Акустика Торнадо:

Уже прошло достаточно много времени с момента, когда я сделал эту Акустику. Проходит время, и я замечаю негативные явления, связанные с моей работой в той, или иной, степени. Решил поделиться с Вами моей конструкцией колонки. Поиски в акустике были направлены только на практические результаты.

Итак, после долгих экспериментов, я создал конструкцию, которой дал название Торнадо. Привожу один эскиз с моих официальных бумаг из патентного бюро Германии. Тут наглядно показана конструкция колонки. Конструкция колонки в нижней части открытая, то есть, имеет непосредственный контакт с помещением.

На эскизе обозначены:

1. Вибрационная плата (стеклотекстолит или поликарбонат);
2. Эластичное крепление вибрационной платы - силикон;
3. Корпус колонки (мой любимый материал – натуральное дерево);
4. Головка громкоговорителя;
5. Демпфирующий волновой фильтр, или пропеллер;
6. (a,b) Два спиральных отверстия, получаемых между круглым отверстием и пропеллером.

Рассмотрим каждый элемент конструкции колонки в отдельности, и преимущества этой конструкции в сравнении с известным фазоинвертором (ФИ).

Вибрационная плата.

Этот элемент обладает механической подвижностью, так как крепится с помощью силикона к корпусу колонки. Во время работы головки плата должна вибрировать и естественно, что-то должно происходить. А происходят как не странно, какие-то „чудеса“, плата практически не вибрирует и каким то образом это позитивно влияет на качестве звука. По акустическим замерам методом „Sinus – Burst“ у синуса уже нет „срезанной головы“ - верхней части амплитуды, и искажения К2+К3 заметно резко падают в показаниях с 5%, это лучший показатель для ФИ, до 1,3% с хорошей геометрией синуса.

Оказывается, никто не рассматривал работу сил в физическом понятии в такой простом механизме, как динамик. А в нём работают активные и реактивные силы по закону Ньютона (Actio=Reactio) и они производят разную работу. Активные силы идут на производство движения диффузора, а реактивные силы делают сложный путь своего движения, приходя в массу динамика. Когда силы приходят на какой-то механизм или массу, они „ищут“ где могут реализовать свою энергию, точнее слабое место. Но, в хорошо построенной конструкции, такое место трудно найти и ничего не остаётся делать, как возвращаться назад. Возвращаясь назад уже с потерями, реактивные силы начинают мешать активным силам, т.е. вырабатывают искажения, что и создаёт нам проблемы в звуке, а на акустических замерах мы видим синус без головы.

Вибрирующая плата (В-плата) создаёт противофазное движение для реактивных сил, вырабатываемых головкой. Двигаясь в противофазе, В-плата активно устраняет реактивные силы, чем сохраняет энергию динамика в целом.

Как оказалось в акустике всё взаимосвязано: Qms→Qes→Qts→Vas, даже в лабораториях это подтверждается. Но в лабораториях экспериментировали с изменениями только одной величины - Qes. Повлиять на Qms активно как-то не сумели, а оказалось, что, влияя на Qms, можно практически получить любой желаемый результат. Конечно, надо влиять на Qms путём воздействия только на реактивные силы и этим повышать КПД системы в целом. Так я, экспериментируя с головкой, где Vas=204 литра, сумел реализовать её в резонаторе V=40 литров при Qts=0.7, это действительно необычный показатель V=Vas/5.

Резонатор.

Сделать резонатор, который может „петь“, прямо скажем задача не из лёгких. То, что работа резонатора зависит от его геометрических размеров, нашёл Гельмгольц, и это послужило основой в теории. Конструкция с вибрирующей платой, или платами, абсолютно не знакома для теории. Как показала практика, такой резонатор не требует точного расчёта своих размеров, и обладает более высокой производительностью, а это означает большей энергией. Этот эффект реализуется на практике как постройка колонок без предварительного расчёта, и с малым по размерам резонатором. Резонатор у Торнадо, как правило, в два раза меньше по размерам, чем для ФИ с такой же головкой, возможно этот показатель может быть и больше, с разными головками у меня выходило по разному.

