СТРУННЫЙ МУЗЫКАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
STRINGED INSTRUMENT

Изобретение относится к области струнных щипковых музыкальных инструментов, а именно к конструкции электромузыкальных инструментов, преобразующих механические колебания струн в электрические сигналы, и может быть использовано в электрогитарах и в других струнных музыкальных инструментах с применением как прямого, так и косвенного способов преобразования колебаний металлической струны в электрический сигнал.
Известны два способа преобразования колебаний металлической струны в электрический сигнал, который затем усиливается звуковым усилителем мощности и поступает в акустическую систему.
Косвенным является способ преобразования колебаний металлической струны, в котором металлическая струна музыкального инструмента колеблется в направлении, преимущественно перпендикулярном силовым линиям магнитного поля, создаваемого магнитами преобразователя. Колебания струны вызывают изменения магнитного потока, которые, в свою очередь, возбуждают электрический сигнал в одной или нескольких катушках преобразователя, обычно называемого звукоснимателем.
В подавляющем большинстве современных «электрифицированных» струнных музыкальных инструментов, таких как современная электрогитара, применяются преобразователи, разработанные в соответствии с вышеописанным способом.
Прямой способ преобразования колебаний металлической струны музыкального инструмента заключается в возникновении в электропроводной струне электрического сигнала при возбуждении колебаний струны в магнитном поле, создаваемом с помощью магнита. Преобразователи такого типа обычно называют датчиками вибрации. Они превосходят звукосниматели по характеристикам и возможностям, но сложнее по конструкции и применяются крайне редко.
Датчик вибрации позволяет выделить и индивидуально обработать сигнал каждой струны собственной электронной схемой, при этом требуется исключить электрический контакт между струнами через детали моста и струнодержателя. Мосты и струнодержатели, разработанные для инструментов с косвенным способом преобразования, не удовлетворяют этому требованию, за исключением самых простых неметаллических, иногда применяемых в недорогих акустических инструментах. Кроме того, должна быть обеспечена возможность быстрой замены струны с сохранением надежного электрического контакта каждой струны со своей электронной схемой.
В струнных музыкальных инструментах звук создается при колебаниях одной или более туго натянутых струн. Обычно один конец каждой струны крепится на валу колкового механизма настройки, другой конец струны крепится к мосту. Частота колебаний струны и воспроизводимого звука зависит от целого ряда факторов, включая длину, толщину и натяжение струны. Каждая струна настраивается индивидуально колковым механизмом. Кроме того, необходима индивидуальная регулировка эффективной колеблющейся длины каждой струны для точного интонирования инструмента. Оптимальная высота струны также не является единой для всех струн: она зависит от материала, диаметра и натяжения струны, наличия навивки. Для настройки высоты и эффективной колеблющейся длины струны служит регулируемое седло моста.
Мосты бывают: индивидуальные для каждой струны, используемые в основном в бас-гитарах, и сборки, в том числе тремоло-устройства с возможностью использования частотной модуляции с помощью рукоятки и фиксированные мосты - без такой возможности. Индивидуальный мост содержит струнодержатель и седло отдельно для каждой струны. В сборках регулируемые седла устанавливаются в комплекте с общим струнодержателем - блоком. Достоинством сборок является простота изготовления и возможность установки на любой готовый инструмент, а также расширение исполнительских возможностей путем модуляции звука тремоло-устройством. К недостаткам относятся снижение чистоты тона и длительности звучания, особенно для тремоло-устройств. Указанные недостатки обусловлены конструкцией сборок. Обычно седло опирается на металлическую плиту через регулировочные винты. Винты плохо передают колебания струн корпусу инструмента, что вызывает снижение длительности звучания. Металлическая плита является плохим демпфером, и снижение качества тона происходит вследствие взаимного влияния колебаний струн друг на друга. Индивидуальные мосты обычно устанавливаются в процессе изготовления музыкального инструмента, но обеспечивают более высокое качество тона и длительность звучания.
