Такі головки встановлюють в комп’ютерних АС. Тип або назва не мають особливого значення, головне, щоб вона була широкосмугової. Перетин і можливі різновиди оформлення приведені на кресленнях (рис. 2.1, а, б).

Матеріалом для виготовлення горна може бути деревина або пластик; в літературі зустрічалися фотографії горнів, видовбаних в камені або відлитих з бетону. Якщо немає відповідного поліна, можна запропонувати інший спосіб виготовлення.

Для виготовлення каркаса горна нам буде потрібно пінопласт щільністю не менше 30 кг / м3. З усіх різновидів пінопласту необ-

а) б)

Рис. 2.1. Можливі варіанти виконання

Рис. 2.2. Використання електродрилі в якості токарного верстата ходимо вибрати найбільш міцний. Він повинен мати дрібнопористу структуру, що не кришитися при натисканні на крайку. Бульбашки в структурі пінопласту повинні бути не більше 3 … 5 мм. При різанні ножем повинна залишатися рівна і гладка поверхня. В якості токарного верстата зручно використовувати електродриль з регульованими оборотами (рис. 2.2, а, б).

Беремо заготовку товщиною 250 мм, на ній креслимо коло діаметром 380 мм. За допомогою полотна ножівки вирізаємо циліндр. Це наша болванка. Вирізаємо з фанери дві шайби діаметром 60 мм. У центрі болванки і шайб свердлимо отвір діаметром

10 .. .12 мм під шпильку, на якій буде оброблятися деталь. Шайби потрібні для того, щоб пінопласт не деформована і не прокручувався на Шпильці. Збираємо всю заготівлю, стягаємо гайками і затискаємо в патрон дриля. В якості різця можна застосовувати ніж, напилок, наждачний папір, обгорнуту навколо дерев’яного бруска або обламати ножовочное полотно. Повільно підвищуємо обороти, центруємо і підбираємо кращу точку затиску. Збільшуємо обороти і обробляємо заготовку за розмірами креслення.

При шліфовці пінопластового каркаса починаємо з наждачного паперу № 2, потім № 1 і нарешті доводимо «нулевкой». У місці кріплення динаміка епоксидкой приклеюємо фанерне кільце. Можна прикріпити динамік і навіть спробувати включити і послухати. Зміни і незвичність звуку чутні і на такому напівфабрикаті.

Цікаво, що частоти нижче 600 Гц стають «плаваючими». Вони з’являються і зникають залежно від місця розташування горна й орієнтації його відносно навколишніх поверхонь. Наприклад, в кутку кімнати або біля стіни «низу» є, а якщо тримати горн в руці в центрі кімнати – їх немає. Секрет простий. Пінопласт, внаслідок своєї невисокої щільності, має низький коефіцієнт відбиття звуку. Для низьких частот він прозорий. Необхідно армувати внутрішню поверхню горна більш щільним матеріалом. Вибираємо самоклейну алюмінієву фольгу. За каталогами фірм в інтернет-магазинах вона називається Aluminium-Foil Тарі (стрічка алюмінієвої фольги). Товщина фольги на паперовій підкладці 30 мікрон. Довжина в рулоні 45 метрів, ширина 50 мм. Коштує такий рулон $ 5. Якщо немає можливості придбати цей дуже зручний матеріал, доведеться шукати іншу фольгу і клеїти її нерасгвяющім пінопласт складом. Фольгу слід нарізати трапецієподібними клаптиками і приклеїти, ретельно проглажівая її поверхню (рис. 2.3, а, б).

Джерело: За редакцією А. Я. Гріфа, Оригінальні схеми і конструкції. Творити разом! – М .: СОЛОН-Пресс, 2004. – 200 с .: іл. – (Серія «СОЛОН – радіоаматори», вип. 23)