Ударный музыкальный инструмент и фазоинвертор для него
PERCUSSION MUSICAL INSTRUMENT AND BASS REFLEX FOR IT

Изобретение относится к ударным музыкальным инструментам и может быть использовано при производстве музыкальных инструментов для различных направлений и стилей музыки.
Известен ударный музыкальный инструмент типа кахон (см. патент на полезную модель РФ №121394, заявитель Бежанян Гагик Сергеевич, опубл. 20.10.2012), в котором для звукоизвлечения использованы: резонатор в виде коробчатой конструкции, выполненной из скрепленных между собой частей из фанеры или пластика, имеющий две, левую и правую, стенки, тыльную стенку, на которой выполнено круглое отверстие-фазоинвертор, переднюю рабочую игровую стенку-деку, изготовленную из фанеры или пластика толщиной не более 5 мм, к внутренней стороне которой вертикально прикреплены не менее трех расположенных параллельно или V-образно гитарных струн с возможностью регулирования их натяжения с внешней стороны игровой стенки, верхнюю крышку и нижнюю стенку, которые выполнены толщиной не менее 10 мм и имеют между собой дополнительное крепление по вертикали в виде усилительной стойки, размещенной внутри конструкции.
Известное устройство сложно по регулированию и настройке натяжения гитарных струн с внешней стороны игровой стенки, особенно сложно по настройке в области бас-звука (существует призвук струн на бас-ударе), и не дает возможность настроить кахон для звучания полностью без струн (бонго кахон).
Известен ударный музыкальный инструмент (см. патент Тайваня на полезную модель TWM 470357 U, заявитель Lin Shi-Zhong, опубл. 11.01.2014), содержащий полый корпус в виде параллелепипеда с фазоинвертором в виде отверстия и с шестью гранями: нижней, верхней, левой, правой, тыльной и фронтальной декой, подструнник со струнами, подложкой и прокладкой, механизм регулирования положения подложки с подструнником относительно фронтальной деки.
Недостатком данного устройства является невозможность постепенного регулирования степени прижатия подструнника к фронтальной деке и сложность перестановки подструнника.
Фазоинвертор в аналоге (патент на полезную модель РФ №121394) и прототипе (см. патент Тайваня на полезную модель TWM 470357 U) выполнен в виде круглого отверстия, расположенного на тыльной грани инструмента. Описанное выполнение фазоинвертора требует системы из двух микрофонов для раздельного снятия низких и высоких частот звучания. Для высоких частот микрофон располагается спереди, для низких частот - сзади у тыльной грани инструмента. Кроме этого, звуковые волны низких частот распространяются в противоположную сторону от слушателей, что уменьшает интенсивность волны и ухудшает ее слышимость.
Технической задачей предложенного изобретения является расширение диапазона звучания и улучшение чистоты звука в разных диапазонах действия. При решении технической задачи достигаются нижеописанные технические результаты.
Техническая задача в части ударного музыкального инструмента решается тем, что ударный музыкальный инструмент содержит полый корпус в виде параллелепипеда с фазоинвертором в виде отверстия и с шестью гранями: нижней, верхней, левой, правой, тыльной и фронтальной гранями, последняя обычно называется фронтальной декой, подструнник со струнами, подложкой и прокладкой, механизм регулирования положения подложки с подструнником относительно фронтальной деки, при этом механизм регулирования снабжен фронтальным и тыльным стопорами, гайкой Эриксона, винтовой шпилькой и врезной гайкой, причем шпилька жестко связана с гайкой Эриксона, которые установлены на тыльной грани с возможностью вращения. Врезная гайка жестко установлена на подложке и кинематически связана со шпилькой с возможностью плоскопараллельного перемещения подложки с подструнником и прокладкой относительно поверхности фронтальной деки. Струны на подструннике расположены дугообразно, выпуклой частью в сторону фронтальной деки. Фронтальная дека установлена на корпусе с зазором по углам, сопряженным с верхней и соответственно левой и правой гранями.
Т.к. механизм регулирования снабжен фронтальным и тыльным стопорами, то устраняется возможность выпадения шпильки из врезной гайки и повреждения струн подструнника шпилькой при перемещении подложки относительно фронтальной деки, а также соприкосновения креплений струн с фронтальной декой при отсутствии визуального контроля перемещения подложки.
Ударный музыкальный инструмент, в котором механизм регулирования снабжен гайкой Эриксона, винтовой шпилькой и врезной гайкой, причем шпилька жестко связана с гайкой Эриксона, которые установлены на тыльной грани с возможностью вращения. Врезная гайка жестко установлена на подложке и кинематически связана со шпилькой с возможностью плоскопараллельного перемещения подложки с подструнником относительно поверхности фронтальной деки, позволяет регулировать зазор или степень прижатия струн подструнника к фронтальной деке с внутренней стороны инструмента.