Известен музыкальный инструмент с двойным мостом по патенту США №7365255, кл. G10D 3/04, 2008 г., содержащий корпус, размещенные в нем струнодержатели, седла, струны, гриф и колковый механизм. Каждая струна пропущена через отверстие в корпусе струнодержателя, конец которой закреплен в нем посредством шарика. Струна на выходе из отверстия корпуса опирается на седло, которое выполнено в виде цилиндра с наружной резьбой для установки его в корпусе инструмента и имеет в головной части паз для размещения в нем сменной вставки с канавкой под струну. Регулировку высоты струны над грифом осуществляют вращением седла в корпусе инструмента при снятой струне, а регулировку эффективной колеблющейся длины струны осуществляют перемещением вставки вдоль паза с последующей фиксацией ее регулировочным винтом.
Недостатками инструмента данной конструкции являются разделение функций закрепления струны и ее настройки между двумя узлами, необходимость снятия струны с седла для регулировки высоты, невозможность контролировать процесс регулировки при снятой струне, трудный доступ к регулировочным винтам при регулировке эффективной колеблющейся длины струны, значительная трудоемкость процесса настройки и избыточность количества деталей конструкции. Описанная конструкция не предусматривает применения инструмента с датчиком вибрации и предназначена в основном для бас-гитар.
Известен струнный музыкальный инструмент по патенту США №4208941, кл. G10D 3/04, 1980 г., принятый заявителем за прототип. Он содержит корпус, седла, струнодержатель, струны, гриф и колковый механизм. Седло выполнено в виде болта, на шестигранной головке которого выполнен кулачок. Седло выполнено с возможностью установки его в глухом отверстии корпуса, а кулачок размещен на шестигранной головке со смещением от его центральной оси и выполнен в виде части цилиндрической поверхности с фаской, направленной к центру болта. При этом верхняя поверхность кулачка выполнена параллельно головке болта.
Настройку каждой струны осуществляют поворотом шестигранной головки седла, не снимая струны.
Недостатками данного инструмента являются недостаточная прочность моста для выполнения резьбового отверстия, малые пределы регулирования и наличие «мертвой зоны», так как кулачок расположен либо впереди, либо позади центра вращения, а разрыв между двумя зонами регулирования имеет значительную величину. Кроме того, малая сила прижатия струны к поверхности кулачка увеличивает скорость затухания колебаний струны. Предложенная конструкция также не предусматривает применения инструмента с датчиком вибрации и предназначена в основном для акустических гитар.
Технической задачей изобретения является создание струнного музыкального инструмента с универсальным механизмом перестройки интонации, обладающим расширенным набором функций, в том числе выполняющим роль держателя струн и регулятора длины и высоты каждой струны над грифом, для использования как со звукоснимателями, так и с датчиком вибрации без поглощения и искажения колебаний струны.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении инструмент выполнен с возможностью размещения в корпусе блока фиксированного моста или тремоло-устройства, или в корпусе, или в блоке фиксированного моста или тремоло-устройства для размещения каждой струны выполнено сквозное отверстие, а каждые струнодержатель и седло образуют индивидуальный мост для каждой струны, который установлен в сквозном отверстии или корпуса или в блоке фиксированного моста или тремоло-устройства, индивидуальный мост выполнен со сквозным отверстием, а каждая струна размещена в сквозном отверстии индивидуального моста, причем выступ для опоры струны выполнен в виде спирали.
Кроме того, индивидуальный мост выполнен или в виде цельной детали, или в виде винтовой пары.
Кроме того, блок фиксированного моста или тремоло-устройства выполнен неметаллическим.
Кроме того, струнный музыкальный инструмент снабжен печатной платой датчика вибрации, которая установлена или между корпусом инструмента и струнодержателями, или между блоком фиксированного моста или тремоло-устройства и струнодержателями, а струна выполнена металлической.
