КЛАВИШНОЕ МЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗВУКОВ ИЗ СТРУННЫХ МУЗЫКАЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
KEYBOARD MECHANICAL DEVICE FOR OBTAINING OF SOUNDS FROM STRING MUSICAL INSTRUMENTS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройствам извлечения звуков преимущественно из струнных щипковых музыкальных инструментов, например гитары, и может быть также использовано для извлечения звуков из пианино, рояля и других струнных музыкальных инструментов.
Уровень техники
Струнные щипковые музыкальные инструменты - музыкальные инструменты, источником звука которых являются натянутые струны, а звукоизвлечение осуществляется защипыванием струн пальцами или плектром. К струнным щипковым музыкальным инструментам принадлежат арфы, гусли, гитары, домбры … (БСЭ, М., изд. «Советская энциклопедия»).
Известно устройство-медиатор, предназначенное для приведения в состояние колебания струн щипковых музыкальных инструментов (БСЭ, М., изд. "Советская энциклопедия", 1974, т.15, с.559). Медиатор представляет собой тонкую пластинку с заостренным концом, которую удерживают пальцами. Недостаток медиатора состоит в том, что для удерживания требуется сжимать пальцы. При длительной игре медиатором рука устает, внимание отвлекается, возникают сбои в игре и снижается ее качество.
Известно устройство для извлечения звуков из щипкового музыкального инструмента - плектр, с помощью которого защипывают струны и тремолируют на плекторных музыкальных инструментах (БСЭ, М., изд. "Советская энциклопедия", 1974, т.20, с.24). Плектр представляет собой костяную, пластмассовую, металлическую пластинку или кольцо с "когтем", надеваемое на палец. С помощью плектра защипывают струны и таким образом извлекают звуки при игре на гавайской гитаре, оркестровой гитаре, джаз-гитаре, гуслях и других щипковых музыкальных инструментах. Плектр, выполненный в виде пластинки, имеет те же недостатки, что и медиатор, т.к. для его удерживания требуется сжимать пальцы руки. Плектр, выполненный в виде кольца с "когтем", надеваемого на палец удерживать легче, чем пластинку, поскольку кольцо не нужно сжимать пальцами. Но при игре кольцом с "когтем" возможности звукоизвлечения более узкие, чем при игре пластинкой, сжимаемой пальцами. В процессе игры пластинку можно переворачивать и извлекать звуки как острым, так и тупым ее концом, изменяя тем самым тембр звучания музыкального инструмента. Однако при игре плектром, выполненным в виде пластинки, спектр звучания также недостаточно широкий.
Наиболее близким по технической сущности является устройство извлечения звука с помощью клавишного механизма пианино, содержащего клавишу, соединенную с клавиатурной рамой посредством штифта, на клавише закреплен пилот, который упирается в фигуру, закрепленную на гаммербанке при помощи капсюля, и демпферный узел. На фигуре закреплены: демпферная ложка, проволока контрфенгера, проволока бентика, шпиллер с пружиной, который упирается в шультер, на котором закреплен шнур, на шультере при помощи клея закреплен гаммерштиль, последний соединен с молоточком, а также в шпиллере закреплен стержень контрфенгера, контрфенгер, на последнем закреплен бентик, который соединен с проволокой для бентика. На шультере расположены: прыгучая пружинка, шультерная подушка и замшевая гарнировка (Книга ассоциации фортепианных мастеров. Макс Маттиас "Руководство по обслуживанию роялей "Стенвей". Московское издательское объединение "Композитор", 1994). Недостатком данного устройства является сложность конструкции извлечения звуков.
Сущность изобретения
Задачей предлагаемого технического решения является создание нового клавишного механического устройства извлечения звуков при игре преимущественно на струнных щипковых музыкальных инструментах, например на гитаре, которое может быть также использовано при игре на струнных, не щипковых, музыкальных инструментах, например на пианино, рояле.
В результате использования предлагаемого изобретения достигается целый ряд важных преимуществ по сравнению с известным щипковым устройством извлечения звуков при игре на щипковых музыкальных инструментах. Как показала экспериментальная проверка эффективности созданного автором клавишного устройства по изобретению, клавишная механическая система извлечения звука является более удобным и прогрессивным способом для игры на струнных щипковых музыкальных инструментах по сравнению с щипковым способом звукоизвлечения. Клавишное устройство извлечения звука существенно облегчает игру на щипковых музыкальных инструментах, например на гитаре, сокращает время, требуемое для освоения гитары, улучшает технику игры на гитаре по таким важным качественным характеристикам как скорость и темп игры. Кроме того, клавишное механическое устройство по изобретению является более простой конструкцией по сравнению с используемыми устройствами в струнных музыкальных инструментах, например пианино, рояле и др.
