Корпус акустичної системи

Реферат: Корпус акустичної системи є жорстким та містить отвори у фронтальній панелі для встановлення динаміків. При цьому корпус виготовлений з декількох попередньо та окремо виготовлених шарів з деревини або з матеріалів на основі деревини та з'єднаних між собою за допомогою склеювання. Усередині корпусу утворено принаймні одну камеру, призначену для використання з низькочастотним динаміком, на фронтальній панелі виготовлений принаймні один отвір для встановлення динаміка. Усередині камери утворено тривимірну структуру у вигляді сукупності об'ємних комірок на основі трикутної зрізаної піраміди, яка звужується у напрямку від фронтальної панелі до задньої стінки корпусу, а стінки комірок утворюють ребра жорсткості корпусу. Внутрішні стінки камери та кожної з комірок покриті принаймні одним шаром з матеріалу або з комбінації матеріалів, що гасять та/або поглинають звук. Між тривимірною структурою камери та її задньою стінкою утворено порожнину, яка об'єднує усі трикутні комірки в одне ціле. UA 120445 U (54) КОРПУС АКУСТИЧНОЇ СИСТЕМИ UA 120445 U UA 120445 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі акустики та може бути використана для виготовлення корпусів акустичних систем, зокрема корпусів для динаміків низькочастотного діапазону та інших діапазонів, які відрізняються оригінальним дизайном, високоякісним відображенням звуку та застосовуються для створення акустичних систем для домашнього прослуховування, а також для озвучування залів, студій, театрів тощо. Відомими є акустичні системи, які містять високочастотні (ВЧ) та середньо частотні (СЧ) випромінювачі, що встановлені в корпусі. Наприклад, патенти Німеччини DE 4184562, 1993, DE 2457480, 1976. Основним недоліком таких систем є значна нерівномірність полярних характеристик в області високих частот. Також зараз відомими є конструкції акустичних систем з фазоінвертором, наприклад патент США US 05696357, де пристрій містить акустичний ящик, в якому встановлені два трубчасті резонатори, що виконують роль фазоінверторів на двох різних частотах. Звукові хвилі, які випромінюються задньою стороною дифузора низькочастотного гучномовця, знаходяться в протифазі відносно до хвиль, що випромінюються передньою стороною дифузора. Таким чином, фазоінвертор включають для того, щоб крізь нього проходили звукові хвилі, що випромінюються тиловою стороною дифузора. При цьому призначення фазоінвертора, який утворюється внутрішнім об'ємом корпусу акустичної системи та двома резонаторами, полягає в тому, щоб на низьких частотах відображення звуку в просторовому секторі прослуховування акустичної системи зробити приблизно синфазними між собою звукові хвилі, що випромінюються тиловою та фронтальною частинами гучномовця. Це приводить до збільшення звукового тиску на низьких частотах. Основними недоліками таких пристроїв є відносно великий об'єм корпусу, ефект "бубоніння" на низьких частотах, швидкий спад амплітудно-частотної характеристики звукового тиску на низьких частотах за межами робочого діапазону акустичної системи, "органна" стилізованість звучання басів на частотах настройки фазоінверторів, акустичний шум повітряних потоків в трубах фазоінверторів. Також відома акустична система за патентом США US 7441630, яка містить основний сферичний жорсткий корпус з отвором у фронтальній стінці, в якому встановлено низькочастотну динамічну головку. Крім цього, пристрій містить елементи кріплення, фазоінверторний отвір, окремий сферичний корпус з високочастотною динамічною головкою та третій корпус з середньочастотною ланкою. Корпуси з середньочастотною та високочастотною ланкою закріплені на "ніжках", що містять два коліна, та виконані з можливістю повороту. Бас рефлекс виконаний в класичному вигляді, тобто фазоінверторний отвір для труби фазоінвертора розташований на задньому боці основного корпусу. Матеріалом для корпусів слугує "цементний матеріал", що відповідає за звукопоглинання, при