Перкуссионный идиофонный инструмент
PERCUSSION IDIOPHONE INSTRUMENT

Заявляемое изобретение относится к музыкальным инструментам, более конкретно - к ступенчатым перкуссионным идиофонам, которые могут быть подклассифицированы как ударный идиофон, так и как идиофон фрикционный (трения). Примером ударного перкуссионного идиофона является ксилофон. Примером фрикционного идиофона является стеклянная гармоника. Другим примером фрикционного идиофона является веррофон [1. Перкуссия (музыка). URL: http://wikiredia.ru/wiki/%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%BA%D1%83%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%8F_(%D0%BC%D1%83%D0%B7%D1%8B%D0%BA%D0%B0); 2. Ударные инструменты // Музыкальный энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1990. - С. 560. - 672 с.].
Известно множество конструктивных решений по такой разновидности инструмента. Характеризуя их устройство, следует укрупненно выделить основные части: по крайней мере один источник звука как объект механического воздействия с целью извлечении звука; основание (варианты названия: рама, корпус); опорные элементы с перемычкой(ами) как часть сборного или цельного основания; устройство подвеса (подвеска) источника(ов) звука(ов); устройство настройки инструмента [3. US 1886603, 08.11.1932, М.А. Strothotte; 4. US 2317164, 20.04.1943, Н. Zimmerman; 5. US 2540925, 06.02.1951, Н. Zimmerman; 6. US 3589233, G10D 13/08, 29.06.1971, Paul H. Rowe]. При этом инструмент может быть установлен при игре (по расположению источников звука) горизонтально (здесь - преимущественное положение, в том числе при употреблении таких понятий в описании устройства и функционирования, как «верх», «низ», «вверх», «вниз», «слева», «справа», «горизонтально», «вертикально» и т.д.), вертикально или произвольно в руках пользователя-музыканта.
Так, известен перкуссионный идиофонный инструмент, содержащий П-образное в поперечном сечении основание в виде взаимосвязанных двумя перемычками первого и второго опорных элементов, разнесенных на убывающую по длине инструмента ширину, источники звука в виде множества (на илл. - восьми) удлиненных полых трубок одинакового диаметра и в регрессивном спектре их длин, определяющем упомянутое убывание ширины, упруго подвешенные в замкнутых по своему периметру одноуровневых гнездах опорных элементов основания с одинаковым шагом, посредством гибких связей, каждая из которых охватывает трубку и пропущена в продольные горизонтальные отверстия в боковых проушинах, а также устройство натяжения гибких связей, связанные с концами последних [7. US 2458193, 04.01.1949, J.A. Packheiser].
В нем все посадочные гнезда для трубок и, соответственно, все трубки расположены одноуровнево, горизонтально, при полной параллельности всех трубок.
Однако при этом затруднен быстрый выбор играющим пользователем нужных в каждый момент трубок, увеличивается вероятность ошибок, растет утомляемость, приближая «профессиональное выгорание». И эта проблематика возрастает с ростом числа трубок для возможной «линейки» таких инструментов, уменьшенном шаге между трубками в интересах компактности инструмента.
Известен также перкуссионный идиофонный инструмент, содержащий П-образное в поперечном и продольном сечениях коробчатое открытое сверху основание, длинные борта которого являются опорными элементами и разнесены на убывающую по длине инструмента ширину, источники звука в виде множества (на илл. - также восьми) удлиненных полутрубок (т.е. полученных продольным осевым трубки) одинакового диаметра и выпуклостями вверх, в регрессивном спектре их длин, определяющем упомянутое убывание ширины, упруго подвешенные в замкнутых по своему периметру одноуровневых гнездах опорных элементов основания с одинаковым шагом, посредством струн, каждая из которых точечно заведена с зазором в горизонтальный зазор крючка сверху каждой полутрубки и аналогично заведена в вертикальные зазоры крючков на внутренней боковой стенке опорного элемента на уровне окон, а также устройство натяжения струн, связанные с концами последних [8. US 1575960, 09.03.1926, W. Bartholomae].
В нем все посадочные гнезда для полутрубок и, соответственно, все полутрубки расположены также одноуровнево, горизонтально, при полной параллельности всех полутрубок.
Очевидно, что и в этом известном устройстве затруднен быстрый выбор нужных объектов механического воздействия при игре.
Для большего удобства игры на подобных инструментах (ударного типа, преимущественно металлофонах), облегчения оперативного выбора «самозвучащих элементов» (вышеназванных объектов механического воздействия в виде пластин), предложено, в частности, устанавливать рядами («в три и более ряда») в порядке целых тонов в каждом ряду, при этом элементы второго и четвертого рядов смещены вдоль ряда относительно элементов первого и третьего рядов инструмента на полтона, так что в четных и нечетных рядах смежные в поперечном направлении пластины совпадают по тону [9. RU 92014383 А, МПК G10D 13/08, 20.03.1996].
Однако, во-первых, это увеличивает габарит инструмента по ширине, а во-вторых, для конструкции с упруго подвешенными трубчатыми самозвучащими элементами (приоритетной в производстве у Заявителя) затруднено конструктивно, требует увеличения (как правило, вдвое) количества продольных опорных элементов в составе основания инструмента, еще существеннее увеличивая не только габариты по высоте и длине, но и себестоимость инструмента.
Наиболее близким к заявляемому устройству аналогом (прототипом) по назначению и совокупности существенных конструктивных признаков является перкуссионный идиофонный инструмент (звучащий при ударном или фрикционном воздействии на его источники звука той или иной частоты), содержащий U- или П-образное в поперечном сечении основание в виде взаимосвязанных, по крайней мере одной перемычкой, первого и второго опорных элементов, разнесенных на убывающую по длине основания ширину, источники звука в виде трубок в некотором количестве из натурального ряда чисел, одинакового диаметра и в регрессивном спектре их длин, определяющем упомянутое убывание ширины основания, и соответственно в прогрессивном спектре их собственных частот колебаний, упруго подвешенные в гнездах опорных элементов основания с одинаковым шагом, исключающим их взаимный контакт [10. US 9,330,644, G10D 13/08, 03.05.2016; РСT//В2012/002656, G10D 13/08, 30.05.2014; WO 2013/093588, G10D 13/08, 27.06.2013].