Струны на подструннике расположены дугообразно, выпуклой частью в сторону фронтальной деки, причем между струнами и подложкой расположена прокладка, что позволяет устранить побочные колебания струн в плоскости, параллельной фронтальной деке, и улучшает чистоту высокочастотного звучания.
Фронтальная дека установлена на корпусе с зазором по углам, сопряженным с верхней, левой и правой гранями, что позволяет достичь дополнительного звукового эффекта типа щелчок при ударе по свободным от креплений углам фронтальной деки.
Ударный музыкальный инструмент, в котором фронтальная дека выполнена из березовой трехслойной фанеры толщиной от 1 до 4 мм, боковые, верхняя и нижняя грани выполнены из фанеры толщиной от 8 до 12 мм, тыльная грань - от 4 до 8 мм, является оптимальным для извлечения наиболее глубокого, объемного звучания для низких частот, а также наиболее звонкого - для высоких частот.
Фронтальная дека имеет жесткое, беззазорное покрытие с внутренней стороны, что позволяет устранить глушение колебания струн подструнника путем улучшения их отскока от упругой, твердой поверхности. Брак в виде пузырей приводит к появлению зазора между внутренней поверхностью деки и покрытием, что ухудшает отскок струн и глушит их звучание, это недопустимо.
Техническая задача в части выполнения фазоинвертора ударного музыкального инструмента решается тем, что фазоинвертор изготовлен в виде прямоугольного отверстия на нижней части фронтальной поверхности музыкального инструмента, ограниченного нижней, левой и правой гранями корпуса музыкального инструмента и промежуточной вставкой, соединяющей левую и правую грани, причем фронтальная дека соединена с верхней, левой и правой гранями и промежуточной вставкой, что позволяет использовать только один микрофон для снятия высоких и низких частот звучания инструмента, расположенный со стороны фронтальной деки, при этом повышается интенсивность и чистота звучания на низких частотах из-за устранения многократного отражения звуковой волны от посторонних предметов и направления ее непосредственно на слушателя.
Изобретение поясняется чертежами, на которых:
на фигуре 1 изображена в аксонометрии проекция ударного музыкального инструмента со снятой фронтальной декой и схематичное расположение в нем фазоинвертора и промежуточной вставки;
на фигуре 2 схематично изображен подструнник;
на фигуре 3 схематично в аксонометрии изображена подложка с фронтальным стопором и направляющими;
на фигуре 4 схематично изображена подложка с подструнником в сборе;
на фигуре 5 изображена конструкция механизма регулирования в сборе на разрезе корпуса;
на фигуре 6 и 7 изображены поперечный разрез и фронтальный вид гайки Эриксона в двух видах;
на фигуре 8 и 9 изображена винтовая шпилька в двух видах;
на фигуре 10 и 11 изображены фронтальный вид и поперечный разрез врезной гайки.
Ударный музыкальный инструмент (фиг. 1) содержит полый корпус в виде параллелепипеда с фазоинвертором 1 в виде отверстия на фронтальной стороне инструмента с шестью гранями: нижней 2, верхней 3, левой 4, правой 5, тыльной 6 и фронтальной гранями, последняя из которых обычно называется фронтальной декой 7, подструнник 8 со струнами 9, подложкой 10 и прокладкой 11, винтовой механизм 12 регулирования положения подложки 10 с подструнником 8 относительно фронтальной деки 7.
Механизм 12 снабжен фронтальным 13 и тыльным 14 стопорами, гайкой 15 Эриксона, винтовой шпилькой 16 и врезной гайкой 17, причем шпилька 16 жестко связана с гайкой 15 Эриксона, которые установлены на тыльной грани 6 с возможностью вращения, врезная гайка 17 жестко установлена на подложке 10 и кинематически связана со шпилькой 16 с возможностью плоскопараллельного перемещения подложки 10 с подструнником 8 и прокладкой 11 относительно поверхности фронтальной деки 7. Струны 9 на подструннике 8 расположены дугообразно, выпуклой частью в сторону фронтальной деки 7. Фронтальная дека 7 установлена на корпусе с зазором (на чертежах не показан) по двум углам, сопряженным соответственно с левой 4, правой 5 и верхней 3 гранями.