цьому не розкриті відомості стосовно окремого використання зовнішнього або внутрішнього звукопоглинання. Як найближчий аналог технічного рішення за корисною моделлю, що заявляється, вибрана акустична система в сферичних корпусах за патентом Російської Федерації № 150397 на корисну модель, дата публікації 20.02.2015, що містить основний сферичний жорсткий корпус з отвором у фронтальній стінці та встановлений в отворі гучномовець, що містить динамічну головку, елементи кріплення, фазоінверторний отвір та додатковий сферичний корпус з високочастотною ланкою, встановлений з можливістю повороту, де основний корпус виконаний багатошаровим та містить низько-середньочастотну головку. Зрозуміло, що за рахунок обтічної форми корпусу навколо динамічної головки розширюється діаграма спрямованості та згладжуються інтерференційно-дифракційні спотворення, викликані відображенням звукових хвиль від передньої панелі. Максимальне гасіння звукової хвилі усередині корпусу та обтічна зовнішня поверхня в сукупності із зовнішнім звукопоглинальним покриттям дозволяють створювати системи з гладкими частотними характеристиками. Основними недоліками зазначеної акустичної системи є складність у її виготовленні, обмежений дизайн основного корпусу та додаткових корпусів системи. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача створення максимально жорсткого корпусу акустичної системи з поліпшеною якістю звучання та посиленням об'ємності звучання з можливістю використання низькочастотних динаміків, а також сумісного використання динаміків різного діапазону звучання. При цьому бажано, щоб корпус акустичної системи міг мати будь-яку прийнятну форму та розміри без зайвих обмежень. Поставлена задача за корисною моделлю, яка заявляється, вирішується за допомогою корпусу акустичної системи, що є жорстким та містить отвори у фронтальній панелі для встановлення динаміків, де корпус виготовлений з декількох попередньо та окремо виготовлених шарів з деревини або з матеріалів на основі деревини та з'єднаних між собою за допомогою склеювання, усередині корпусу утворено принаймні одну камеру, призначену для використання з низькочастотним динаміком, на фронтальній панелі виготовлений принаймні 1 UA 120445 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 один отвір для встановлення динаміку, усередині камери утворено тривимірну структуру у вигляді сукупності об'ємних комірок на основі трикутної зрізаної піраміди, яка звужується у напрямку від фронтальної панелі до задньої стінки корпусу, а стінки комірок утворюють ребра жорсткості корпусу, внутрішні стінки камери та кожної з комірок покриті принаймні одним шаром з матеріалу або з комбінації матеріалів, що гасять та/або поглинають звук, між тривимірною структурою камери та її задньою стінкою утворено порожнину, яка об'єднує усі трикутні комірки в одне ціле. Доцільно в стінках кожного з шарів корпусу виготовлювати вертикальні отвори для додаткової фіксації шарів між собою за допомогою дерев'яних шпонок тощо. Доцільно усередині корпусу утворювати додаткову герметичну камеру для використання з середньочастотним динаміком, для якого в фронтальній панелі виготовлювати принаймні один отвір, при цьому камера повинна мати внутрішню сферичну поверхню покриту принаймні одним шаром з матеріалу або з комбінації матеріалів, що гасять та/або поглинають звук. Доцільно в корпусі виготовлювати принаймні один фазоінверторний отвір, який може бути з'єднаним з фазоінверторною трубою. Доцільно зовнішню поверхню задньої стінки основної камери напроти отвору для низькочастотного динаміка виготовлювати опуклою. Доцільно корпус додатково обладнувати підставкою, яка має з'єднання з корпусом та може з усіх боків бути покритою матеріалами, що поглинають вібрацію, та/або мати акустичні шипи. Резонанси в корпусі як музичного інструмента, наприклад скрипки, віолончелі тощо, суттєвим чином визначають характер його звучання. Виходячи з цього, майстру необхідно