В нем все гнезда (посадочные гнезда) образованы совместно опорным элементом основания и рядом разнесенных по длине опорного элемента дополнительных, монтируемых на опорном элементе деталей - поддерживающих элементов, при этом все гнезда выполнены открытыми с внешней стороны длинного торца (т.е. сверху при горизонтальном положении трубок) и с возможностью расположения упругих подвесов в них всех трубок по одному единственному уровню глубины, под струну в поддерживающих элементах ориентированы вдоль опорных элементов (для технологичности их выполнения, в конструкцию, собственно, и введены поддерживающие элементы как самостоятельные детали, монтируемые на опорных элементах).
Хотя подробная ссылка сделана на сборную (составную) конструкцию основания (два опорных элемента плюс перемычка из передней и задней перемычек), оговорена и возможность U-образного основания как единой детали. Правда, не оговорено, в какой из двух возможных плоскостей имеет место эта U-образность (неопределенность описания прототипа): «Хотя ссылка делается на пару опорных элементов, понятно, что, это будет включать в себя частный случай, который является унитарным по своей природе, таким как U-образный элемент» [пер. с англ. Заявителя].
Предпочтительным материалом трубок является кварц, который представляет собой диоксид кремния (двуокись кремния), при допустимости иных материалов.
Однако такому инструменту, при всех его положительных качествах, свойственны следующие недостатки.
Во-первых, затруднена навигация пользователя-музыканта по нотам (не случайно в музыкальных инструментах часть объектов мануального воздействия с определенными нотами звукоряда пространственно смещают - «выносят» на другой план).
Во-вторых, множество параллельных одинаковых (не считая разности их длин) «выстроенных» в плотный ряд трубок, на которые с высокой скоростью и долго должен воздействовать пользователь (музыкант), снижает их различительную способность (особенно при слабом освещении и/или интенсивных помехах типа бликов и сканирующих лазерных лучей, столь характерных для современной концертной обстановки), приводя к замедлению реакции, ошибкам, преждевременной утомляемости и «профессиональному выгоранию» [психологический термин].
В-третьих, при одноплоскостном расположении трубок как при ударном воздействии ударником, так и (особенно!) фрикционном способе игры, несколько затруднена, «не гарантирована» необходимая локализация этих воздействий только по поверхности нужной трубки: велика вероятность задеть смежные с ней, в связи с чем приходится в конструкции профилактически увеличивать шаг t установки трубок.
В-четвертых, возвышение трубок над «верхними» кромками опорных элементов (признак, введенный в п. 1 формулы прототипа) снижает их защищенность от несанкционированных механических воздействий.
Можно назвать и другие «недоработки» устройства-прототипа: проблема жесткости основания, особенно при транспортировке инструмента; проблема сочетания с «цветомузыкой», решение которой затруднительно при сборных светопрозрачных конструкциях - «световое сопротивление» стыков; проблема неиспользования возможностей дополнительного продления звучания источника звука и других спецэффектов; проблема моноцветного (монопрозрачного) выполнения трубок при их большом числе N и малом шаге t; проблема принудительного глушения (гашения) «отыгравшего свое» звука; при игре «фрикционным» способом - проблема постоянного смазывания (смачивания) рук Пользователя-музыканта и слива использованной смазки, попадающей на практически все основание, и др.
В совокупности все это обусловливает еще недостаточно высокие характеристики прототипа как музыкального инструмента в своем подклассе и определяет потребность в его дальнейшем совершенствовании.
Проблемой (задачей), на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение характеристик прототипа как перкуссионного идиофонного инструмента.
1
2
Обозначенная проблема (поставленная задача) решается тем, что в перкуссионном идиофонном инструменте, содержащем U- или П-образное в поперечном сечении основание в виде взаимосвязанных, по крайней мере одной перемычкой, первого и второго опорных элементов, разнесенных на переменную по длине инструмента ширину В с углом сходимости, источники звука в виде трубок в количестве N из натурального ряда чисел, в спектре их геометрических размеров и материалов, определяющем упомянутый угол сходимости, и соответственно в спектре их собственных частот колебаний, упруго подвешенные в гнездах опорных элементов основания с шагом, исключающим их взаимный контакт, согласно заявляемому изобретению, гнезда выполнены непосредственно в опорных элементах, с возможностью расположения упругих подвесов в них трубок первой и второй группами, соответственно в количестве m и n при m+n=N, по двум уровням глубины h и h не менее половины диаметра трубки, причем на разных уровнях в первом и втором опорных элементах, так что в проекции инструмента на поперечную вертикальную плоскость параллельные между собой, по крайней мере в плане, трубки первой группы скрещиваются Х-образно с параллельными между собой, по крайней мере в плане, трубками второй группы под визуально различимым углом.
Технический результат такого решения, как по отдельным признакам, так и комплексно:
Главный отличительный признак, а именно неодинаковая, ориентация «нечетных» (в общем случае - первой группы в нашей терминологии) и «четных» (в общем случае - второй группы) трубок по углу возвышения (при горизонтальном, как пример, положении инструмента) даже при их параллельности по азимуту, т.е. в плане, X образная скрещенность смежных трубок однозначно облегчает навигацию пользователя-музыканта, облегчает и ускоряет процесс выбора нужной трубки для воздействия на нее. Меньше и утомляемость пользователя. Причем при незначительном росте габарита инструмента по высоте (особенно при минимально-заметном угле 2β скрещивания смежных трубок).
Полная же «утопленность» трубок в гнездах в местах их подвеса явно повышает защищенности трубок, как наиболее ценных и хрупких составляющих инструмента, от несанкционированных механических воздействий.
