УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ КОЛОНКИ НА ВЕРТИКАЛЬНОЙ МОНТАЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
DEVICE FOR MOUNTING ACOUSTIC SPEAKER ON VERTICAL MOUNTING SURFACE

Изобретение относится к техническим средствам вибрационной защиты акустических систем, а более конкретно к средствам крепления акустических колонок, обеспечивающим подавление вибраций, передаваемых через элементы крепления.
Средства крепления акустических колонок должны обладать антивибрационными и антирезонансными свойствами, чтобы исключать шумы и паразитные резонансные явления с целью обеспечения высокого качества звука. Одним из методов вибрационной защиты является виброизоляция акустических систем посредством помещения различных технических средств между источником акустических колебаний и контактирующими с ним объектами, в том числе полом или стеной, на которых устанавливается источник колебаний (акустическая колонка).
Для улучшения качества звука акустических систем используются различные устройства. Например, для ослабления вибрации задней стенки корпуса акустической колонки применяется вибродемпфирующий элемент, выполненный в форме треугольной призмы, который обеспечивает перераспределение энергии звуковых волн в угловые части корпуса, представляющие собой области сопряжения боковой и задней стенок корпуса (патент на изобретение RU 2331990 С2, дата публикации: 20.08.2008). Демпфирующие элементы могут входить в состав узлов крепления акустических колонок (патент на изобретение CN 111372150 В, дата публикации: 29.06.2021).
С целью уменьшения площади опоры узла крепления и, соответственно, площади контакта корпуса акустической колонки (источника колебаний) с опорной поверхностью используют металлические антивибрационные опоры (шипы), имеющие коническую форму (патент на полезную модель CN 213152293U, дата публикации: 07.05.2021). Антивибрационные шипы концентрируют энергию вибрации (резонанса) в точках соприкосновения шипа с опорой. Острие шипа это область, в которой сконцентрирован максимум потока энергии механических колебаний. Поток энергии распределяется следующим образом: энергия передается через шип в опору, выполняемую из менее твердого металла по сравнению с шипом, а затем рассеивается и поглощается в упругой демпфирующей прокладке, выполненной из войлока, эластомера, поливинилхлорида или из иных полимерных материалов. Гашение вибраций в упругой прокладке происходит за счет того, что упругий поглотитель (демпфер) обладает более высокой деформацией сдвига по сравнению с металлами, обладающими высокой твердостью, из которых выполняется шип и опора.
В качестве антивибрационных опор могут использоваться конусы, выполненные из алюминиевого сплава с углублением в острой части шипа (AudioVideo: [сайт]. URL: https://www.salonav.com/arch/2016/06/sredstva-korrekcii-zvuchaniya-cold-ray.htm). В углублении устанавливается шарик из более твердого материала по сравнению с металлом, из которого выполняется конус. При данном выполнении керамический шарик контактирует, с одной стороны, с коническим шипом, а с другой с металлической опорой.
В патенте на полезную модель CN 213213748 U (дата публикации: 14.05.2021) описано устройство для крепления акустической колонки. Устройство включает в свой состав антивибрационные опоры в виде антивибрационных шипов конической или пирамидальной формы с острой частью, контактирующей с основанием (опорой). Данное устройство предназначено для установки акустической колонки на полу помещения и содержит подставку в виде корпуса, в котором устанавливается акустическая колонка. Стенки корпуса частично окружают боковую поверхность акустической колонки. Нижняя часть колонки контактирует с основанием подставки через антивибрационные шипы конической или пирамидальной формы. Основания шипов закреплены на поверхности корпуса колонки, а их острые части опираются на опоры, закрепленные на основании подставки. Боковая поверхность акустической колонки контактирует со стенками корпуса через демпфирующие упругие прокладки, установленные в отверстиях корпуса с помощью соединительных элементов.