шляхом керування резонансами рівномірно підтримувати усі ноти в діапазоні звучання даного інструмента. Що стосується акустичної системи, то резонанси в її корпусі тільки вносять "сторонній окрас" до того музикального образу, який вона повинна намалювати. Внутрішні ребра жорсткості є необхідними елементами для того, щоб акустична система заговорила голосом динаміків, а не корпусу, тобто, щоб оригінальне звучання інструментів було передане ясно та точно. При розробці корпусу акустичної системи необхідно було в рамках одного проекту вирішити одразу декілька проблем, з якими весь час борються виробники акустичних систем, зокрема, при виготовленні корпусу акустичних систем: резонанс, вигинання стінок корпусу під впливом роботи динаміка, виникнення "стоячих хвиль". Кожна з вищезазначених проблем впливає на кінцевий результат щодо якості та чистоти звучання акустичної системи. Отже, першою та головною задачею є створення корпусу акустичної системи максимально жорстким. Потужні басові динаміки намагаються струсонути корпус, а високий тиск повітря намагається зігнути внутрішні панелі та розмити звук. Оскільки під час звучання динаміків вібрації корпусу можуть стати серйозною причиною забарвлення звуку, необхідно враховувати той факт, що збільшення загальної площі панелей усередині корпусу, навіть за невеликої амплітуди вібрації, значно збільшує вихід звуку та додає свій відтінок до загальної картини звучання. Отже, при створенні акустичної системи її корпус повинен водночас вирішувати як проблему гасіння, так й проблему фіксації. Оснащення внутрішніх стінок корпусу панелями або структурами, що гасять звук, зменшує можливість виникнення резонансу, але не знижує згинання стінок корпусу під час роботи динаміка. Згинання нелінійне та загальне спотворення гармонійної структури на виході з акустичної системи змінює тембр звуку. Підвищення жорсткості панелей або внутрішніх структур корпусу акустичної системи зменшує амплітуду вигинів. Для отримання найкращих результатів необхідно поєднувати потовщення стінок корпусу та їхню жорсткість. Зазначені вище проблеми були вдало вирішені за допомогою корпусу акустичної системи, який виготовлений з декількох попередньо та окремо виготовлених шарів з деревини або з матеріалів на основі деревини та з'єднаних між собою за допомогою склеювання, є жорстким та містить отвори у фронтальній панелі для встановлення динаміків. Головною особливістю корпусу акустичної системи є принаймні одна утворена усередині камера, призначена для використання з низькочастотним динаміком, яка має тривимірну структуру у вигляді сукупності об'ємних комірок на основі трикутної зрізаної піраміди, яка звужується у напрямку від фронтальної панелі до задньої стінки корпусу, а стінки комірок утворюють ребра жорсткості корпусу, що зміцнює корпус в усіх напрямках та робить його максимально жорстким. Трикутну форму камер вибрано тому, що вони не мають паралельних ліній, що запобігає виникненню стоячих хвиль. До того ж внутрішні стінки камери та кожної з комірок покриті принаймні одним шаром з матеріалу або з комбінації матеріалів, що гасять та/або поглинають звук, а між тривимірною структурою камери та її задньою стінкою утворено порожнину, яка об'єднує усі трикутні комірки в одну велику камеру, що дозволяє динаміку повністю використовувати внутрішній об'єм корпусу для звучання. Щоб запобігти виникненню резонансу Гельмгольця між 2 UA 120445 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 камерами, а також резонансу усередині камер, внутрішні стінки камер покриті матеріалом, що гасить або поглинає звук. Відомими матеріалами, що гасять або поглинають звук, є ворс, поліамідний флок, бутилкаучукова мастика, волокнистий синтетичний матеріал різної щільності, ізолон, повсть на бітумній основі тощо. Зрозуміло, що можуть використовуватися й різні комбінації з матеріалів, що гасять або поглинає звук. Деякі виробники акустичних систем замість матеріалів, що гасять