Проблема (задача) решается также за счет дополнительных существенных конструктивных признаков (при сохранении сформулированной в предыдущем абзаце совокупности основных конструктивных существенных признаков) устройства:
- гнезда в каждом опорном элементе могут быть выполнены в количестве N и в виде замкнутых по периметру отверстий с двухрядным расположением в шахматном порядке для смежных трубок первой и второй групп, то есть для сочетаний m-n. m-n-m. n-m-n и n-m, с продольным относительным сдвигом по фазе на упомянутый шаг для первого и второго опорных элементов (Это рационализирует конструкцию в компоновочном плане, делая ее компактнее при заданном угле 2β скрещивания трубок, при условии равнопрочности по объему опорных элементов, являющихся, как и основание в целом, несущей, «рамной» конструкцией);
- гнезда в опорных элементах могут быть выполнены в количестве N и разомкнутыми на ширину, несколько превышающую диаметр трубки, по периметру снаружи, в шахматном порядке для смежных трубок первой и второй групп, то есть для сочетаний m-n. m-n-m. n-m-n и n-m, с продольным относительным сдвигом по фазе на упомянутый шаг для первого и второго опорных элементов (Это облегчает монтаж-демондаж трубок, при этом требование превышения «разрыва периметра» над величиной d продиктовано возможностью «входа» трубки при монтаже снаружи, но несколько снижает жесткость основания как несущей «рамной» конструкции и защитные свойства устройства - безопасность кварцевых трубок от несанкционированных деструктивных внешних воздействий);
1
2
- гнезда в опорных элементах могут быть выполнены в количестве N, в виде разомкнутых на ширину, несколько превышающую диаметр трубки, по периметру снаружи для уровня h и замкнутых по периметру для уровня h отверстий и расположены в шахматном порядке для смежных трубок первой и второй групп, то есть для сочетаний m-n. m-n-m. n-m-n и n-m, с продольным относительным сдвигом по фазе на упомянутый шаг для первого и второго опорных элементов (Это в соответствует стремлению к компактности инструмента, снижению материалоемкости основания, а значит и себестоимости инструмента, предпочтительнее по дизайну);
1
2
- при предыдущей совокупности признаков, гнезда уровней h и h могут быть расположены с частичным перекрытием по глубине (Это в наибольшей мере соответствует стремлению к компактности инструмента, снижению материалоемкости основания, а значит и себестоимости, удачно с дизайнерской точки зрения);
- гнезда в каждом опорном элементе могут быть выполнены в количестве 2N и в виде замкнутых по периметру отверстий с двухрядным расположением одно под другим (Это обусловливает принципиально новые, побочные возможности заявляемого устройства - как «конструктора», ибо, во-первых, в рамках Х-образности можно заменить порядок «наклона трубок первой и второй групп (здесь - с нечетными и четными номерами), а во-вторых, появляется принципиальная возможность, производителю в порядке поставок разных опций при том же наборе деталей или на месте пользователем или посредником, относительно несложной пересборки инструмента с Х-образной в «классическую»);
1
2
- гнезда в каждом опорном элементе могут быть выполнены в количестве 2N и в виде разомкнутых по периметру для уровня h и замкнутых по периметру для уровня h отверстий с двухрядным расположением одно под другим (Это также обусловливает описанные в предыдущем абзаце в скобках новые возможности заявляемого устройства - как «конструктора», но, в дополнение к предыдущему признаку, упрощает и ускоряет сборку и пересборку, облегчает конструкцию плюс дизайнерски более выигрышно);
1
2
- инструмент может иметь четыре струны - по две на каждый опорный элемент основания, при этом в каждом опорном элементе, на каждом уровне h и h в перемычках между окнами предусмотрены сквозные отверстия для этих струн, с возможностью упругого подвеса m трубок упомянутой первой группы одной парой разноуровневых струн, разнесенных по ширине В основания, а n трубок упомянутой второй группы - другой парой разноуровневых струн, также разнесенных по ширине В, при этом каждая разноуровневая струна связана с одним или двумя, - спереди и сзади, - механизмами натяжения струн, то есть по два или четыре механизма спереди и/или сзади основания (Это дополнительно рационализирует устройство, уменьшая примерно наполовину трение натягиваемой струны о стенки отверстий, тем более с учетом поперечного смещения отверстия в трубке относительно отверстий в поддерживающих ее элементах, благодаря чему облегчает натяжение и снижает неравномерность распределения напряжений по всей длине струны);
- отверстия под струны в опорных элементах могут быть выполнены параллельными в пределах каждого опорного элемента и каждой его перемычки между гнездами, под острым углом к плоскости соответствующего опорного элемента (Это существенно повышает технологичность выполнения достаточно большого количества отверстий-каналов, возможность сверления, непосредственно в опорном элементе, а при цельном изготовлении основания - в основании);
- основание инструмента может быть выполнено цельным, с облегчающими окнами в перемычке, при этом перемычки между окнами в опорных элементах также являются неотъемлемой частью указанной цельной детали - основания, будучи сформованными или вырезанными в ее теле (Это позволяет не только повысить технологичность изготовления, сборки и ремонтно-регламентных работ основания и всего инструмента, но и в большей мере адаптировать основание к комбинации с устройством «цветомузыка», поскольку «структурное», т.е. по объему, распространению света в светопрозрачном основании существенно препятствует неоднородность структуры, сборность конструкции); при этом основание может быть выполнено из прозрачного акрила (Это позволяет дополнительно оптимизировать устройство при описанном в предыдущем абзаце сочетании формовки основания как цельной детали с организацией «цветомузыки»);
- трубки могут быть выполнены из одинакового материала, одинакового поперечного сечения и разной длины, при этом они расположены в порядке убывания длины вдоль инструмента, с соответствующим возрастанием собственной частоты образованного таким образом ряда, а опорные элементы расположены с убывающей по длине инструмента шириной В, соответственно с постоянным углом сходимости (Это - наиболее перспективный частный случай изобретения под углом зрения коммерческой реализации, находящийся в среднем классе (типоразмере) перкуссионных идиофонов, экономичный и технологически рациональный: трубки делают из заготовок поперечного сечения одной геометрии, опорные элементы плоские, режущий и сверлящий трубки инструмент - один, и т.д.);
- по меньшей мере часть трубок может быть выполнена с оптически разграничительным для упомянутых первой и второй групп, и/или декоративным, и/или повышающим качество звука покрытием (Это дополнительно к Х-образному скрещиванию трубок облегчает визуальный оперативный выбор нужной трубки для механического воздействия на нее в процессе игры; это также позволяет повысить потребительские свойства инструмента его конкурентоспособность, в большей степени удовлетворит эстетические потребности пользователя и аудитории слушателей - концертной публики, пациентов в случаях лечебного и медико-профилактического применения - музотерапии);
- может быть дополнительно предусмотрен механический гаситель колебаний трубок, выполненный в виде удлиненного профильного прижимного элемента, равноотстоящего с зазором от подлежащих гашению трубок и снабженного приводом, преимущественно от ноги пользователя-музыканта, выбирающим при включении упомянутый зазор (Это расширяет исполнительские возможности инструмента, главным образом при профессиональном исполнении сложных музыкальных произведений);
- основание может быть выполнено по меньшей мере с одним сливным окном или отверстием в перемычке и со съемным поддоном под сливным окном или отверстием, с возможностью смазки пальцев рук пользователя при игре способом мануального фрикционного воздействия на трубки (Это повышает удобство, комплексность и автономность, «самодостаточность» инструмента, поскольку в него уже заложена возможность игры «фрикционным» способом; быстросъемность поддона дополнительно облегчает пользование инструментом при «фрикционном» способе игры на нем, поскольку транспортировать отъемный поддон к источнику воды проще и гигиеничнее, чем весь инструмент, особенно его многотрубных габаритных версиях).