Данное устройство предназначено для виброизоляции акустических колонок за счет существенного уменьшения площади контактной поверхности акустической колонки с опорной поверхностью и создания в области контакта резонансного буфера с высоким акустическим импедансом (механическим импедансом колебательной системы). С помощью антвибрационного шипа вибрации концентрируются в области размещения демпфирующего упругого элемента (демпфирующей платформы) и эффективно гасятся, что исключает возникновение паразитных шумов и резонансных явлений. Механическая энергия колебаний преобразуется во внутреннюю энергию материала демпфирующего элемента вследствие упругой деформации демпфирующего элемента. В результате повышается качество звука, воспроизводимого акустической колонкой.
Следует отметить, что известный вариант конструкции устройства для крепления акустической колонки разработан для ее напольной установки и не предусматривает возможность монтажа на вертикальной поверхности стены или на иной вертикальной монтажной поверхности, например на поверхности перемещаемого кронштейна-держателя.
Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для крепления акустической колонки на вертикальной монтажной поверхности, например на стене, описанное в патенте на полезную модель CN 213403406 U (дата публикации: 08.06.2021). Устройство содержит два верхних узла крепления в виде левого и правого магнитов, которые контактируют с установочной магнитной платой, закрепляемой с помощью соединительных элементов на вертикальной монтажной поверхности. Нижний узел крепления установлен на нижней части акустической колонки. Узлы крепления выполняют функцию антивибрационных опор, при этом нижний узел включает демпфирующий упругий элемент.
Известное устройство обеспечивает простую установку и демонтаж маломощных и малоразмерных колонок на вертикальных монтажных поверхностях. За счет использования антивибрационных опор осуществляется частичная виброизоляция акустической системы и снижение вибраций, передаваемых от колонок на монтажную поверхность стены. Однако такое устройство не может использоваться для крепления акустических колонок средней и большой мощности (с максимальной выходной мощностью более 80 Вт), к которым предъявляются высокие требования по качеству воспроизводимого звука. Кроме того, такие акустические колонки имеют более существенные массогабаритные показатели, что не позволяет использовать постоянные магниты для крепления к вертикальной монтажной поверхности.
Изобретение направлено на обеспечение более полной виброизоляции и на снижение вероятности возникновения паразитных шумовых эффектов и резонансных явлений при использовании акустических колонок широкого диапазона выходной мощности и массогабаритных характеристик.
За счет решения перечисленных задач достигаются следующие технические результаты: повышается качество воспроизводимого звука, обеспечивается удобство монтажа, демонтажа и обслуживания акустических колонок.
Указанные технические результаты достигаются при использовании устройства для крепления акустической колонки на вертикальной монтажной поверхности, которое содержит по меньшей мере два верхних узла крепления, устанавливаемых на верхней части акустической колонки, и по меньшей мере один нижний узел крепления, устанавливаемый на нижней части акустической колонки.
Согласно изобретению устройство содержит антивибрационные шипы конической или пирамидальной формы. Каждый верхний узел крепления состоит из двух опор, выполненных в виде П-образных кронштейнов с горизонтальной, опорной и установочной поверхностями.
Первая опора верхнего узла крепления предназначена для крепления к верхней части корпуса акустической колонки, с которой контактирует установочная поверхность кронштейна. Опорная поверхность кронштейна расположена под острым углом по отношению к установочной поверхности кронштейна. На опорной поверхности кронштейна установлен антивибрационный шип.
Вторая опора верхнего узла крепления предназначена для крепления по установочной поверхности кронштейна к вертикальной монтажной поверхности. Опорная поверхность кронштейна второй опоры образована выступом на горизонтальной поверхности кронштейна, расположенным параллельно по отношению к установочной поверхности кронштейна, и выполнена с возможностью контакта с острой частью (острием) антивибрационного шипа, установленного на первой опоре.
Нижний узел крепления выполнен в виде двух опор. На первой опоре, предназначенной для крепления к нижней части акустической колонки, установлен антивибрационный шип с возможностью контакта острой части шипа со второй опорой, устанавливаемой на вертикальной монтажной поверхности.