На фиг.1 изображен струнный музыкальный инструмент с индивидуальными мостами в сборе, вид в плане;
на фиг.2 - узел I на фиг.1;
на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2 - размещение индивидуального моста в корпусе инструмента со звукоснимателями;
на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2 - размещение индивидуального моста в корпусе инструмента со звукоснимателями;
на фиг.5 - варианты выполнения индивидуального моста в сборе;
на фиг.6 - индивидуальный мост в виде цельной детали;
на фиг.7 - сечение А-А на фиг.2 - размещение индивидуального моста в корпусе инструмента с датчиком вибрации;
на фиг.8 - сечение Б-Б на фиг.2 - размещение индивидуального моста в корпусе инструмента с датчиком вибрации;
на фиг.9 - струнный музыкальный инструмент с тремоло-устройством в сборе, вид в плане;
на фиг.10 - узел II на фиг.9;
на фиг.11 - сечение В-В на фиг.10 - размещение индивидуального моста в блоке тремоло-устройства инструмента со звукоснимателями;
на фиг.12 - сечение Г-Г на фиг.10 - размещение индивидуального моста в блоке тремоло-устройства инструмента со звукоснимателями;
на фиг.13 - сечение В-В на фиг.10 - размещение индивидуального моста в блоке тремоло-устройства с датчиком вибрации;
на фиг.14 - сечение Г-Г на фиг.10 - размещение индивидуального моста в блоке тремоло-устройства с датчиком вибрации;
на фиг.15 - варианты размещения индивидуального моста, выполненного в виде цельной детали в блоке фиксированного моста или тремоло-устройства.
Струнный музыкальный инструмент содержит корпус 1, гриф 2 и струны 3. С одного конца струны 3 закреплены колковым механизмом 4, а с другого конца струны 3 закреплены мостом.
В корпусе 1 для размещения каждой струны 3 выполнено сквозное отверстие 5. В сквозном отверстии 5 корпуса 1 установлены струнодержатель 6 и седло 7, которые образуют индивидуальный мост для размещения, закрепления и настройки каждой струны 3. Индивидуальный мост выполнен со сквозным продольным отверстием 8, при этом каждая струна 3 размещена в сквозном отверстии 8 индивидуального моста и закреплена в нем посредством упорного шарика 9, который своей поверхностью упирается в торец струнодержателя 6. Сквозное отверстие 8 выполнено таким, чтобы шарик 9 не проходил сквозь него и удерживал струну 3.
На торцевой поверхности седла 7 выполнен выступ 10 для опоры струны 3, на который она опирается при выходе из сквозного отверстия 8 индивидуального моста, а опирается струна 3 на выступ 10 в точке, определяющей эффективную колеблющуюся длину струны 3. Причем выступ 10 для опоры струны 3 выполнен в виде спирали, а индивидуальный мост, образованный струнодержателем 6 и седлом 7, может быть выполнен или в виде цельной детали, или в виде винтовой пары. А именно либо струнодержатель 6 служит винтом, а седло 7 - гайкой, либо седло 7 служит винтом, а струнодержатель 6 - гайкой.
В случае выполнения индивидуального моста в виде цельной детали его устанавливают посредством резьбы в сквозное отверстие 5 блока 11 фиксированного моста или тремоло-устройства со стороны верхней поверхности инструмента.
Индивидуальный мост обеспечивает жесткое закрепление и точное индивидуальное регулирование высоты и эффективной колеблющейся длины каждой струны 3 для правильного интонирования, для чего на боковой поверхности седла 7 выполнены лыски 12 под ключ.
Струнный музыкальный инструмент может быть снабжен тремоло-устройством, установленным в отсеке 13 корпуса 1 с помощью винтов 14 с возможностью качания посредством рукоятки 15 и возвратных пружин 16, размещенных в отверстиях 17. В этом случае индивидуальный мост для каждой струны 3 будет установлен в блоке 11 тремоло-устройства, закрепленном на металлическом основании 18 винтами 19. При этом блок 11 может быть неметаллическим для улучшения акустических характеристик инструмента.
Кроме того, струнный музыкальный инструмент может быть снабжен печатной платой 20 датчика вибрации. При этом печатную плату 20 устанавливают или между корпусом I инструмента и струнодержателями 6, или между блоком 11 фиксированного моста или тремоло-устройства и струнодержателями 6. Причем струнодержатели 6 выполняют функции токосъемников, а блок 11 должен быть выполнен неметаллическим во избежание электрического контакта между струнами.