В результате предварительного информационного (литературно-патентного) поиска Заявителем не были обнаружены сведения об устройстве того же назначения, совокупность существенных признаков которого совпадала бы с заявляемой или частично совпадала бы в большей мере, чем выбранное за ближайший аналог (прототип). В то же время, именно за счет выявленной (определенной) совокупности признаков заявляемого устройства достигается технический результат (положительный эффект) как решение поставленной задачи. Таким образом, имеются основания предполагать наличие как мирового уровня новизны заявляемого технического решения, так и причинно-следственной связи между заявляемой совокупностью признаков и получением технического результата.
Пример(ы) конкретного конструктивного исполнения заявляемого устройства представлены на фигурах 1-9:
- на фиг. 1 изображен инструмент, вид в плане, где B - расстояние между опорными элементами, убывающее по длине основания; ϕ - половина угла сходимости опорных элементов (угол наклона каждого опорного элемента к продольной вертикальной плоскости (оси) основания (инструмента); d - диаметр трубки (источника звука); L - длина трубки (источника звука); t - шаг установки трубок в плане (в проекции на плане); N - число трубок (источников звука) в инструменте;
1
2
- на фиг. 2 - инструмент с двухрядным шахматным для смежных трубок первой и второй групп расположением N замкнутых посадочных окон (отверстий) в каждом опорном элементе основания и с горизонтальностью обоих рядов гнезд, вид сбоку (справа), где h=const и h=const - соответственно глубины сквозных отверстий (каналов) под струны и уровней центров посадочных окон (далее - «окон») в опорных элементах основания, и, соответственно, центров упругого подвеса трубок в этих гнездах;
- на фиг. 3 - то же, разрез А-А (вид спереди), с очевидностью Х-образной скрещенности трубок, где β=var - возрастающие углы возвышения трубок при горизонтальном положении основания (ее перемычки), соответственно 2β - угол скрещивания трубок;
1
2
- на фиг. 4 - инструмент с двухрядным, близким к шахматному для смежных трубок первой (в количестве m) и второй (в количестве n) групп расположением N замкнутых посадочных окон (отверстий) в каждом опорном элементе основания и с переменными, монотонно сближающимися, в обеспечение полной параллельности трубок в пределах первой и второй групп, обоих рядов гнезд, вид сбоку (справа), где h=var (увеличение глубины) и h=var (уменьшение глубины);
- на фиг. 5 - то же, разрез А-А (вид спереди), с очевидностью Х-образной скрещенностью трубок; где β=const - одинаковые углы возвышения трубок при горизонтальном положении основания (ее перемычки);
1
2
- на фиг. 6 - инструмент с двухрядным, близким к шахматному для смежных трубок первой и второй групп расположением N замкнутых посадочных окон (отверстий) в каждом опорном элементе основания, с горизонтальным вторым рядом гнезд и переменными, монотонно возрастающим, в обеспечение полной параллельности трубок в пределах первой и второй групп, глубиной второго ряда гнезд, вид сбоку (справа), где h=var (увеличение глубины) и h=const;
- на фиг. 7 - то же, разрез А-А (вид спереди), с очевидностью Х-образной (близкой к V-образности) скрещенности трубок, где β=const - одинаковые углы возвышения трубок при горизонтальном положении основания (ее перемычки);
- на фиг. 8 - инструмент с двухрядным шахматным для смежных трубок первой и второй групп расположением N разомкнутых с внешней (верхней) стороны посадочных окон (отверстий) в каждом опорном элементе основания, вид сбоку (справа), где f - ширина «разомкнутости» окна в данном примере выполнения окон;
- на фиг. 9 - инструмент с двухрядным шахматным для смежных трубок первой и второй групп расположением, при т разомкнутых в первом ряду окон и n замкнутых во втором ряду посадочных окон (отверстий) в каждом опорном элементе основания, вид сбоку (справа), где f - ширина «разомкнутости» окна в данном примере выполнения окон;
- на фиг. 10 - инструмент с двухрядным не шахматным расположением 2N окон (отверстий), т.е. одно под другим, в каждом опорном элементе основания, в обоих рядах - замкнутыми, вид сбоку (справа);
- на фиг. 11 - инструмент с двухрядным не шахматным расположением 2N окон (отверстий), т.е. одно под другим, в каждом опорном элементе основания, в верхнем ряду - разомкнутыми, а нижнем ряду - замкнутыми, вид сбоку (справа);
- на фиг. 12 укрупненно показан подвес трубки на опорном основании посредством струны и наклоненных под острым углом ψ к продольной вертикальной плоскости инструмента (и, соответственно, под острым углом ϕ+ψ к плоскости опорного элемента отверстий (каналов) в последних, вид в плане с местными разрезами, где ψ - угол наклона отверстия-канала к продольной вертикальной плоскости инструмента; Δ - поперечное смещение отверстий в трубках относительно отверстий в основании;
- на фиг. 13 схематично изображен инструмент с чередующимися светлыми трубками группы m (в простейшем случае - нечетными) и темными трубками группы n (в простейшем случае - четными), вид в плане;
1
2
- на фиг. 14 (фото) представлен экспериментальный образец заявляемого инструмента с шахматным расположением разомкнутых гнезд уровня h и замкнутых гнезд уровня h, вид сбоку (справа - с преимущественной стороны расположения пользователя-музыканта при игре).