Конструкция устройства обеспечивает виброизоляцию колонки за счет использования узлов крепления, снабженных антивибрационными шипами конической или пирамидальной формы. Данный эффект достигается путем минимизации контактной поверхности между опорами в каждом узле крепления. Используемые узлы крепления позволяют без усилий и применения дополнительных соединительных элементов осуществлять монтаж и демонтаж акустических колонок, что существенно упрощает эксплуатацию колонок в домашних условиях и при проведении массовых мероприятий.
Виброизоляция акустической колонки осуществляется следующим образом. Возбуждаемые при работе колонок механические колебания передаются через корпус акустической колонки и соединенные с ним узлы крепления, установленные на вертикальной монтажной поверхности, в стену либо в монтажную ферму, на которой размещена акустическая колонка. Использование в узлах крепления минимальных по площади контактных поверхностей между острыми частями антивибрационных шипов и контактирующих с ними опорами позволяет локализовать зоны гашения паразитных акустических колебаний и резонансных явлений. Гашение и рассеивание энергии механических колебаний осуществляется с помощью демпфирующих упругих элементов, в которых энергия колебаний преобразуется во внутреннюю энергию упругого элемента.
Функцию демпферов механических колебаний могут выполнять обладающие упругими свойствами кронштейны узлов крепления. Для этого кронштейны выполняются из металла менее твердого по сравнению с нержавеющей сталью, из которой изготовлены антивибрационные шипы. Предпочтительно используются кронштейны изготовленные из алюминиевого сплава.
Расположение опорной поверхности кронштейна первой опоры верхнего узла крепления, на которой установлен антивибрационный шип, под острым углом по отношению к установочной поверхности кронштейна позволяет перераспределить силовое воздействие колебаний в точке контакта острой части антивибрационного шипа с опорной поверхностью второй опоры. Сила механического воздействия при выполнении указанного условия распределяется в двух плоскостях: в плоскости параллельной вертикальной монтажной поверхности и в плоскости перпендикулярной вертикальной монтажной поверхности.
Вследствие этого кронштейны первой и второй опоры, обладающие упругими свойствами, демпфируют механические колебания в двух взаимно перпендикулярных направлениях: перпендикулярно и параллельно вертикальной монтажной поверхности. Данное явление способствует рассеянию и гашению энергии колебаний в кронштейнах и контактирующих с ними демпфирующих упругих элементах.
Кроме того, благодаря расположению опорной поверхности кронштейна первой опоры верхнего узла крепления под острым углом по отношению к установочной поверхности кронштейна и использованию кронштейна второй опоры с выступом на опорной поверхности обеспечивается удобство обслуживания акустической колонки за счет простого монтажа и демонтажа колонки.
В качестве демпфирующих упругих элементов могут применяться также упругие элементы (вставки или прокладки), устанавливаемые между вертикальной монтажной поверхностью и установочными поверхностями опор узлов крепления. Упругие элементы могут устанавливаться также между поверхностью корпуса акустической колонки и установочными поверхностями опор узлов крепления. Упругие элементы выполняются из войлока, резины, эластомеров, поливинилхлорида или из иных полимерных материалов, обладающих упругими свойствами.
Входящие в состав устройства узлы крепления одновременно обеспечивают, с одной стороны, удобство обслуживания акустической колонки за счет простого монтажа и демонтажа колонки, а с другой стороны минимизацию площади контактной поверхности в цепи передачи колебаний между источником механических колебаний (корпусом акустической колонки) и вертикальной монтажной поверхностью, что обеспечивает виброизоляцию акустической колонки.
Использование по меньшей мере трех узлов крепления колонки (два верхних узла и один нижний узел крепления) обусловлено необходимостью фиксации акустических колонок на вертикальных монтажных поверхностях. При установке колонки на трех опорных точках, две из которых расположены у верхней части корпуса колонки и одна со стороны нижней части корпуса колонки, обеспечивается устойчивое положение колонки на вертикальной монтажной поверхности.