Печатная плата 20 установлена в отсеке 13 с нижней стороны корпуса 1, затем над ней установлена изолирующая пластина 21 с отверстиями 22 под струнодержатели 6. Изолирующая пластина 21 защищает печатную плату 20 от повреждений посторонними предметами или струнами 3 при их установке или замене. Шарик 9 струны 3 упирается в торец струнодержателя 6, который в данном случае является также индивидуальным токосъемником. Шарик 9 струны 3 давлением на струнодержатель 6 обеспечивает надежный электрический контакт между струной 3 и печатным проводником 23 вокруг отверстия 24 печатной платы 20. Декоративная пластина 25 с отверстиями 26 для установки струн закрывает отсек 13.
Регулирование механизма перестройки интонации струнного музыкального инструмента осуществляют следующим образом.
Каждое седло 7 может легко подниматься или опускаться для регулировки высоты струны 3 над грифом 2 при вращении седла 7 с помощью ключа, контактирующего с лысками 12. Поворот седла 7 на один оборот меняет высоту струны 3 на величину шага резьбы. Многократным поворотом седла 7 на угол 360° регулировка высоты струны 3 может быть произведена без нарушения ранее выполненной регулировки эффективной колеблющейся длины струны 3.
Настройку эффективной колеблющейся длины каждой струны 3 выполняют вращением седла 7 индивидуального моста с помощью ключа, контактирующего с лысками 12. Расстояние от оси вращения седла 7 до точки касания струны 3 и выступа 10 опоры струны 3 изменяется плавно от минимума до максимума за один оборот седла 7 вокруг собственной оси. При этом эффективная колеблющаяся длина струны 3 также плавно изменяется от своего максимума до минимума.
Каждый индивидуальный мост удерживает одну из струн 3, чтобы зафиксировать один конец эффективной колеблющейся длины струны 3, а другой конец эффективной колеблющейся длины каждой струны 3 определен обычным образом играющим, когда он вручную прижимает струну 3 против лада 27, или оставляет ее открытой. В последнем случае эффективная колеблющаяся длина открытой струны 3 определена положением верхнего порожка 28. Индивидуальный мост, состоящий из струнодержателя 6 и седла 7, может быть изготовлен из алюминия, латуни, стали или другого металла. Выступ 10 опоры струны 3 может быть покрыт слоем фторопласта для уменьшения износа струны.
В случае использования в конструкции инструмента тремоло-устройства в работу его приводят посредством рукоятки качания 15, которая перемещает металлическое основание 18 и блок 11 с установленными в нем индивидуальными мостами, растягивая при этом возвратные пружины 16 и ослабляя натяжение струн 3, вызывая дополнительную их вибрацию, придавая этим своеобразное звучание инструменту. Возвратные пружины 16 возвращают металлическое основание 18, блок 11 и струны 3 в исходное положение.
Печатная плата 20 служит для прямого преобразования колебаний каждой струны 3 в электрический сигнал, который затем усиливается посредством звукового усилителя.
Использование предлагаемого технического решения позволило создать струнный музыкальный инструмент с универсальным механизмом перестройки интонации, выполняющим одновременно функции струнодержателя, токосъемника и регулируемого седла, позволившим применять его и в фиксированных мостах, и в тремоло-устройствах инструментов с прямым способом преобразования вибрации металлической струны, в том числе басовых, а также функции струнодержателя и регулируемого седла для применения в других инструментах, в том числе без ладовых. Кроме того, предложенный механизм является унифицированным, пригодным для различных инструментов, а именно гитар и бас-гитар, а также как для электрогитар, так и не электрических, и представляет собой простой механизм, жестко устанавливаемый в корпусе, что исключает его вибрацию, взаимное влияние со смежными струнами и электрический контакт между ними. Каждая струна при этом устанавливается с тыльной стороны инструмента, проходит сквозь индивидуальный мост над грифом и закрепляется на валу колкового механизма. Замена одной струны никак не влияет на настройку инструмента.