ЗВУЧАЩИЙ ЭЛЕМЕНТ УДАРНОГО МУЗЫКАЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА

Техническое решение относится к области акустики, а именно к изготовлению звучащих элементов ударных музыкальных инструментов.
Известно музыкальное устройство, в котором звучащий элемент выполнен в виде пластины различной формы и конфигурации, причем в звучащем элементе выполнены прорези (WO 96/04643, G10К 1/26, 1996). Указанный звучащий элемент не обладает необходимой мощностью и продолжительностью звучания. Его недостатком является то, что из-за наличия прорезей невозможно достигнуть необходимой точности настройки звучания, и поэтому он малопригоден для применения в терапевтических целях, где требуется точная настройка для достижения резонанса, используемого в методах лечения (И. Пригожин и И. Стенгерс «Порядок из хаоса». М.: «Прогресс», 1986.).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является звучащий элемент ударного музыкального инструмента, выполненный в виде прокатанной металлической прямоугольной пластины толщиной более 4 мм, на плоской поверхности которой выполнены отверстия, расположенные в нейтральных для колебания зонах, причем толщина пластины не превышает 70 мм и составляет 0,02-0,05 ее длины, длина пластины составляет 1,3-1,45 ее ширины, а расстояние между отверстиями пластины равно частному от деления соответственно длины и ширины пластины на показатель, равный 1,4-1,9 (RU 2144703 C1, 20.01.2000). В этом изобретении звучащий элемент имеет срезы, выполненные на прямых углах пластины, размер среза прямых углов пластины составляет не более 0,1 ширины как по длине, так и по ширине пластины, металлическая пластина выполнена из бронзы, латуни, чистого титана, алюминиевого сплава.
Данный звучащий элемент обеспечивает необходимую точность настройки, имеет достаточную мощность и продолжительность звучания, но не обладает тем необходимым звуковым спектром, сходным со звучанием, например, тибетских чаш, а именно - количество обертонов у данного звучащего элемента находится в пределах 2-5, в то время как необходимо существенное их увеличение до 6-10 обертонов.
Техническим результатом полезной модели является расширение диапазонов обертонов звучания.
Технический результат получен звучащим элементом музыкального инструмента, выполненным в виде прокатанной металлической прямоугольной пластины с поперечными отверстиями, расположенными в нейтральных для колебания зонах, и срезами на углах, отличающийся тем, что длина А пластины выбрана в пределах А=(1,55-1,65)В, где В ширина пластины, толщина D пластины выбрана в пределах 2-30 мм, расстояние С между смежными отверстиями пластины по длине выбрано в пределах частного от деления А/1,91-2,2, расстояние Е между смежными отверстиями пластины по ширине пластины выбрано в пределах частного от деления В/1,9-2,2, при этом пластина выполнена из медного сплава.
Пластина может быть выполнена из бронзы или латуни или из других металлов и сплавов металлов, отвечающих условиям звучания.
Такой звучащий элемент ударного музыкального инструмента повышает его функциональные качества и обеспечивает возможность воспроизведения звука, наиболее сходного по своему звучанию со звонами тибетских чаш, а по мощности и продолжительности сопоставим со звучанием колоколов, того же тона.
На фиг. 1 показан звучащий элемент в пространственном изображении. Звучащий элемент имеет плоские поверхности 1, сквозные отверстия 2 и угловые срезы 3, которые выполнены по четырем углам прямоугольной пластины. Пластина имеет длину А, ширину В, расстояние С между отверстиями 2 по длине пластины, расстояние Е между отверстиями 2 по ширине пластины, толщину D, длину F среза по длине пластины, длину G среза по ширине пластины. Звучащий элемент представляет собой прокатанную металлическую пластину прямоугольной формы с упомянутыми угловыми срезами 3. Четыре сквозных отверстия 2 выполнены вертикально к плоской поверхности 1 пластины. Расстояние С между отверстиями пластины по длине выбрано в пределах частного от деления С=А/1,91-2,2. Расстояние Е между центрами отверстий пластины по ширине пластины выбрано в пределах частного от деления Е=В/1,9-2,2. Отверстия расположены симметрично относительно осей координат прямоугольной пластины. Толщина пластины D выбрана в пределах D=2-30 мм, что составляет 0,01-0,03 ее длины, при этом длина пластины составляет 1,55-1,65 ее ширины. Такие размеры пластины максимально создают пропорции золотого сечения. Указанные пределы количественных значений параметров пластины получены опытным путем, позволившим осуществить такой подбор расстояний между центрами отверстий, при которых достигнут требуемый эффект звучания пластины с отверстиями, расположенными в узлах стоячих волн, амплитуда колебаний в которых равна нулю («Узел в физике», Большая советская энциклопедия. 1969-1978).
