АКУСТИЧЕСКИЙ СТРУННЫЙ ИНСТРУМЕНТ
ACOUSTIC STRING INSTRUMENT

Область техники
Настоящее изобретение относится к струнному инструменту, в котором напряжения и относительные деформации на верхней деке уменьшены посредством внедрения системы скользящих нижних порожков, внутренней распорки и смещенной головки грифа. В частности, настоящее изобретение относится к гитаре, содержащей скользящие нижние порожки, внутреннюю распорку и смещенную головку грифа.
Предпосылки создания изобретения
Акустические струнные инструменты подвергаются высоким напряжениям и относительным деформациям, вызванным струнами. При настройке инструмента струны натягивают, что приводит к возникновению усилия между грифом и корпусом. Объектом непосредственного воздействия усилия является струнодержатель. Усилие затем опосредованно воздействует на верхнюю деку. Это может привести к повреждению струнодержателя и верхней деки. В чрезвычайных случаях усилие также может воздействовать на гриф, повреждая соединение между грифом и корпусом инструмента.
Внутренние поверхности верхней деки и нижней деки гитар оснащены системой связей для противодействия усилию. Сложная схема системы связей использована на внутренней поверхности нижней деки. При создании инструмента мастер, изготовляющий струнные инструменты, тратит значительное количество времени на придание формы системе связей для того, чтобы настроить инструмент. Для уменьшения трудозатрат Гриффитс (US 6333454) предоставляет систему связей, комбинирующую создание пропилов, соединений и связей. Один узел предназначен для использования с верхней декой, и второй узел предназначен для использования с нижней декой.
В патенте США №746267 система связей применяется для уравновешивания усилия путем использования дополнительной струны или троса, предпочтительно изготовленного из кевлара, углеродного волокна или подобного неупругого материала, прикрепленного к струнодержателю и грифу гитары внутри корпуса. Скоба находится внутри корпуса инструмента и прикреплена к нижней части струнодержателя инструмента. Она присоединена к регулируемой связи жесткости с помощью неупругой струны. Регулируемая связь жесткости может регулировать натяжение струны для управления величиной уравновешивающего натяжения. Эта система не уменьшает усилие, но вместо этого просто уравновешивает усилие.
Другая причина возникновения напряжения, воздействующего на инструмент, заключается в том, что струны не выровнены между головкой грифа и струнодержателем таким образом, чтобы они находились перпендикулярно струнодержателю. Следовательно, струны воздействуют скручивающим усилием на струнодержатель и корпус.
Несмотря на то, что два усилия - усилие, воздействующее на струнодержатель и верхнюю деку, и усилие, воздействующее на гриф и корпус, повреждают многие инструменты, производители струнных инструментов неохотно вносят изменения для уменьшения оказываемых усилий, предпочитая сохранять внешний вид инструмента, а не исправное состояние инструмента.
Краткое описание
Настоящее изобретение предоставляет комбинации для уменьшения усилий, оказываемых струнами на инструментах в семействе хордофонов.
Один аспект заключается в том, что система скользящих нижних порожков снижает натяжение на верхней деке, тем самым позволяя верху свободно резонировать с минимальной системой связей для усиления, поскольку большая часть натяжения ослаблена. Система скользящих нижних порожков также позволяет легко интонировать каждую струну.
Другой аспект заключается в распорке, проходящей от дальнего конца грифа к дальнему концу корпуса, в частности к торцевому блоку, расположенному в дальнем конце корпуса. Распорка содержит регуляторы для грубой и точной регулировки с тем, чтобы позволить регулировку положения по направлению к верхней деке и от нее. Регулировка положения распорки регулирует угол грифа и высоту струн.
Еще один аспект комбинации заключается в смещенной головке грифа. Смещенная головка грифа содержит два колка, а сторона, противоположная смещению, содержит четыре колка. Это уменьшает напряжения и относительные деформации на верхних порожках гитары.
Изобретение дополнительно предоставляет узел контробечайки с пропилами, составляющий единое целое с верхней декой и нижней декой. Это позволяет легко и быстро собирать струнный инструмент и, поскольку этот узел на 70% меньше обычных связей и пропилов, он предоставляет больше резонирующей площади. Он также сокращает количество этапов изготовления.
Другим аспектом изобретения является периферийный паз настройки.
Также предоставлен способ изготовления хордофонного инструмента, содержащего вышеописанные признаки.
Графические материалы
На фиг. 1 показан перспективный вид гитары согласно настоящему изобретению.