Раскрытие изобретения
Указанный технический результат достигается тем, что в данном клавишном устройстве, содержащем взаимодействующие между собой клавиши, корпус для клавиатуры, молоточек, ударник и демпферный узел, извлечение звука из щипкового музыкального инструмента формируют путем использования рычажных устройств, которые преобразуют нажатие на клавишу в удар по струне, в результате чего струна звучит. Устройство выполнено в виде корпуса, который крепится к музыкальному инструменту с помощью крепежных пластин. С внешней боковой стороны корпуса устройства установлен рычажок включения/выключения демпфера. Сверху корпуса расположены клавиши (количество клавиш зависит от количества струн на музыкальном инструменте и, как правило, количество клавиш совпадает с количеством струн, где каждая клавиша относится к своей струне), на конце каждой клавиши имеется пружинная пластина, прикрепляющая клавишу к корпусу с помощью крепежного болтика, а с противоположной стороны клавиши на ее внутренней стороне установлен фиксатор. Сразу под клавишей в стороне, противоположной от пружинной пластины, на корпусе расположен упор и зацеп для клавиш. Внутри корпуса расположены отверстия для осей. Вдоль внешней поверхности одной или более клавиш размещена поворотная скоба, на внутренней стороне клавиши имеется инерционный грузик, выполненный из тяжелого материала, от каждой клавиши перпендикулярно внутрь корпуса идет изогнутая ось в виде буквы «L», на которую надевается и вокруг которой вращается молоточек, закрепляемый к оси с помощью фиксатора. К молоточку прикреплен ударник, выполненный преимущественно из меди, на верхней поверхности молоточка установлена прокладка, в которую при выключении демпфера упирается демпферный рычажок, прикрепленный к оси рычага. С противоположной от ударника стороны молоточка расположены: упорная ось, в которую упираются рычаг давления и противооткатная пружинная пластина, а также прижимная пластина, которая вместе с расположенным ниже прижимной пластины общим стержнем давления, соединяющим две демпферные подушки, закрепленные на опорных осях с помощью креплений, на которых установлены пружинные пластины, составляют демпфер. Под демпферными подушками расположена струна музыкального инструмента.
При нажатии на клавишу происходит ее поступательное движение вниз вместе с молоточком, надетым на ось, которая также движется вниз. Хвостик молоточка, упираясь в упор, расположенный внутри корпуса, заставляет молоточек вращаться вокруг своей оси и происходит поступательное движение ударника молоточка к струне. За счет системы рычагов при нажатии на клавишу происходит удар по струне ударником молоточка и струна звучит. Чтобы удар не "троил" (так называемый эффект отката от струны при ударе ударником молоточка, когда при нажатии на клавишу один раз происходит три удара ударника по струне), в устройстве предусмотрена противооткатная пружина, которая обеспечивает стабильный и качественный удар по струне. В предлагаемом изобретении разработан и установлен собственный демпфер, который является неотъемлемой частью предлагаемого клавишного устройства. Демпфер реализует эффект органа (музыкальный инструмент): нажал на клавишу - струна звучит, отпустил клавишу - звук струны обрывается (заглушается). Такой эффект очень важен при игре, например на электрогитаре с электронным устройством, искажающим звук (так называемый фуз или дисторшн), очень часто применяемым музыкантами. Сам по себе исказитель звука (так будем называть в последующем устройства, искажающие звук при игре на электрогитаре) делает звук несколько "грязным" и с таким звуком нужно уметь правильно играть. Разработанный автором изобретения эффект демпфера устраняет эту проблему, в результате чего при игре на гитаре с использованием устройства по изобретению получается отчетливый, красивый и разборчивый звук, даже при исполнении переборных арпеджио, не говоря уж об аккордовой или сольной игре с использованием исказителя звука для электрогитары. Работает демпфер следующим образом. В отключенном положении демпферные подушки находятся над струнами (каждой струне соответствует свой демпферный рычажок с двумя демпферными подушками) и не касаются струн и поэтому после удара ударником по струне струна звучит и после отпускания клавиши. При включении демпфера демпферные подушки прижимаются к струнам и заглушают их. Струны гитары в данный момент не звучат, если по ним ударить пальцами или медиатором. При нажатии на клавиши происходит отжим демпферных подушек и тут же происходит удар по струне ударником молоточка и струна звучит. При отпускании клавиши опять происходит прижим демпферных подушек к струне, и она заглушается. При отключенном демпфере нажатие на клавишу вызывает звучание струны, которое продолжается и после отпускания клавиши.
Предлагаемое клавишное устройство извлечения звуков из щипкового музыкального инструмента может быть также использовано для извлечения звуков из струнных музыкальных инструментов, например пианино, рояль.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен общий вид устройства извлечения звука и его расположение на гитаре.
На фиг.2 представлена схема корпуса устройства извлечения звука.