На фигурах позициями обозначены:
1
2
2
1 - основание; 2 - перемычка основания 1; 3 - первый опорный элемент основания 1; 4 - второй опорный элемент основания 1; 5 - трубки (источники разночастотного звука) с номерами (№1…№ N); 6 а, б - гнезда первого (верхнего) и второго (нижнего) уровней в первом (левом) опорном элементе 3 основания 1; 7 а, б - гнезда первого (верхнего) и второго (нижнего) уровней во втором (правом) опорном элементе 3 основания 1; 8 - отверстия (посадочные отверстия) 6а, 6б и 7а, 7б с разомкнутым периметром, выполненные в опорных элементах 3, 4; 9 и 10 - струны верхнего уровня при опорных элементах 3 и 4 соответственно; 11 и 12 - сквозные поперечные (диаметральные) отверстия (каналы) в трубках 5, разнесенные по ее длине L; 13-16 - сквозные отверстия на уровне h в перемычках смежных гнезд (13 и 14 до- и после 6а; 15 и 16 до- и после 7а) данного уровня, с поперечным смещением Δ отверстий 11 и 12 в трубках 5 относительно отверстий 13-16; 17, 18 -механизмы натяжения струн 9 и 10; 19 и 20 - струны нижнего уровня h при опорных элементах 3 и 4 соответственно; 21-24 - сквозные отверстия на уровне h в перемычках смежных гнезд 6б и 7б данного уровня, с поперечным смещением Δ отверстий 11 и 12 в трубках 5 относительно отверстий 21-24 в основании 1; 25, 26 - облегчающие окна в перемычке 2 основания 1; 27, 28 -соответственно прижимной элемент и привод механического гасителя колебаний трубок.
Перкуссионный идиофонный инструмент содержит U- или П-образное (в данном примере - «промежуточное» между ними, которое можно назвать «слабо выраженным U-образным») в поперечном сечении основание 1. Конструктивно оно выполнено в виде взаимосвязанных, по крайней мере одной перемычкой 2, первого и второго опорных элементов - 3 и 4 соответственно. Каждый из опорных элементов 3, 4 расположен под углом ϕ к продольной вертикальной плоскости (к оси - на фиг. 1 расположена вертикально) основания 1 (инструмента в целом), в результате чего угол сходимости от задней части основания 1 (инструмента) к передней составляет величину 2ϕ. Инструмент содержит также источники звука в виде удлиненных полых трубок 5 (далее по тексту - «трубки 5») с разной собственной частотой, в количестве от 1 до N (здесь - трубки под номерами №1, №2, …, №8).
Здесь следует отметить, что в общем случае (отклоняясь от рассматриваемых упрощенных примеров выполнения заявляемого устройства), трубки 5 могут быть выполнены из неодинакового материала и неодинакового поперечного сечения (прежде всего, диаметра d), из одинаковых заготовок отпиливанием нужной длины L. При этом они расположены в нерегулярном порядке изменения длины L вдоль инструмента, соответственно нерегулярным возрастанием собственной частоты образованного таким образом ряда N или более одного ряда, а опорные элементы 3 и 4 расположены с переменной по длине инструмента шириной В, соответственно с переменным углом сходимости 2ϕ (например, лирообразно).
На примере инструмента с восемью трубками 5 одинакового диаметра d и в регрессивном спектре их длин L (в частности, убыванием длины L по арифметической прогрессии), определяющем упомянутый угол 2ϕ, упруго подвешенные в гнездах 6а, 6б и 7а, 7б опорных элементов 3 и 4 соответственно, с шагом t (в данном примере - одинаковым: t = const), исключающим их взаимный контакт.
1
2
Гнезда 6а, 6б и 7а, 7б выполнены непосредственно в опорных элементах 3 и 4 с возможностью расположения упругих подвесов (подвесок) в них трубок 5 первой и второй группами, соответственно в количестве m и n=N-m (т.е. в общем случае различных значениях m и n при N=m+n), по двум уровням глубины h и hне менее d/2. Причем на разных уровнях в первом 3 и втором 4 опорных элементах.
В приведенном упрощенном инструменты примере с восемью трубками неизменной геометрии поперечного сечения (прежде всего, одного диаметра d):
m=n=N/2=4,
1
3,
5
7
2
4
6
8
с образованием первой группы в количестве m=N/2 трубок с нечетными номерами N, N N, N и второй группы в количестве n=N/2 трубок с четными номерами N, N, N, N.
Примечание: «упрощенном», поскольку концертные (в отличие от не однола-довых «примитивных», в том числе детских), инструменты будут иметь свой ряд длин L трубок и характер уменьшения L - в пределах каждой группы (у m и n разный). Так, согласно нотной грамоте, в первой группе (m) окажутся трубки №1 («до»), №3 («ре»), №5 («ми»), №6 («фа»), №8(«соль»), №10 («ля») и №12 («си»); во второй группе (n) - №2 («до диез» - «ре бемоль»), №4 («ре диез» - «ми бемоль»), №7 («фа-диез» - «соль-бемоль»), №9 («соль-диез» - ля-бемоль») и №11 («ля-диез» - «си-бемоль») и т.д. Например, в опытном образце по фиг. 14 - тоже «свое» распределение трубок по группам m (нижний ряд на переднем плане) и n (верхний ряд на переднем плане).
Вернемся, однако, к предпоследнему абзацу.