На фиг. 2 показан вид в продольном сечении гитары по фиг. 1.
На фиг. 3 показан вид с торца гитары по фиг. 1.
На фиг. 4 показан вид в поперечном сечении узла контробечайки с пропилами согласно настоящему изобретению перед удалением наружного контура.
На фиг. 5 показан вид сверху системы скользящих нижних порожков согласно настоящему изобретению.
На фиг. 6 показан вид в разобранном состоянии области грифа согласно изобретению по фиг. 1.
На фиг. 6A показан вид сверху верхней деки согласно изобретению по фиг. 1.
На фиг. 7 показан вид в продольном сечении согласно изобретению по фиг. 1.
Подробное описание
На фиг. 1 изображена гитара, в общем обозначенная ссылочным номером 10. Гитара содержит головку 12 грифа и гриф 14, проходящий от нее. Гриф 14 соединен с корпусом, в общем обозначенным ссылочным номером 16, в ближнем конце 18 корпуса 16. Корпус 16 содержит верхнюю деку 20, образующую верх корпуса 16, и обечайку 22. Верхняя дека 20 содержит узкий паз глубиной 2 мм, проходящий вокруг периферии и обозначенный термином "периферийный звуковой паз" 21. Звуковой паз 21 придает большую гибкость верхней деке 20. Резонаторное отверстие 24 расположено в центре верхней деки 20. Прорези 26, количество которых соответствует количеству струн 28, также расположены в верхней деке 20. Головка 12 грифа оснащена колками 30. В известном уровне техники головка грифа является симметричной, и на каждой стороне головки 12 грифа расположено равное количество колков 30. В отличие от существующего уровня техники, головка 12 грифа согласно настоящему изобретению имеет смещение 32. Два колка 30 расположены на той же стороне, что и смещение 32, и четыре колка 30 расположены на стороне, противоположной смещению 32. Это позволяет струнам 28 проходить параллельно между головкой 12 грифа и системой скользящих нижних порожков, в общем обозначенной ссылочным номером 34, и располагаться перпендикулярно системе 34 скользящих нижних порожков. Для перемещения корпуса 16 предоставлена неподвижная звуковая катушка с подвижным магнитом 35.
Как изображено на фиг. 2, видно, что корпус 16 ограничен внутренней поверхностью 40 верхней деки 20, внутренней поверхностью 42 обечаек 22 (см. фиг. 4) и внутренней поверхностью 44 нижней деки 46. Гриф присоединен к фиксатору 48 грифа и содержит встроенную ладовую накладку с ладами 29. Струны 28 проходят над ладами 29 и верхними порожками 31 и не оканчиваются на штифтах, сцепленных со струнодержателем, как происходит в гитарах известного уровня техники, или подгрифком, как это происходит в скрипках известного уровня техники, но вместо этого оканчиваются на системе скользящих нижних порожков, в общем обозначенной ссылочным номером 34.
На фиг. 2 также показана распорка 50, упирающаяся в торцевой блок 52, расположенный на дальней внутренней поверхности 54, и прикрепленная с возможностью регулировки посредством болта 56 или шплинта. Как показано на фиг. 3, болт 56 проходит сквозь по существу вертикальную прорезь 58 ("вертикальная" в данном контексте означает, что она проходит на некоторое расстояние между верхней декой 20 и нижней декой 46) в торцевом блоке 52 и в обечайке 22 на дальнем торце 100. Стрелка показывает способ регулировки размещения болта 56. Винт 60 точной регулировки в торцевом блоке 52 расположен вертикально и упирается в болт 56. Регулировки изменяют эффективную длину распорки 50, другими словами, расстояние между дальним торцом, в общем обозначенным ссылочным номером 100, и ближним торцом, в общем обозначенным ссылочным номером 18, корпуса 16 (как показано на фиг 2). Что важнее, регулировка позволяет регулировать высоту струн посредством регулировки угла грифа. Это является дополнительным преимуществом, поскольку регулировка не изменяет угол преломления струн. Пластина 62 расположена на верхней поверхности 64 распорки 50 и упирается в гриф 1 на дальнем торце 66 грифа.
Как показано на фиг. 4, при изготовлении узел контробечайки с пропилами, в общем обозначенный ссылочным номером 104, составляет единое целое с нижней декой 46 и верхней декой 20. Узел 104 контробечайки с пропилами состоит из внутреннего контура 106, наружного контура 108 и желоба 110 между ними. Узел 104 проходит по периметру нижней деки 46 и верхней деки 20. Обечайку 22 размещают в желобе 110 и приклеивают. Наружный контур 108 затем удаляют путем фрезерования или лазерной резки или т.п., оставляя встроенный узел 104 контробечайки с пропилами, для предоставления структурной опоры корпуса 16. Узел 104 контробечайки с пропилами существенно меньше, чем обычный пропил, и его легче изготавливать и использовать при изготовлении гитары 10. Дополнительно, не требуется система связи.