На фигуре 5 показан ударный музыкальный инструмент, в котором фронтальная дека 7 выполнена из березовой трехслойной фанеры толщиной от 1 до 4 мм и имеет жесткое, беззазорное покрытие 18 с внутренней стороны, левая 4, правая 5, верхняя 3 и нижняя 2 грани выполнены из фанеры толщиной от 8 до 12 мм, тыльная грань 6 - из фанеры от 4 до 8 мм. Винтовой механизм 12 показан условно.
Ударный музыкальный инструмент, в котором тыльный стопор 14 выполнен в виде системы из гайки 19, контргайки 20 и шайбы 21, установленных на винтовой шпильке 16 с внутренней стороны тыльной грани 6.
Ударный музыкальный инструмент, в котором фронтальный стопор 13 выполнен в виде упорных деталей, изготовленных с возможностью ограничения движения подложки 10 по направляющим 22, например в виде упорных планок из любого материала, установленных на направляющих 22 или гранях корпуса.
Ударный музыкальный инструмент, в котором винтовой механизм 12 имеет ограничитель прижатия системы, состоящей из подложки 10 с подструнником 8, к фронтальной деке 7, который выполнен с возможностью разрыва кинематической связи винтовых поверхностей врезной гайки 17 и винтовой шпильки 16 путем выхода из контакта их винтовых поверхностей, причем во врезной гайке 17 или в подложке 10 выполнена проточка 23 для предотвращения выпадения винтовой шпильки 16 и нарушения кинематической связи винтовой шпильки 16 и врезной гайки 17, которые поджаты одна к другой за счет упругости струн.
На фигуре 1 изображен фазоинвертор ударного музыкального инструмента, который выполнен в виде прямоугольного отверстия 24 на нижней части фронтальной поверхности 25 музыкального инструмента, ограниченного нижней 2, левой 4, правой 5 гранями корпуса музыкального инструмента и промежуточной вставкой 26, соединяющей левую и правую грани, причем фронтальная дека 7 соединена с верхней 3, левой 4, правой 5 гранями и промежуточной вставкой 26.
Предложенный ударный музыкальный инструмент действует следующим образом в различных режимах.
Первый, самый простой режим звучания ударного музыкального инструмента происходит, когда струны 9 подструнника 8 не прижаты к фронтальной деке 7. При ударе в среднюю часть фронтальной деки 7 инструмент издает басовый (низкочастотный) звук. При ударе в верхнюю часть фронтальной деки 7 инструмент издает более звонкий (высокочастотный) звук. При ударе в один из углов фронтальной деки 7, расположенной с зазором, инструмент издает краткий, резкий звук типа щелчка. Все паразитные колебания струн 9, возникающие при вибрации инструмента от ударов, гасятся прокладкой 11, которая изготовлена из пористого, мягкого, демпфирующего материала, например поролона, тем самым достигается чистота звука при ударах.
Второй режим, когда струны 9 подструнника 8 касаются фронтальной деки 7. При ударе в среднюю часть фронтальной деки 7 инструмент издает басовый (низкочастотный) звук, который также содержит звук струн 9, соприкасающихся с беззазорным покрытием 18 фронтальной деки 7 («песочный» звук). Покрытие 18 выполнено без зазоров и «пузырей», что позволяет получить и передать звук касания каждой части струн и фронтальной деки, который будет одинаковым и чистым без посторонних глухих искажений. Покрытие может быть выполнено путем нанесения лака, приклеивания или напыления пленки соответствующего вещества. При ударе в верхнюю часть фронтальной деки 7 инструмент издает звонкий (высокочастотный) звук, а также содержит соответствующий этому режиму звук струн 9, соприкасающихся с беззазорным покрытием 18 фронтальной деки 7 («песочный» звук). При ударе в угол фронтальной деки 7, расположенной с зазором, инструмент издает краткий, резкий звук типа щелчка, а ввиду отсутствия колебаний в верхней части фронтальной деки 7 струны 9 находятся в покое. Все паразитные побочные колебания струн 9, возникающие при вибрации инструмента от ударов, гасятся прокладкой 11.