Указанные соотношения размеров металлической пластины (длина, ширина и толщина), а также расположение центров отверстий в узлах стоячих волн, амплитуда колебаний в которых равна нулю, обеспечивают получение таких акустических свойств звучания, спектр которых существенно приближен к звучанию тибетских чаш, обладающих терапевтическим эффектом, а мощность и продолжительность звучания сопоставимы со звучанием колоколов, того же тона.
Длина G среза по ширине пластины, выбранная в пределах (0,15-0,3)В, а длина F среза по длине пластины, выбранная в пределах (0,15-0,3)А, повышают точность настройки основного тона пластины, а также позволяют достичь требуемую мощность звучания обертонов пластины.
Использование в качестве материала пластины медных сплавов, таких как бронза и латунь, позволяет объединить наиболее точное совпадение спектров звучания тибетских чаш и мощность колокольного звона.
Опыты и моделирование звучания на основе таблицы фигур Хладни (Mary D Waller. Chladni Figures; a study in symmetry, London, G Bell, 1961) установили, что выбранные соотношения длины А, ширины В и толщины D пластины обеспечивают ей акустические свойства, позволяющие использовать ее для воспроизведения такого звона, спектр которого по числу обертонов достигает десяти. Установлено, что широкий спектр обертонов звучания пластины может быть достигнут, когда длина пластины превышает ее ширину в пределах 1,55-1,65 раза, а ее толщина составляет 0,01-0,03 от длины пластины и находится в пределах 2-30 мм. Оптимальным значением соотношения длины и ширины является 1,618, а соотношение ширины к длине составляет 0,618. По существу эта зависимость характеризует пропорции золотого сечения.
Расстояние между отверстиями пластины равно частному от деления, соответственно, длины А и ширины В пластины на величину коэффициента, равного 1,91-2,2, при этом выбор абсолютного значения величины количественного показателя зависит от габаритов и массы пластины. Отверстия пластины позволяют использовать ее на подвесках в специализированных устройствах звучания, в которых извлечение звона производят с помощью ударного элемента, например, молотка или тарана. Для точной настройки звучания пластины необходимо выполнять срезы 3 прямых углов, в пределах не более 0,3 ее длины, как по длине, так и по ширине пластины.
Пример. Изготовленный по вышеуказанным соотношениям звучащий элемент, воспроизводящий звук тибетской чаши, используется в конструкции звукотерапевтической установки с заданной частотой звучания. Методом проката получена пластина из латуни толщиной D=4 мм, имеющей длину А=270 мм и ширину В=165 мм. Путем записи спектра звучания пластины были уточнены расстояния между отверстиями С=132 мм и Е=81 мм. Это позволило достигнуть звучания элемента с восемью обертонами заданной частоты и воспроизводить звоны в звукотерапевтической установке, музыкальном оркестре и этническом инструменте.
Для точной настройки частоты пластины и увеличения количества обертонов были произведены срезы прямых углов пластины в соответствии с указанными соотношениями.
В результате был получен звучащий элемент в виде плоской прямоугольной пластины, воспроизводящий звоны созвучные со спектром звучания тибетских чаш и мощностью колоколов, причем звучащий элемент был настроен на заданную частоту звучания с большой точностью. Пластина имеет сравнительно небольшую массу, унифицированную форму, позволяющую использовать ее с множеством подобных пластин в различных конструкциях воспроизведения звуков широкого назначения.