Первая опора каждого верхнего узлов крепления преимущественного выполняется с возможностью разъемного соединения с корпусом акустической колонки. Для этого используют опору с отверстиями, в которых устанавливаются соединительные элементы, например винты, для крепления к корпусу акустической колонки. Вторая опора каждого верхнего узла крепления выполняется аналогичным образом: с возможностью разъемного соединения с вертикальной монтажной поверхностью. Опора нижнего узла крепления также может быть выполнена с возможностью разъемного соединения с корпусом акустической колонки.
При креплении акустической колонки на вертикальной монтажной поверхности с помощью устройства, выполненного согласно изобретению, обеспечивается виброизоляция источника механических колебаний. Вследствие этого существенно снижаются паразитные шумовые эффекты и резонансные явления, влияющие на качество воспроизводимого звука.
Далее изобретение поясняется описанием конкретного примера выполнения устройства для крепления акустической колонки на вертикальной монтажной поверхности. В рассматриваемом примере устройство для крепления находится в собранном состоянии: узлы крепления закреплены соответствующим образом на корпусе акустической колонки и на вертикальной монтажной поверхности.
На прилагаемых поясняющих чертежах изображено следующее:
на фиг. 1 вид сбоку на узлы крепления акустической колонки (с местными разрезами);
на фиг. 2 вид сверху на узлы крепления акустической колонки (с местными разрезами).
Устройство для крепления акустической колонки 1 на вертикальной монтажной поверхности 2 содержит два верхних узла крепления, установленные на верхней части корпуса колонки 1, и один нижний узел крепления, установленный на нижней части корпуса колонки 1. Узлы крепления закрепляются на корпусе акустической колонки и на вертикальной монтажной поверхности с помощью соединительных элементов, в качестве которых используются, например, винты.
Каждый верхний узел крепления состоит из двух опор, выполненных в виде П-образных кронштейнов с горизонтальной, опорной и установочной поверхностями. В рассматриваемом примере используются кронштейны, изготовленные из алюминиевого сплава. Первая опора 3 верхнего узла крепления закреплена по установочной поверхности 4 на верхней части корпуса акустической колонки 1. Опорная поверхность 5 кронштейна первой опоры 3 расположена под острым углом (45°) по отношению к установочной поверхности 4. На опорной поверхности 5 кронштейна установлен антивибрационный шип 6 конической формы, выполненный из нержавеющей стали. Между установочной поверхностью 4 и примыкающей поверхностью корпуса колонки 1 размещен демпфирующий упругий элемент 7, выполненный из войлока.
Вторая опора 8 верхнего узла крепления закреплена по установочной поверхности 9 кронштейна на вертикальной монтажной поверхности 2. Между установочной поверхностью 9 кронштейна и примыкающей к ней вертикальной монтажной поверхностью 2 размещен демпфирующий упругий элемент 10, выполненный из войлока. Опорная поверхность кронштейна второй опоры образована выполненным на горизонтальной поверхности 11 выступом 12, который расположен параллельно по отношению к установочной поверхности 9. Опорная поверхность кронштейна выполнена с возможностью контакта с острой частью антивибрационного шипа 6, установленного на первой опоре 3.
Нижний узел крепления выполнен в виде двух опор. Первая опора 13 нижнего узла крепления соединена с нижней частью акустической колонки 1 с помощью соединительных элементов. Между установочной поверхностью опоры 13 и корпусом колонки 1 размещен демпфирующий упругий элемент 14, изготовленный из войлока. На опоре 13 установлен антивибрационный шип 15 конической формы. Шип 15 изготовлен из нержавеющей стали. Вторая опора 16 нижнего узла крепления установлена на вертикальной монтажной поверхности 2. Между установочной поверхностью опоры 16 и примыкающей к ней вертикальной монтажной поверхностью 2 размещен демпфирующий упругий элемент 17, выполненный из войлока. Опора 16 расположена на вертикальной монтажной поверхности 2 с возможностью контакта с острой частью антивибрационного шипа 15.