Система 34 скользящих нижних порожков (изображена на фиг. 1) состоит из последовательности нижних порожков 120, последовательности соединителей 122, последовательности нижних фиксаторов 124 и пластины 126 струнодержателя. Количество нижних порожков 20, соединителей 122 и нижних фиксаторов 124 соответствует количеству струн 28 и количеству прорезей 26. Как показано на фиг. 5, каждый нижний порожек 120 сцеплен с нижним фиксатором 124 с помощью соединителя 122. Пластина 126 струнодержателя находится в корпусе 16 и сужается в направлении от центра инструмента, так что ее толщина является наибольшей у грифа 14 гитары 10, т.е. она сужается в направлении от центра инструмента, поперечном продольной оси нижнего порожка. Она приклеена к внутренней поверхности 40 верхней деки 20 и содержит прорези. Нижний фиксатор 124 упирается в пластину 126 струнодержателя. Соединитель 122 является регулируемым и при ослаблении позволяет нижнему порожку 120, соединителю 122 и основанию 124 перемещаться в направлении к центру и от центра инструмента в прорези 26. Комбинация нижнего порожка 120, соединителя 122 и нижнего фиксатора 124 таким образом позволяет регулировать интонацию каждой струны 28 и уменьшает натяжения, которые обычно присутствуют на струнодержателе и верхней деке обычной гитары. Это позволяет верхней деке 20 функционировать исключительно в качестве резонаторной мембраны, а не в качестве структурной опоры и резонаторной мембраны.
Каждый нижний порожек 120 содержит клиновидное отверстие в ближнем торце для сцепления со струной 28. Струна 28 проходит сквозь клиновидное отверстие и проходит сквозь прорезь 26 в верхней деке 20 и в пластине 126 струнодержателя. Струна 28 оканчивается в углублении 128 на подошве 29 нижнего фиксатора 124, как показано на фиг. 5.
В другом варианте осуществления соединитель 122 образует единое целое с нижним порожком 120 и этот узел изготовлен из такого материала, как пластиковый полимер.
Во всех вариантах осуществления для снижения напряжений на верхней деке 20 предпочтительно, чтобы круговое движение струн 28 при игре на инструменте было компенсировано результирующим движением нижних порожков 120 в по меньшей мере двух плоскостях (вверх и вниз и из стороны в сторону) и предпочтительно по кругу, следовательно во всех вариантах осуществления соединитель 122, независимо от того, составляет ли он единое целое или нет, выбирают для предоставления подобного движения (обозначенного термином "по существу вращательное"). Дополнительно, данная конструкция уменьшает напряжение кручения на верхней деке. Это отличается от обычной гитары, поскольку штифты обычной гитары лишь компенсируют движение струн 28 вверх и вниз, что приводит к напряжению кручения на верхней деке.
Как показано на фиг. 6, видно, что в корпусе 16 находится корпусной проем 200 для вмещения грифа 14 и распорки 50. Эти элементы собирают и затем вводят в качестве узла. Гриф 14 и встроенную ладовую накладку с ладами 29 помещают в прорезь резонаторного отверстия 202, которая является продолжением резонаторного отверстия 24. Это можно увидеть на врезке 6A. Болт 204 фиксирует гриф 14 к фиксатору 48 грифа.
Как показано на фиг. 7, каждый из нижних порожков 120 может быть оснащен преобразователем 206 или цифровым интерфейсом музыкальных инструментов (MIDI). Это позволяет обрабатывать каждую струну по отдельности.
Гитара согласно настоящему изобретению может быть собрана очень быстро следующим образом.
1. Изготовление основной части гитары
Выполняют машинную обработку верхней деки и нижней деки таким образом, чтобы они содержали встроенный узел 104 контробечайки с пропилами. Это используется для присоединения обечайки 22 к верхней деке 20 и нижней деке 46 гитары 10. После склеивания наружный контур 108 удаляют путем фрезерования или лазерной резки или т.п.