Третий режим, когда площадь соприкосновения струн 9 подструнника 8 с фронтальной декой 7 больше, чем во втором режиме, и может изменяться до максимальной. При ударе в среднюю часть фронтальной деки 7 инструмент издает басовый (низкочастотный) звук, а звук струн 9 исчезает из-за превышения усилия прижатия выше порогового, не позволяющего струнам оторваться от поверхности фронтальной деки 7 под воздействием колебаний низкой частоты. Все другие паразитные колебания в плоскости, параллельной деке 7, гасятся прокладкой 11. При ударе в верхнюю часть фронтальной деки 7 инструмент издает звонкий (высокочастотный) звук, а также содержит соответствующий этому режиму звук (высокочастотный) струн 9, соприкасающихся с беззазорным покрытием 18 фронтальной деки 7 («песочный» звук), так как удар приходится на область соприкосновения струн 9 с декой. При ударе в угол 21 фронтальной деки 7, расположенной с зазором, инструмент издает краткий, резкий звук типа щелчка, а ввиду отсутствия колебаний в верхней части фронтальной деки 7 струны 9 находятся в покое. Все паразитные, в основном связанные с низкочастотными, колебания струн 9, в том числе в плоскости деки 7, возникающие при вибрации инструмента от ударов, гасятся прокладкой 11.
Разделение режимов 2 и 3 является условным, т.к. при настройке инструмента его звучание определяется предпочтениями исполнителя.
Режимы в инструменте достигаются и изменяются действием винтового механизма 12 регулирования положения подложки 10 с подструнником 8 относительно фронтальной деки 7.
Крайнее положение подложки относительно фронтальной деки позволяет полностью исключить соприкосновение струн с фронтальной декой. Выпадение гайки Эриксона из тыльной грани предотвращается тыльным стопором, выполненным в виде системы из гайки 23, контргайки 24 и шайбы 25, установленных на винтовой шпильке 16 с внутренней стороны тыльной грани, выполненных с размером большим, чем отверстие в ней, а фронтальный стопор 13, выполненный в виде упорных деталей, изготовленных с возможностью ограничения движения подложки 10 по направляющим 22, например в виде упорных планок из любого материала, установленных на направляющих 22 или гранях корпуса, предотвращает повреждение струн 9 шпилькой 16, выступающей за пределы подложки 10, т.к. останавливает ее движение по шпильке 16.
При вращении гайки 15 Эриксона ключом, вставленным в отверстие, предназначенное, например, для шестигранного ключа, из крайнего положения (см. первый режим) подложка с подструнником и струнами перемещается до соприкосновения с беззазорным покрытием 18 фронтальной деки 7, которое определяет начало второго режима. Степень прижатия струн 9 подструнника 8 к фронтальной деке 7 увеличивается и при продолжении вращения гайки 15 Эриксона, а второй режим плавно переходит в третий.
При максимальном прижатии струн 9 подструнника 8 к беззазорному покрытию 18 фронтальной деки 7 необходимо предотвратить соприкосновение креплений струн 27 с беззазорным покрытием 18 фронтальной деки 7, это достигается при работе винтового механизма 12, который имеет ограничитель прижатия системы, состоящей из подструнника 8 с подложкой 10, к беззазорному покрытию 18 фронтальной деки 7 и который выполнен с возможностью разрыва кинематической связи винтовых поверхностей врезной гайки 17 и винтовой шпильки 16. Шпилька 16 выкручивается из винтовой поверхности (резьбы) врезной гайки 17 и продолжает вращаться в проточке 23, выполненной во врезной гайке 17 или в подложке 10. В подложке 10 винтовая шпилька 16 может свободно вращаться в проточке 23 (что предпочтительно) или любой другой аналогичной по выполняемой функции детали, установленной на подложке и, например, выступающей над ее тыльной поверхностью (на чертеже не показано).
Фазоинвертор ударного музыкального инструмента выполнен в виде прямоугольного отверстия 24, размещенного на нижней части фронтальной поверхности музыкального инструмента, ограниченного нижней 2, левой 4 и правой 5 гранями корпуса музыкального инструмента и промежуточной вставкой 26, соединяющей левую 4 и правую 5 грани, причем фронтальная дека соединена с верхней 3, левой 4 и правой 5 гранями и промежуточной вставкой 26.
Фазоинвертор 1 ударного инструмента обычно предназначен для беспрепятственного распространения звуковых волн, вызванных колебаниями внутренних поверхностей граней инструмента, во внешнее пространство, что усиливает звучание по громкости и насыщенности звука. Предложенная конструкция фазоинвертора позволяет звуковым волнам многократно отразиться от внутренних поверхностей инструмента, после чего свободно выйти из инструмента в сторону слушателя. Благодаря этому все возникающие звуки направлены на слушателя и доходят до него напрямую, без необходимости отражения (и, как следствие, возникновения их затухания, паразитного эха и других искажений) от посторонних предметов.
Промежуточная вставка 26 выполнена, например, в виде детали из фанеры той же толщины, что и корпус инструмента, и служит каналом и усилителем звуковых колебаний, а также предотвращает свободное колебание нижней части фронтальной деки, которое может приводить к паразитному звучанию инструмента (дребезжание).