звук, використовують як наповнювач абсорбуючий матеріал, наприклад, поропласт з відкритими порами. Наведені нижче фігури креслення, як і опис прикладів конкретної реалізації корпусу акустичної системи, наведені лише для ілюстрації заявленої корисної моделі і не обмежують обсяг прав, визначений формулою корисної моделі: Фіг. 1 - загальний вигляд корпусу акустичної системи з однією камерою усередині та з перерізом; Фіг. 2 - вигляд з боку корпусу акустичної системи з однією камерою усередині та з перерізом; Фіг. 3 - загальний вигляд корпусу акустичної систем з двома камерами усередині та з перерізом; Фіг. 4 - вигляд з боку корпусу акустичної системи з двома камерами усередині та з перерізом. Корпус акустичної системи (Фіг. 1, Фіг. 2) виготовлений з декількох попередньо та окремо виготовлених шарів 1 з деревини або з матеріалів на основі деревини та з'єднаних між собою за допомогою склеювання. Усередині корпусу утворено принаймні одну камеру 2, призначену для використання з низькочастотним динаміком (не показаний), для якого на фронтальній панелі 3 виготовлений принаймні один отвір 4. Усередині камери 2 утворено тривимірну структуру у вигляді сукупності об'ємних комірок 5 на основі трикутної зрізаної піраміди 6, яка звужується у напрямку від фронтальної панелі 3 до задньої стінки корпусу 7 (Фіг. 2). При цьому стінки комірок 5 утворюють ребра жорсткості 8 корпусу. Внутрішні стінки камери 2 та кожної з комірок 5 покриті принаймні одним шаром 9 з матеріалу або з комбінації матеріалів, що гасять та/або поглинають звук. Між тривимірною структурою камери 2 та задньою стінкою корпусу 7 утворено порожнину 10, яка об'єднує усі трикутні об'ємнікомірки 5 в одну велику камеру, що дозволяє динаміку повністю використовувати внутрішній об'єм корпусу для звучання. Також основний корпус акустичної системи за корисною моделлю, що заявляється, може мати усередині додаткову герметичну камеру (Фіг. 3, Фіг. 4) для використання з середньочастотним динаміком (не показаний), для якого в фронтальній панелі 3 виготовлений принаймні один отвір 12, при цьому камера 11 має внутрішню сферичну поверхню, покриту принаймні одним шаром 9 з матеріалу або з комбінації матеріалів, що гасять та/або поглинають звук. При такому виконанні корпусу акустичної системи між основною камерою 2 та додатковою камерою 11 утворюється порожнина 16, яка є сполучною з порожниною 10, що також приводить до збільшення внутрішній об'єму корпусу для звучання низькочастотного динаміка. На фронтальній панелі 3 або будь-якій іншій поверхні корпусу може бути виконаний принаймні один фазоінверторний отвір 15, який може бути з'єднаним з фазоінверторною трубою (не показана). Фазоінверторний отвір 15 може будь-якого прийнятного вигляду, форми та розміру. Так саме фазоінверторна труба може бути будь-якого розміру, діаметра та виготовлена з будь-якого прийнятного матеріалу. Для збільшення опору корпусу акустичної системи агресивної дії (тиску) повітря під час звучання низькочастотного динаміка зовнішню поверхню задньої стінки 7 основної камери 3 напроти отвору 4 для низькочастотного динаміка виготовляють з опуклістю 13. Крім цього, корпус акустичної системи може додатково містить підставку 14, яка має з'єднання з корпусом та може з усіх боків бути покритою матеріалами, що поглинають вібрацію, та/або мати акустичні шипи (не показані). Корпус акустичної системи за корисною моделлю, що заявляється, працює наступним чином. Під час звучання низькочастотного динаміка або динаміків потужні басові динаміки намагаються струсонути корпус, а високий тиск повітря намагається розмити звук. Основна камера 2 корпусу з тривимірною структурою у вигляді сукупності об'ємних комірок 5 на основі трикутної зрізаної піраміди 6 чудово опирається високому тиску повітря та запобігає виникненню "стоячих хвиль". Отже, це приводить до високої якості та чистоти звучання акустичної системи. Ребра жорсткості 8, що є стінками об'ємних комірок 5 тривимірної структури, надають корпусу акустичної системи максимальну жорсткість. Оснащення внутрішніх стінок камер 2, 11 корпусу або комірок 5 шарами 9 матеріалів, що гасять або поглинають звук, зменшує можливість виникнення резонансу. Трикутну форму комірок 5 вибрано тому, що вони не мають паралельних ліній, що запобігає виникненню стоячих хвиль. 