1
2
2
4
6
8
1
3
5
7
min
max
За счет этого, в примере по фиг. 2, 3, 6-11 (т.е. при параллельных друг другу первом и втором уровнях, что отвечает условию h=const и h=const на каждом шаге t), в проекции инструмента на поперечную вертикальную плоскость параллельные между собой только в плане, но с переменным углом возвышения β, трубки 5 с четными номерами N, N, N, N скрещиваются Х-образно с также параллельными между собой только в плане, трубками 5 с нечетными номерами N, N, N, N под визуально различимым острым (как правило, небольшим) углом 2β, причем переменным - возрастающим от минимального значения 2β пошагово (t) в направлении от первой до N-ой трубки до максимального значения 2β (см. фиг. 3). Х-образное скрещивание трубок 5 первой и второй групп будет сохраняться и при варьировании соотношением m:n - в иных возможных примерах выполнения инструмента.
1
2
1
2
2
4
6
8
1
3
5
7
С другой стороны, в примере по фиг. 4, 5 и 6, 7 (т.е. при непараллельных, «сходящихся» в вертикальной плоскости вдоль опорных элементов 3 и 4 первом и втором уровнях, что отвечает условиям h=var и h=var для фиг. 4, 5 или h=var и h=const для фиг. 6, 7 на каждом шаге t), в проекции инструмента на поперечную вертикальную плоскость параллельные между собой в плане трубки 5 будут иметь (при правильно подобранной количественно «непараллельности» уровней), в отличие от предыдущих примеров, одинаковые углы возвышения β, вследствие чего все трубки 5 одной группы (m или n) полностью параллельны. Трубки 5 с четными номерами N, N, N, N скрещиваются Х-образно с также параллельными между собой только в плане, трубками 5 с нечетными номерами N, N, N, N под постоянным острым (как правило небольшим), визуально различимым углом 2β. X-образное скрещивание трубок 5 первой и второй групп при варьировании соотношением m:n будет сохраняться, разумеется, и здесь.
1
2
Следует отметить, что в реальных конструкциях инструмента упомянутая переменность глубин h=var и h=var будет возрастать критично только в предельных значениях длин L трубок 5, то есть за пределами «музыкального» диапазона инструмента. Следует обратить внимание и на то, что стремление к упомянутой переменности глубин вступит в противоречие со стремлением к плотности компоновки гнезд 6, 7 в опорных элементах 3, 4.
1
2
Согласно первому (приоритетному с правовой точки зрения) примеру выполнения устройства, гнезда 6а, 6б и 7а, 7б в каждом опорном элементе 3, 4 выполнены в количестве N (по восемь в данном примере) и в виде замкнутых по периметру отверстий (преимущественно круглых, диаметром, несколько превышающим диаметр d) с двухрядным (h и h) расположением в шахматном порядке для смежных трубок первой (m) и второй (n) групп, то есть для сочетаний m-n.m-n-m.n-m-n и n-m (но не для сочетаний m-m. m-m-m. n-n-n и n-n, где все одноуровневые трубки расположены не в шахматном порядке, а в ряд), с продольным относительным сдвигом по фазе на шаг t для первого 3 и второго 4 опорных элементов (см. фиг. 2).
Для других ладов из числа возможных, когда m≠n, схема, естественно, не симметричная, «рядно-шахматная».
Согласно второму («запасному») примеру выполнения устройства, гнезда 6а, 6б и 7а, 7б в опорных элементах 3, 4 выполнены в количестве N и разомкнутыми на ширину f, несколько большую d, по периметру снаружи, также в шахматном порядке для смежных трубок первой и второй групп, то есть для сочетаний m-n. m-n-m. n-m-n и n-m, с продольным относительным сдвигом по фазе на шаг t для первого 3 и второго 4 опорных элементов, при этом специально для такой формы введем перенумерацию позиций 6а, 6б и 7а, 7б в позицию 8 (см. фиг. 8).
1
2
Согласно третьему (альтернативному двум предыдущим и приоритетному с позиции практической реализации по причине лучшей конструкторско-дизайнерской оценки) примеру выполнения устройства, гнезда 6а, 6б и 7а, 7б в опорных элементах 3, 4 выполнены в количестве N, в виде разомкнутых на ширину f, несколько большую диаметра d трубки 5, по периметру снаружи для уровня h и замкнутых по периметру для уровня h отверстий (см. фото на фиг. 14) и расположены в шахматном порядке для смежных трубок 5 первой (нижний ряд не переднем плане) и второй групп (верхний ряд на переднем плане), то есть для сочетаний m-n. m-n-m. n-m-n и n-m, с продольным относительным сдвигом по фазе на шаг t для первого 3 и второго 4 опорных элементов.
1
2
При этом гнезда уровней h и h рекомендуется располагать с частичным перекрытием по глубине (что выполнено в конструкции экспериментального образца и очевидно по фиг. 14).
1
2
Согласно четвертому (альтернативному трем предыдущим и также приоритетному с позиции практической реализации не только по причине лучшей конструкторско-дизайнерской оценки, но и по причине расширенных возможностях по перекомпоновке) примеру выполнения устройства, гнезда 6а, 6б и 7а, 7б в каждом опорном элементе 3, 4 соответственно выполнены в количестве 2N (в данном примере - шестнадцать) и в виде либо всех замкнутых по периметру отверстий (см. фиг. 10), либо разомкнутых по периметру для уровня h и замкнутых по периметру для уровня h отверстий (см. фиг. 11) с двухрядным расположением одно под другим (отверстия 6б под 6а и 7б под 7а). То есть расширяющему возможности инструмента как «конструктора», с возможностью сборки (перестановки трубок 5) в двух опциях (под заказ или самими пользователями) - сохранением «классической» плоской - со всеми параллельными трубками 5, и заявляемой Х-образной скрещенностью трубок 5 (при желании далеко не отходить от прототипа).
1
Указанный упругий (в общем случае, в обеспечение свободы) подвес трубок 5 в гнездах 6 а, б и 7 а, б организован, в приведенном примере реализации, посредством струн 9 и 10, каждая из которых пропущена попеременно через сквозные поперечные отверстия (каналы, диаметральные) 11 и 12 в трубках 5 и отверстия 13, 14 и 15, 16 (на том же уровне h в перемычках смежных гнезд 6а и 7а данного уровня, с поперечным смещением Δ отверстий 11 и 12 в трубках 5 относительно отверстий 13-16 в основании 1, а также механизмы 17, 18 (левый и правый передние, могут быть и задние, которые не показаны) натяжения струн 9 и 10, связанные с концами последних.