Крепление первой и второй опоры 3 и 8 верхнего узла соответственно к корпусу колонки 1 и к вертикальной монтажной поверхности 2 осуществляется с помощью разъемных соединений в виде винтов, проходящих через отверстия, выполненные в основаниях опор и в контактирующих с ними упругих элементах. Аналогичным образом осуществляется крепление опор нижнего узла: первая опора 13 закрепляется на нижней части колонки 1, а вторая опора 16 - на вертикальной монтажной поверхности 2 с помощью разъемных соединений в виде винтов, проходящих через отверстия, выполненные в основаниях опор и в контактирующих с ними упругих элементах.
Монтаж акустической колонки 1 на вертикальной поверхности 2 производится с помощью устройства крепления следующим образом.
Устройство поставляется для монтажа в виде набора элементов крепления. На верхней и нижней частях колонки 1 с помощью винтов устанавливаются первые опоры 3 и 13 верхних и нижнего узлов крепления с демпфирующими упругими элементами 7 и 14. На вертикальной монтажной поверхности с помощью винтов устанавливаются вторые опоры 8 и 16 верхних и нижнего узлов крепления с демпфирующими упругими элементами 10 и 17.
После монтажа узлов крепления колонка 1 устанавливается на вертикальной монтажной поверхности 2 с образованием контактных пар между первыми и вторыми опорами узлов крепления. После фиксации опор узлов крепления опорная поверхность кронштейна второй опоры 8, образованная выступом 12, в каждом верхнем узле крепления контактирует с острой частью антивибрационного шипа 6, установленного на опорной поверхности 5 кронштейна первой опоры 3. Виброизоляция колонки 1 через верхний узел крепления осуществляется посредством образования точечных контактов между опорами 3 и 8 через острую часть антивибрационного шипа 6.
За счет расположения опорной поверхности 5 под острым углом по отношению к установочной поверхности 4 кронштейна первой опоры верхнего узла в точке контакта антивибрационного шипа 6 с опорной поверхностью, образованной выступом 12 на горизонтальной поверхности 11 кронштейна второй опоры 8, происходит перераспределение силы давления, вызываемой механическими колебаниями. Сила давления перераспределяется в вертикальном и горизонтальном направлении на вертикальную и горизонтальную составляющие. Вследствие этого происходит демпфирование механических колебаний в двух направлениях. Гашение колебаний осуществляется с помощью кронштейнов опор 3 и 8, обладающих упругими свойствами, и с помощью упругих элементов 7 и 10, установленных между кронштейнами опор и монтажными поверхностями (поверхностью корпуса колонки 1 и вертикальной монтажной поверхностью 2). Для эффективного гашения колебаний кронштейны опор выполняются из алюминиевого сплава, обладающего существенно меньшей твердостью по сравнению с материалом антивибрационных шипов 6.
Кроме того, использование кронштейна первой опоры 3 с угловым смешением опорной поверхности 5 относительно установочной поверхности 4 и кронштейна второй опоры 8 с выступом 12, образующим опорную поверхность кронштейна, обеспечивает простую и надежную фиксацию колонки 1 на вертикальной монтажной поверхности 2.
Фиксация опор нижнего узла крепления при установке колонки 1 на вертикальную монтажную поверхность 2 происходит за счет образования контактной пары между острой частью антивибрационного шипа 15, установленного на первой опоре 13, и опорной поверхностью второй опоры 16. Виброизоляция колонки 1 через нижний узел крепления обеспечивается за счет образования точечного контакта между первой и второй опорами 13 и 16 через острую часть антивибрационного шипа 15, установленного на первой опоре 13 нижнего узла. Гашение энергии механических колебаний в нижнем узле крепления происходит в демпфирующих упругих элементах 14 и 17, размещенных между опорами 13 и 16 и соответствующими монтажными поверхностями (поверхностью корпуса колонки 1 и вертикальной монтажной поверхностью 2). При упругом деформировании элементов 14 и 17 энергия механических колебаний, передаваемая через контактную поверхность между антивибрационным шипом 15 и опорной поверхностью второй опоры 16, преобразуется во внутреннюю энергию упругих элементов.