На фиг.3 представлена схема и устройство клавиши.
На фиг.4 представлена схема конструкции молоточка и ударника.
На фиг.5 представлен вид сверху схемы конструкции молоточка, ударника и прижимной пластины.
На фиг.6 представлена схема конструкции клавишного устройства извлечения звука с включенным демпфером в момент отката ударника от струны.
На фиг.7 представлена схема конструкции клавишного устройства извлечения звука с включенным демпфером в момент удара ударника молоточка о струну.
На фиг.8 представлена схема конструкции клавишного устройства извлечения звука с выключенным демпфером.
На фиг.9 представлена схема фиксации демпферных подушек.
На фиг.10 представлена схема нажатия одним пальцем одновременно сразу нескольких клавиш на клавишном устройстве.
Осуществление изобретения
На фиг.1 представлен общий вид клавишного механического устройства извлечения звука 1 и его расположение на корпусе гитары 2, где 3 - струнодержатель, 4 - гриф гитары. На внешней поверхности клавишного устройства 1 расположены: клавиши 5, число которых, как правило, совпадает с числом струн 6 на щипковом музыкальном инструменте, крепежные пластины 7, с помощью которых клавишное устройство 1 крепится на гитаре, пружинные пластины 8, число которых совпадает с количеством клавиш 5, обеспечивают возврат клавиш в исходное положение после их нажатия с целью извлечения звука и которые крепятся к корпусу устройства 1 с помощью креплений 9 (например, крепежный болтик), рычажок включения/выключения демпфера - 10.
На фиг.2 представлена схема корпуса 11 клавишного устройства извлечения звука 1 с крепежными пластинами 7. Корпус 11 является соединительным узлом для всех деталей устройства извлечения звука 1, где 12 - отверстия для осей, 13 - упор для клавиш, 14 - зацеп, фиксирующий клавишу в верхнем (не нажатом) исходном положении.
На фиг.3 представлена схема и устройство клавиши 5, на которую музыкант нажимает пальцем с целью извлечения звука из щипкового музыкального инструмента. Пружинная пластина 8 обеспечивает возврат клавиши в исходное положение после ее нажатия с целью извлечения звука, крепежный болтик 9 крепит клавишу 5 к корпусу устройства 1, прижимная шайба 15 используется для надежной фиксации клавиши 5 на корпусе устройства 1, ось 16, прикрепленная к нижней поверхности клавиши 5, соединяет клавишу 5 с молоточком 17 и ударником 18, инерционный грузик 19, выполненный из тяжелого материала, например из свинца, расположенный на внутренней стороне клавиши 5, усиливает поступательное движение клавиши 5 вниз, придавая ударнику 18 резкость при ударе по струне 6, фиксатор 20 фиксирует исходное положение клавиши 5.
На фиг.4 представлена схема конструкции молоточка и ударника. Ось 16, на которой вращается молоточек 17, ударник 18, прикрепленный к молоточку 17, упорная ось 21, в которую упирается рычаг давления 22 и проворачивается молоточек 17, в результате чего ударник 18 бьет по струне (не показано), возбуждая ее звучание, противооткатная пружинная пластина 23 возвращает молоточек в исходное положение и не допускает возникновения эффекта «троения» звука, прижимная пластина 24 прижимает демпферные подушки (не показано), фиксатор 25 фиксирует положение молоточка на оси 16, прокладка 26 обеспечивает плотный контакт демпферного рычага (не показан) с молоточком 17.
На фиг.5 представлен вид сверху схемы конструкции молоточка, ударника и прижимной пластины. Ось 16, на которой вращается молоточек 17, ударник 18, прикрепленный к молоточку 17, прижимная пластина 24 прижимает демпферные подушки (не показано), фиксатор 25 фиксирует положение молоточка на оси 16, прокладка 26 обеспечивает плотный контакт демпферного рычага (не показан) с молоточком 17.
На фиг.6 представлена схема конструкции клавишного устройства извлечения звука с включенным демпфером в момент отката ударника от струны. Аналогичное положение может быть зафиксировано в момент перед нажатием клавиши 5. Демпфер включается и выключается поворотом оси рычага 27 путем поворота рычажка включения/выключения демпфера 10. На рисунке представлен момент, когда демпфер включен, то есть демпферный рычажок 28 не ограничивает вращение молоточка вокруг оси 16 и не соприкасается с прокладкой 26 в момент, когда ударник молоточка находится в самом верхнем положении, как показано на фиг.6. В этом положении прижимная пластина 24 находится в крайнем нижнем положении, давит на общий стержень давления 29, который прижимает к струне 6 демпферные подушки 30, которые заглушают звучание струны. Демпферные подушки 30 закреплены на опорных осях 31. В конструкции демпфера используют две демпферные подушки 30 на каждую струну, поскольку одна демпферная подушка не полностью гасит амплитуду колебаний струны, в результате чего возникает эффект послезвучия. Вторая демпферная подушка 30 предназначена для погашения указанного послезвучия, в результате чего глушение звучания струны получается полным. В результате не возникает так называемый эффект «троения», возникающего при игре, например на пианино, когда один удар по клавише вызывает 2-3 удара молоточка по струне. Это отличие является, по мнению автора изобретения, принципиальным. Это очень важно при игре на электрогитаре с использованием электронных эффектов - исказителей звука, которые часто применяются музыкантами-гитаристами. На фиг.6 также показан фиксатор 20, фиксирующий клавиши 5 в исходном положении.