Рекомендуется группировать подвесы(ки) со своими МН 17, 18 по три-четыре на сторону или обеспечивать натяжение (регулирование) индивидуально каждой.
Отверстия 11 и 12 в каждой трубке 5 расположены на расстояниях от ее торцов, приблизительно 20-30% от общей ее длины L, предпочтительно 25%. Это расстояние обеспечивает наилучшие гармоники звучания при рабочей вибрации.
Дальнейшее описание устройства распространяется на дополнительные, более рациональные частные случаи (примеры) конструктивного выполнения инструмента в целом или отдельных его частей.
1
2
2
Инструмент может содержать четыре струны (упомянутые 9, 10 верхнего уровня h плюс дополнительно 19 и 20 нижнего уровня h) - по две на каждый опорный элемент 3, 4 основания 1, при этом в каждом опорном элементе 3, 4, на нижнем уровне h в перемычках между окнами (отверстиями) 6б-6б и 7б-7б тоже предусмотрены сквозные отверстия - 21, 22 и 23, 24 (с поперечным смещением Δ от них отверстий 11 и 12 в трубках 5) для струны 19 при первом опорном элементе 3 (слева) и струны 20 при втором опорном элементе 4 (справа). То есть предусмотрена возможность упругого подвеса трубок 5 первой группы одной парой разноуровневых струн (19, 10), разнесенных по ширине В основания, а трубок 5 второй группы - другой парой (9, 20) разноуровневых струн.
1
2
При этом каждая разноуровневая струна может быть связана с одним или двумя, - спереди и сзади, - механизмами 17, 18 натяжения струн, то есть по два или четыре механизма спереди и/или сзади основания 1, по меньшей мере, для разноуровневых струн 9, 19 - два и для разноуровневых струн 10, 20 - два других, то есть по четыре механизма спереди и/или сзади основания 1. Они могут быть выполнены, например, в виде пары «гайка - Т-образный винт» с закрепленными в головке последнего концом струны (на примере струн 10 и 20) уровней h и h правого опорного элемента 4. На фиг. 1, 2, 8-11 каждая передняя или задняя пары МН 17, 18 условно объединена в одну «коробку» (показано схематично прямоугольниками).
Все отверстия 13-16 и 21-24 под струны 9, 10 и 19, 20 в опорных элементах 3, 4 могут быть выполнены параллельными в пределах каждого опорного элемента 3, 4 и каждой его перемычки между гнездами 6 а, б и 7 а, б, под острым углом величиной ψ+ϕ к плоскости соответствующего опорного элемента 3, 4, где ψ - угол наклона указанного отверстия-канала к продольной вертикальной плоскости инструмента (см. фиг. 12).
Основание 1 инструмента может быть выполнено цельным, с облегчающими окнами 25, 26 (см. фиг. 1, не путать с посадочными окнами 6 а, б и 7 а, б в опорных элементах 3, 4) в перемычке 2, при этом перемычки между окнами 6 а, б и 7 а, б в опорных элементах 3, 4 также являются неотъемлемой частью указанной цельной детали - основания 1, будучи сформованными или вырезанными в ее теле. Кроме того, система окон 25, 26 (с учетом их формы) может сопровождаться образованием перемычек, могущих служить ручкой(амии) для удержания инструмента в руке при игре и/или переноске.
При этом основание 1 целесообразно выполнять из прозрачного акрила.
Трубки 5 групп m и n, в данном упрощенном примере - с четными номерами (№№2, 4, 6, 8), могут быть выполнены оптически неодинаковыми для человеческого зрения, например светлыми и темными соответственно, путем поверхностного нанесения или объемного внесения тех или иных веществ при их изготовлении.
Допускается (и даже может считаться рациональным) нанесение (плазменным напылением или по иным технологиям) на все N трубок 5, группу трубок 5 (n или m) и даже одну трубку 5 специальных покрытий: декоративные; положительно влияющие на их звучание и т.д.
Конкретные вещества (материалы) объемного насыщения и поверхностного нанесения, отработанные Заявителем на практике, относятся к ноу-хау (Заявителя и/или привлекаемых партнеров-технологов).
Может быть дополнительно предусмотрен механический гаситель колебаний трубок 5 (фиг. 1), выполненный в виде удлиненного профильного прижимного элемента 27, равноотстоящего с зазором от подлежащих гашению трубок 5 и снабженного приводом 28, преимущественно от ноги пользователя-музыканта, выбирающим при включении гасителя упомянутый зазор. Учитывая Х-образную скрещенность трубок второй группы с трубками первой группы, прижимной элемент 27 целесообразно устанавливать в продольной вертикальной плоскости инструмента - на равном удалении от опорных элементов 3 и 4, т.е. под линией, образованной совокупностью точек пересечения смежных трубок 5 первой и второй групп.
Основание 1 может быть выполнено по меньшей мере с одним сливным окном или отверстием в перемычке 2 (здесь задействованы уже упомянутые «облегчающие» окна 25, 26, облегчающие конструкцию и повышающие ее эргономичность - удобство удержания в руке(ах)), плюс со съемным поддоном (не показан) под сливным(ыми) окном(ами) или отверстием, с возможностью смазки пальцев рук Пользователя при игре способом мануального фрикционного воздействия на трубки 5.
Заявляемое устройство работает (им пользуются) следующим образом.
Если инструмент был поставлен пользователю производителем, торгующей организацией или иным посредником, то его предварительно (до использования по назначению, т.е. до игры на нем) собирают (монтируют) и настраивают.
