УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЗВУКА

Полезная модель относится к акустике и может быть использована для колоколов в колокольнях.
Известна конструкции колокола, язык которого выполнен с бойком
(Патент US, №3941082, G 10 К 1/06, 1976).
Недостатком известного устройства является невозможность реализации трех гармоник одинакового уровня звукового давления.
Наиболее близким по выполнению является устройство для возбуждения звука, содержащее корпус колокола и язык с бойком, причем язык выполнен регулируемым и фиксируемым по длине с расчетным противовесом (Патент RU, №2115959, G 10 K 1/28, 1996).
Недостатком известной конструкции колокола является разный уровень звучания с выделением преимущественно одной гармоники.
3
4
Задачей полезной модели является повышение длительности и чистоты звучания гармонического аккорда колокола малой октавы от / (в интервале 250-350 Гц) до целой октавы (в интервале 250-500 Гц), составляющей аккорд до, ми, соль, до.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для возбуждения звука, содержащем корпус колокола и язык с бойком, причем нижняя часть языка имеет противовес, внутренняя поверхность корпуса колокола имеет синусоидальную форму, выполненную в пределах 0,043-0,127 внутренней высоты от нижнего основания колокола.
На фиг.1 представлена конструкция устройства для возбуждения звука. На фиг.2 представлен график зависимости уровня звукового давления L (Дб) от частоты звучания f (Гц) колокола.
На фиг.3 представлен график зависимости уровня звукового давления L (Дб) от частоты звучания f (Гц) для колокола с внутренней поверхностью корпуса, выполненной по синусоидальной форме в пределах 0,043-0,127 внутренней высоты от нижнего основания колокола.
Устройство для возбуждения звука содержит корпус колокола 1, внутренняя поверхность которого имеет синусоидальный профиль 2, выполненный в пределах 0,043-0,127 внутренней высоты от нижнего основания колокола, язык колокола 3 с бойком 4 произвольной формы (шар, цилиндр), причем нижняя часть языка снабжена дополнительной массой - противовесом 5.
Данная конструкция колокола позволяет при ударе языка 3 о корпус колокола 1 излучать гармонический аккорд малой октавы более длительного и чистого звучания мажорного гармонического аккорда до, ми, соль, до.
1
2
3
Зависимость уровня звукового давления от частот L=1(f) представлена графически на фиг.2, где где L - уровень звукового давления (в децибелах); f=250 Гц - частота звучания ноты «до»), f=268 Гц - частота звучания ноты «ми», f=350 Гц - частота звучания ноты «соль», время звучания аккорда 1 секунда.
Частота звучания каждой ноты аккорда находится в следующей зависимости (формула Фенклера):
где S - толщина колокола;
i
R - внутренний радиус поверхности колокола в i-том сечении;
В - коэффициент скорости колебаний колокола в зависимости от материала и высоты расположения массы, излучающей звук.
Из этого следует, что частота звучания каждой ноты аккорда находится в зависимости от толщины колокола и внутреннего радиуса поверхности колокола.
В ударном месте, где звучит основной тон гармоники радиус изменяется по синусоиде . Звук, отражаясь от поверхности синусоидального профиля за счет изменения амплитуды колебаний обеспечивает частоту звучания полного гармонического аккорда от 250 Гц до 500 Гц (фиг.3).
3
4
От нижнего основания колокола до 0,043 внутренней высоты нижнего основания колокола, профиль внутренней поверхности выполнен по прямой линии, поэтому изменить профиль на синусоидальный можно только в том месте, где внутренняя поверхность изменяется по кривой и находится ударное место, т.е. в интервале от 0,043 до 0,127 внутренней высоты нижнего основания колокола. В этом интервале площадь сечения боковой поверхности не изменится, а с изменением профиля по синусоиде расширяются амплитудные колебания гармоники от / октавы до целой октавы.
Устройство для возбуждения звука работает следующим образом. Звонарь при помощи тяги (не показана) приводит в движение нижнюю часть языка 3, которая в свою очередь соударяется бойком 4 с корпусом колокола 1.