3 UA 120445 U 5 10 15 Також важливо відмітити, що вищезазначений корпус практично позбавлений так званого ефекту "баффл-степ" (Baffle-step). Ефектом "баффл-степ" називають явище інтерференції хвиль, відбитих від лицьової панелі акустичної системи та хвиль, що випромінюються динаміком, який розташованим на цій панелі. Виникає це явище в діапазоні частот, який визначається знизу розмірами випромінювача та лицьової панелі, а зверху - переходом роботи динаміка з поршневого режиму в зональний режим роботи, тобто, коли довжина хвилі стає менше за розмірами самого випромінювача. Нехтування ефектом "баффл-степ", в кращому випадку, призведе до збільшення нерівномірності амплітудно-частотних характеристик (АЧХ) акустичної системи, а в гіршому випадку призведе до значного погіршення звучання акустичної системи, оскільки спектр звучання буде доповнений більш тривалими паразитними резонансами, що виникають за рахунок нерівномірності піків та провалів на АЧХ з відносними рівнями більше за 6-7 дБ. Корпус акустичної системи за корисною моделлю, що заявляється, є прикладом найбільш вдалої та ефективної фіксації корпусу, демонструє поліпшену якість звучання, посилення об'ємності звучання акустичної системи, та може мати будь-який зовнішній вигляд у залежності від смаків споживача. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 40 45 1. Корпус акустичної системи, що є жорстким та містить отвори у фронтальній панелі для встановлення динаміків, який відрізняється тим, що виготовлений з декількох попередньо та окремо виготовлених шарів з деревини або з матеріалів на основі деревини та з'єднаних між собою за допомогою склеювання, усередині корпусу утворено принаймні одну камеру, призначену для використання з низькочастотним динаміком, на фронтальній панелі виготовлений принаймні один отвір для встановлення динаміка, усередині камери утворено тривимірну структуру у вигляді сукупності об'ємних комірок на основі трикутної зрізаної піраміди, яка звужується у напрямку від фронтальної панелі до задньої стінки корпусу, а стінки комірок утворюють ребра жорсткості корпусу, внутрішні стінки камери та кожної з комірок покриті принаймні одним шаром з матеріалу або з комбінації матеріалів, що гасять та/або поглинають звук, між тривимірною структурою камери та її задньою стінкою утворено порожнину, яка об'єднує усі трикутні комірки в одне ціле. 2. Корпус за п. 1, який відрізняється тим, що в стінках кожного з шарів виготовлені вертикальні отвори для додаткової фіксації шарів між собою за допомогою дерев'яних шпонок тощо. 3. Корпус за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що усередині корпусу утворено додаткову герметичну камеру для використання з середньочастотним динаміком, для якого в фронтальній панелі виготовлений принаймні один отвір, при цьому камера має внутрішню сферичну поверхню, покриту принаймні одним шаром з матеріалу або з комбінації матеріалів, що гасять та/або поглинають звук. 4. Корпус за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що містить принаймні один фазоінверторний отвір, який може бути з'єднаним з фазоінверторною трубою. 5. Корпус за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що зовнішню поверхню задньої стінки основної камери напроти отвору для низькочастотного динаміка виготовлено опуклою. 6. Корпус за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що додатково містить підставку, яка має з'єднання з корпусом та може з усіх боків бути покритою матеріалами, що поглинають вібрацію, та/або мати акустичні шипи. 4 UA 120445 U 5 UA 120445 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6