1
1
1
При этом следует отметить своеобразное «побочное» новое качество заявляемого устройства: его сравнительно быстро и легко можно, при необходимости или желании, подобно «конструктору», обратимо перекомпоновать (разобрать и собрать иначе) с новой заявленной и вышеописанной двухярусной «архитектуры» (см. фиг. 10, 11), с четырьмя струнами и с Х-образностью взаимного расположения трубок 5 (см. фиг. 2, 3, 8, 9) на «традиционную» (см. в том числе прототип) одноярусную «архитектуру» с параллельностью трубок бив плане и в поперечной вертикальной плоскости. Однако при этом сохранится одно из существенных отличий от прототипа, а именно - полное «утапливание» трубок 5 по диаметру d в гнездах 6 а, б и 7 а, б даже первого уровня h, обусловленное заданным неравенством h≥d (в прототипе наоборот - h<d).
Настройку в любом случае (настройка, плановая или внеплановая перенастройка) осуществляют регулировкой натяжения струн 9, 10, 19, 20, посредством МН 17, 18. При изменении натяжения струны меняются собственные частоты всех трубок 5, в подвесе которых задействована данная струна.
1
2
Раздельное (независимое) натяжение параллельных (в устройствах по фиг. 2, 8-11) и разнесенных по переменным уровням (в устройствах по фиг. 4, 6) в плане струн 9, 10, 19, 20 уровней h и h, в отличие от одной струны на все N трубок 5, протекает в условиях существенно меньшего кулоновского трения каждой струны 9, 10, 19, 20 о стенки отверстий (каналов) 13-16 и 21-24, тем более с учетом сознательного поперечного смещения Δ отверстия 11, 12 в трубке 5 относительно отверстий 13-16 и 21-24 в опорных элементах 3, 4 (разумеется, в пределах «своего» подвеса), благодаря чему облегчает натяжение и снижает неравномерность распределения напряжений по всей длине струны.
При максимальном числе МН 17, 18 в инструменте - 2N, т.е. при натягивании индивидуально, с обеих сторон (слева и справа) каждой трубки 5 (натягиванием струн), имеет место максимальные простота и эффективность настройки. Но при этом, естественно, усложняется и удорожается инструмент.
Большие версии инструмента могут содержать множество N трубок 5 с диапазоном, по меньшей мере, двух с половиной октав, например, от F3 до Вb5 и могут быть точно настроены.
Инструмент можно устанавливать на столе, вертикально на подставке, на стене или удерживать при игре в руках (в последнем случае удобно использовать как ручку(и) центральную(ые) перемычку(и), образованную(ые) окнами 27, 28 в перемычке 2 основания 1 - см. фиг. 1).
Звуки требуемой частоты извлекают путем либо ударного (кратковременного) воздействия ударником (преимущественно из полимерного материала, например полиуретана, не показан, но входит в комплект с инструментом как приложение) по открытой поверхности трубки 5 соответствующего номера в пределах существующей гаммы (трубки №№1…N), либо трением пальцами или ладонью(ями) кис-ти(ей) рук(ки) в условиях смазки, приоритетно водой (увлажнения).
Наибольший интерес, с точки зрения предмета данного изобретения, представляет процесс игры на инструменте, особенно при большом числе N трубок 5 и малом шаге t, в условиях основного отличительного признака, а именно X-образности в поперечной вертикальной плоскости взаимного расположения трубок 5. Неодинаковая, ориентация трубок 5 групп m и n по углу возвышения β (при горизонтальном, как пример, положении инструмента) даже при их параллельности по азимуту, т.е. в плане, однозначно помогает навигации по нотам, облегчает и ускоряет процесс выбора нужной трубки 5 для воздействия на нее. Меньше и утомляемость пользователя (музыканта). Это вопрос эргономики и психологии! Причем при незначительном росте габарита инструмента по высоте (особенно при минимально-заметном угле β скрещивания смежных трубок 5).
В дополнение к этому, и чередование светлых (прозрачных для чистого диоксида кремния) трубок 5 группы m (здесь, за исключением устройства по фиг. 14, - с нечетными номерами) и искусственно, целенаправленно «зачерненных» трубок 5 группы n (здесь - с четными номерами) в большей мере отвечает эргономическим требованиям к инструменту с большим числом разночастотных источников звука при их плотной компоновке (наш случай), облегчает и ускоряет выбор требуемого источника 5.
Т.е предложена оптимизация уже по двум основаниям, что еще больше усиливает положительный эффект от технического предложения.
При наличии глушителя, для принудительного прекращения вибрирования возбужденных трубок 5 (с целью «обновления звуков», очистку от остаточных фоновых), пользователь-музыкант приводит в действие (например, ногой) механизм 28, который выбирает зазор между нажимным элементом 27, вступает в контакт с трубками 5, прекращая тем самым их вибрацию.
При игре способом мануальным с увлажнением плюс выполнением инструмента с накопительным поддоном, обновление смазки - «под руками», сток-также в поддон, с возможностью оперативного отъема и установки поддона для пополнения, слива или обновления смазки в нем.
В случаях падения инструмента с опрокидыванием или несанкционированного ударного воздействия извне полная «утопленность» трубок 5 в местах их подвеса в гнездах 6 а, б и 7 а, б, 8 опорных элементов 3, 4 улучшает защитные свойства инструмента: «плоский» удар придется на опорные элементы 3, 4, а не на трубки 5, преимущественно кварцевые. Некоторое ухудшение при этом доступности трубок 5 для «санкционированного» ударного или фрикционного воздействия при игре представляется меньшим «злом», к тому же заявляемая Х-образная скрещенность трубок 5 компенсирует (если не превосходит) эту проблему.
Использование изобретения позволяет, таким образом, решить поставленную задачу (снять проблему), улучшив такие характеристики перкуссионного идиофонного инструмента, как
- упрощение навигации пользователя-музыканта по нотам; а следовательно - рост уверенности и ускорение реакции пользователя (музыканта), сокращению частоты его ошибок при выборе нужной ноты, снижению утомляемости и вероятности раннего «профессионального выгорания»;
- облегчение воздействия на определенную трубку при сниженной вероятности одновременного контакта с одной из соседних, более четкая локализация ударного инструмента или скользящего движения кисти руки по нужной трубке, появление перспектив уменьшения шага t установки трубок и, соответственно повышения компактности инструмента по его длине;
- повышение защищенности инструмента от несанкционированных механических воздействий.
В итоге, оно позволяет улучшить характеристики музыкального инструмента.