2. Введение распорки
Гриф 14, фиксатор 48 грифа и распорку 50 вводят в виде единого узла в корпус 16 гитары 10 через корпусной проем 200. Распорка 50 упирается в торцевой блок 52, расположенный на дальней внутренней поверхности 54, и прикреплена с возможностью регулировки посредством болта 56 или шплинта. Болт 56 проходит сквозь по существу вертикальную прорезь 58 ("вертикальная" в данном контексте означает, что она проходит на некоторое расстояние между верхней декой 20 и нижней декой 46) в торцевом блоке 52 и в обечайке 22 на дальнем торце 100 гитары 10. Распорку регулируют путем регулировки болта 56 и винта 60 точной регулировки.
3. Введение системы скользящих нижних порожков
Затем собирают систему 34 скользящих нижних порожков, размещая последовательности нижних порожков 120 на верхней деке 20, вводя соединители 122 в прорези 26, прикрепляя их к нижним фиксаторам 124 и затягивая соединители 122, так чтобы нижние порожки 120 находились на верхней деке 20, и нижние фиксаторы 124 находились на пластине 126 струнодержателя.
4. Регулировка распорки
Регулировки выполняют путем изменения положения болта 56, перемещая его посредством скользящего движения вверх или вниз в вертикальной прорези 58. Винт 62 используют для выполнения тонкой регулировки. После размещения в необходимом положении болт 56 затягивают. Эти регулировки изменяют угол грифа.
5. Натягивание струн инструмента
Струны инструмента натягивают путем продевания каждой струны 28 сквозь клиновидное отверстие на нижнем порожке 120, сквозь верхнюю деку 20 через прорези 26 и, завершая продевание струны 28 на подошве соответствующего нижнего фиксатора 124, путем вклинивания струны 26 в углубление 128 в подошве 129 основания. Струны 28 наматывают на колки 30, при этом следует отметить, что смещение 32 сохраняет выравнивание струн 28 перпендикулярным системе 34 скользящих нижних порожков. В предпочтительном варианте осуществления этот процесс содержит присоединение двух струн к колкам вблизи смещения и присоединение четырех струн к колкам напротив смещения.
6. Интонирование гитары
Систему 34 скользящих нижних порожков перемещают посредством скольжения по направлению к центру или от центра инструмента в прорезях 26 и вдоль пластины 126 струнодержателя. По достижении желаемого положения соединители 122 затягивают таким образом, чтобы система 34 скользящих нижних порожков была прочно закреплена на своем месте на верхней деке 20 и пластине 126 струнодержателя.
7. Настройка струн
Система 34 скользящих нижних порожков и распорка 50 позволяют избавить или по существу избавить корпус 16 от вибраций, поскольку корпус можно избавить от контакта и натяжения, вызванного струнами. Цифровая система, такая как Antares Auto-Tune, но не ограничиваясь этой системой, может быть использована для регулировки и корректировки тональности каждой струны. Подобные регулировки были непригодны для акустических гитар из-за вибрации корпуса.
Если гитара 10 отрегулирована таким образом, чтобы предоставить по существу безвибрационный корпус 16, звуковая катушка с подвижным магнитом 35 может быть использована для управления движением верхней деки 20.
Ниже приведено описание одного из вариантов осуществления изобретения. Как известно специалисту в данной области, предполагается, что варианты, не изменяющие объем изобретения, включены в данный объем. Например, инструмент может содержать больше или меньше шести струн и не обязательно должен являться гитарой, но любым инструментом из семейства хордофонов, например скрипкой, укулеле, лютней или мандолиной, но не ограничиваясь этими примерами. Независимо от количества струн, смещение будет обеспечивать неравномерное распределение колков между обечайкой головки грифа, тем самым позволяя струнам располагаться перпендикулярно системе скользящих нижних порожков. Кроме этого, может быть использовано более одного набора струн, например, инструмент может обладать шестиструнным и двенадцатиструнным вариантом осуществления, и может использоваться более одной распорки. Гриф и распорка могут представлять собой узловую конструкцию, распорка может представлять собой твердый элемент или может представлять собой консоль. Система скользящих нижних порожков может иметь различные формы. Гитара может быть оснащена лишь одной распоркой и связанными с ней компонентами или может быть оснащена как распоркой, так и системой скользящих нижних порожков. Периферийный звуковой паз составляет в общем 1/2 толщины верхней деки, но может составлять ¼ толщины или 3/8 толщины или до 5/8 толщины, и расположен вблизи периферии верхней деки, например, но не ограничиваясь следующими примерами: на расстоянии от 1 до 3 см от периферии, более предпочтительно на расстоянии от 1,5 до 2,5 см от периферии и наиболее предпочтительно на расстоянии 2 см от периферии.