На фиг.7 представлена схема конструкции клавишного устройства извлечения звука с включенным демпфером в момент удара ударника молоточка о струну. При нажатии на клавишу 5 происходит ее поступательное движение вниз, ось 16, на нижнюю часть которой насажен молоточек 17 с ударником 18, также движется вниз. В момент давления рычага давления 22 на упорную ось 21 происходит поворот части молоточка 17 и ударника 18 вниз к струне, но струны ударник 18 не касается, расстояние между ударником 18 и струной 6 в момент, когда клавиша 5 нажата, составляет примерно 1 мм. При резком нажатии на клавишу 5 происходит резкое движение (ускорение) молоточка 17 и ударника 18 вниз и за счет инерционной силы ударник 18, выполненный преимущественно из меди, бьет по струне 6, извлекая звук. В момент удара ударника 18 по струне 6 прижимная пластина 24 отходит от общего стержня давления 29, который прижимал демпферные подушки 30 к струне 6. Под воздействием колебания струны 6 в момент удара происходит отброс демпферных подушек 30, пружинная пластина 32 фиксирует демпферные подушки 30 в откатном положении за счет трения торца 33 пружинной пластины 32 об опорную ось 31, на которой вращается весь демпфер, в результате струна звучит. При отпускании клавиши 5 происходит обратный процесс, описанный на фиг.6. Пунктирной линией 35 на фиг.7 отмечен корпус клавишного устройства в разрезе. На фиг.7 также показан фиксатор 20, фиксирующий клавиши 5 в исходном положении.
На фиг.8 представлена схема конструкции клавишного устройства извлечения звука с выключенным демпфером. Демпфер включается и выключается поворотом оси рычага 27 путем нажатия соответственно на демпферный рычажок 10. Для выключения демпфера демпферный рычажок 28 опускают вниз, в результате чего он плотно прижимается к прокладке 26. На фиг.8 представлен момент, когда демпфер выключен и струна 6 не заглушена. Демпферный рычажок ограничивает движение молоточка и таким образом не позволяет прижимной пластине 24 давить на демпферные подушки 30 через общий стержень давления 29, демпферные подушки 30 не касаются струны и не глушат ее звучание. Таким образом, при выключенном демпфере струна 6 будет звучать без прерывания звука демпферными подушками 32. Пунктирной линией 35 на фиг.8 отмечен корпус клавишного устройства в разрезе. На фиг.8 также показан фиксатор 20, фиксирующий клавиши 5 в исходном положении.
На фиг.9 представлена схема фиксации демпферных подушек в откатном положении. Пружинная пластина 32 фиксирует демпферные подушки 30 в откатном положении за счет трения торца 33 пружинной пластины 32 об опорную ось 31. Демпферные подушки 30 соединены с опорной осью 31 с помощью крепления 34.
На фиг.10 представлена схема конструкции, позволяющая одним пальцем нажимать одновременно сразу нескольких клавиш на клавишном устройстве. Для улучшения качества игры на гитаре может быть существенным устройство, которое позволяет одним пальцем извлекать звук сразу из нескольких струн гитары. Для этого в клавишном устройстве 1 предусмотрена поворотная скоба 36, в нерабочем положении расположенная на клавише 5 вдоль ее оси. В момент, когда это необходимо, поворотная скоба 36 переводится в положение, отличное от продольной условной оси клавиши 5 на клавишном устройстве 1, в результате чего, нажимая только на любую из трех клавиш, как показано на фиг.10, осуществляют нажатие сразу трех клавиш 5 одновременно. В зависимости от длины поворотной скобы она может позволить нажимать одним пальцем две и более клавиши одновременно.
Промышленная применимость
В результате использования предлагаемого технического решения по сравнению с известным облегчается игра на щипковых музыкальных инструментах, сокращается время для освоения щипкового музыкального инструмента, улучшается техника и качество игры на щипковом музыкальном инструменте. Предлагаемое изобретение существенно упрощает и удешевляет конструкцию клавишного механического устройства для извлечения звука из струнного музыкального инструмента, например пианино, рояль и др.