В рассматриваемом примере применяется минимальная, по количеству узлов крепления, комплектация устройства крепления. Устройство включает в свой состав два верхних и один нижний узел крепления. При использовании трех опорных точек обеспечивается устойчивое пространственное положение колонки 1 относительно вертикальной монтажной поверхности 2.
С помощью устройства для крепления акустической колонки на вертикальной монтажной поверхности достигается более полная виброизоляция колонки по сравнению с известными устройствами-аналогами и эффективное гашение энергии механических колебаний в узлах крепления. Вследствие этого снижается вероятность возникновения паразитных шумовых эффектов и резонансных явлений. Данные возможности реализуются при использовании акустических колонок широкого диапазона выходной мощности и массогабаритных характеристик. В результате повышается качество воспроизводимого звука и обеспечивается удобство обслуживания акустических колонок.
Приведенный пример осуществления изобретения основан на выборе минимального количества узлов крепления, использовании конкретных материалов и определенной формы элементов крепления, однако представленные сведения о примере реализации изобретения не исключают возможности достижения технических результатов в других частных случаях реализации изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы.
Так, в частности, антивибрационный шип может быть выполнен не только конической, но и пирамидальной формы с острой частью, контактирующей с опорной поверхностью противоположной опоры верхнего или нижнего узла крепления. Антивибрационные шипы могут выполняться из различных сплавов металлов, обладающих высокой твердостью. Возможно также использование антивибрационных шипов с твердыми наконечниками, образующими острые части шипов, аналогично известным техническим решениям (Audio Video: [сайт]. URL: https://www.salonav.com/arch/2016/06/sredstva-korrekcii-zvuchaniya-cold-ray.htm).
В качестве материала демпфирующих упругих элементов наряду с войлоком могут применяться различные материалы, в том числе эластомеры, поливинилхлориды, резины и иные полимеры, обладающие упругими свойствами. Упругие элементы могут быть выполнены, например, в виде плоских пружин.
В качестве материала кронштейнов верхних и нижних опор могут применяться углепластики или иные композиционные материалы, обладающие одновременно высокими прочностными и упругими свойствами для демпфирования механических колебаний. Применение опор узлов крепления из материалов, обладающих упругими свойствами, позволяет демпфировать колебания, передаваемые через точки контакта антивибрационных шипов с опорными поверхностями узлов крепления, без использования упругих элементов, размещаемых между опорами и монтажными поверхностями.
Количество верхних и нижних узлов крепления определяется в зависимости от массогабаритных характеристик акустической колонки и условий ее установки на монтажной поверхности. Острый угол между опорной и установочной поверхностями кронштейна первой опоры в каждом верхнем узле крепления выбирается в зависимости от габаритных и весовых характеристик акустической колонки, а также от условий размещения колонки на вертикальной монтажной поверхности. Разъемные соединения опор узлов крепления с корпусом колонки и с вертикальной монтажной поверхностью могут быть выполнены в виде резьбовых соединений. Целесообразно использовать быстроразъемные соединительные элементы для монтажа узлов крепления.
Изобретение может применяться для крепления акустических колонок на вертикальных монтажных поверхностях как в помещениях, так и на открытых площадках при проведении массовых мероприятий для обеспечения высокого качества воспроизводимого звука. Устройство, выполненное согласно изобретению, может поставляться в составе акустических колонок или в виде комплекта элементов крепления для сборки при монтаже колонок.