В таком резонаторе уже приходится следить за сохранением энергии и использование ваты или др. материала как звукопоглотитель уже не допустимо – такой резонатор просто перестаёт работать, и бас исчезает. Проанализируйте этот момент сами, я, к примеру, не понимаю любую конструкцию, где гасится энергия внутри резонатора. Можно только догадываться какой звук даёт колонка с ватой внутри.

При постройке резонатора с В-платой единственным критерием остаётся настройка взаимодействия двух объёмов: резонатора и двух спиральных каналов пропеллера. Это можно сделать только путём замера параметра TSP. Это самый важный момент и только это требует навыков работы с акустическими замерами. Всё может подождать, замер АЧХ и куча других акустических замеров, но этот замер, который производится электрическим способом, главный при постройке акустики и им надо владеть и желательно понимать. Я подбираю сечение каналов в пропеллере под определенный график TSP. Самым эффективным и дающим малые искажения будет график с двумя одинаковыми амплитудами импеданса.

Контрольное отверстие.

Так называют отверстие, или канал, с помощью которого резонатор соединён с пространством. В конструкции ФИ - это трубный канал, и он находится внутри резона тора, располагаясь на передней или задней части корпуса колонки. У Торнадо роль контрольного отверстия выполняют два спиральных канала, располагаются они, как правило, в нижней, или в завершающей части конструкции. То есть, спиральные каналы не располагаются внутри резонатора, а на его стороне противоположной от динамика, это прямоточная конструкция по расположению элементов.

Спиральные каналы получаются при наличие специального устройства - пропеллера в круглой части колонки, каждый канал имеет спиральный разворот равный 180° при угле наклона или угол шага равный 30°. В этих каналах звуковая волна, скорость которой 343.3 м/сек, получает турбулентное движение, где и создаются силы, против её спирально-поступательного движения. Это знакомый эффект – торнадо, и это имя я дал моей конструкции. Как в дальнейшем оказалось из практики, эффект турбулентности достаточно продуктивен для воздушного сопротивления резонатору. Сечение одного спирального канала примерно такое же, как у канала ФИ для данной головки, но в Торнадо их два и это означает, что конструкция Торнадо имеет в два раза больше по сечению канал сообщения. Даже это говорит о том, как работает турбулентность. Такие спиральные отверстия работают непосредственно с волной, разворачивая её по фазе, но как дополнительный излучатель они уже не работают.

Пропеллер строится из принципа наименьших потерь, его диаметр должен иметь размеры такие же, как у применяемого динамика, или больше. Спиральные отверстия должны огибать наибольший возможный диаметр для данной конструкции пропеллера. И это не всё что могут спиральные отверстия. Так, изменяя конструкцию пропеллера, можно получить „линейный“ импеданс, который просто необходим в СЧ колонках, как гарантия получения наименьших искажений в СЧ диапазоне, и это при очень малых объёмах конструкций.

Заключение.

С конструкцией Торнадо я не разу не терпел „фиаско“, колонки всегда давали бас. Сравнивать Торнадо с другими конструкциями тяжело, чего-нибудь похожего в акустике нет. Колонки воспроизводят очень сочный и красивый бас, такой бас способна делать только струна музыкального инструмента, когда играешь на нём.

Без В-платы Торнадо работает очень слабо. ФИ с В-платой получает кучу энергии, но беда остаётся на своём месте – звук от этого качественней не становится. Я считаю, что Торнадо, из-за её прямоточного построения элементов конструкции и эффективной работы спиральных каналов, не имеет больших фазовых сдвигов в звуковом давлении, чем и создаётся впечатление или эффект стоячей волны. Этот эффект стоячей волны ФИ никогда не реализовывал, при всей своей достаточно хорошей мощности. Для получения этого эффекта надо иметь прямое взаимодействие с объёмом помещения. Я пытался найти это взаимодействие, но сказалась плохая техническая оснащённость, так что это дело будущего. Есть и другая версия о понятии стоячей волны, но это уже другая тема.

Первая страница патента в формате pdf.

© Valentin Kludt