Щипковий музичний інструмент зі струнотримачем рижкова

Реферат: Щипковий музичний інструмент - класична шестиструнна гітара - складається з корпусу, що містить нижню деку, обичайку та верхню деку, струнотримача, що містить основу та виступаючу над основою частину з нижнім поріжком, на який спираються струни, шийки з грифом, на якому міститься верхній поріжок, та кілкової механіки. Струнотримач в виступаючій частині розділений на окремі частини, пропорційно кількості розташованих на них струн. При цьому кожна з частин окремо прикріплена до деки клейово-різьбовим з'єднанням на відстані одна від одної зі збереженням загальної геометричної форми струнотримача. UA 102362 C2 (12) UA 102362 C2 UA 102362 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі виробництва щипкових музичних інструментів, а саме класичної шестиструнної гітари. Відома гітара, яка складається з корпусу, підставки, шийки з грифом, і кілкового механізму, у якому струни закріплені за струнотримач-підставку і через поріжок встановлений на підставці, передають при грі коливання деці (див. Пухоль О. Школа гри на шестиструнній гітарі, 1977 р. Винахід Агуадо). Необхідно відзначити, що винайдений великим Діонісіо Агуадо струнотримач (або підставка) для класичної шестиструнної гітари є основним. За останні два століття (з 1775 p.), коли народилася сучасна шестиструнна гітара, було багато зусиль посилити звучання гітари, котрим виконавці, а також композитори, були незадоволені її притишеним звучанням. Про це казали французький композитор Гектор Берліоз, бельгієць Франсуа Огюст Геверт. Ще більш суворим до гітари був російський композитор М.А. Римський-Корсаков, коли писав свою працю "Основи оркестровки" (1896-1908 р.р.), то зауважив, що коли струнні щипкові і зустрічаються інколи в оркестрових партитурах, вони не входять у вміст його книги. Зрозуміло, що він мав на увазі, говорячи про тихе звучання щипкових, до котрих також відноситься і класична шестиструнна гітара. До теперішнього часу гітара, особливо її корпус, зазнав значне удосконалення і це продовжується та значного посилення звучання не спостерігається. Це стало зрозуміло автору через кілька років праці (почав займатися цією проблемою у 90-х роках минулого століття (має авторське свідоцтво СРСР №406221 кл. G100 1/10. Теперішню пропозицію автору підказала гарна легенда про Ніколо Паганіні, коли у нього були підрізані струни і вони почали рватися, а скрипка зазвучала ще голосніше по мірі того, як зменшувалась їх кількість. Люди, присутні на концерті, почули гру Паганіні на одній самій тонкій струні, яка звучала значно голосніше, ніж звичайно. Треба зауважити, що це знаходить пояснення у тому, що залишившись одною, тонка струна більшою силою почала розгойдувати деку скрипки збільшивши амплітуду коливання, тобто у цій легенді закладений фізичний зміст. Це дало автору надію на значне посилення звучання гітари, провівши певний об'єм експериментальних робіт. Автор вивчив підставку класичної шестиструнної гітари з точки зору механо-акустичного пристрою передачі коливань від струн деці: Було встановлено наступне: 1. Підставка при передачі коливань шести струн деці, яку винайшов Агуадо, мають нижчій к.к.д. передачі звукової енергії деці, так як присутній стримуючий фактор взаємного силового впливу. Звісно, що гітари з меншою (3 чи 4) кількістю струн звучать голосніше. 2. Вчені, вивчаючи коливання струн у музичних інструментах встановили, що "Вісь струн у силу специфічних прийомів збудження переміщується по кривій близькій до еліпса. У випадку обертання на півосей еліпса при коливанні струни будуть проходити зміни амплітуди коливань з частотою обертань на півосей." (Довідник, автор Кузнецов А.А. Акустика музичних інструментів, Москва, Легпромбитіздат, 1989 p.). Виходить, що коли велика піввісь еліпса спрямована перпендикулярно деці, то дека відхиляється максимально, а коли велика піввісь еліпса спрямована паралельно деці, силовий вплив струни на деку через підставку незначні, так як коливальна сила спрямована уздовж довгої сторони підставки, тим самим, струна майже не передає коливання верхній деці гітари. Задачею винаходу є розробка музичного інструмента - класичної шестиструнної гітари, у якої шляхом заміни конструкції підставки досягається посилення сили звуку. В щипковому музичному інструменті - класичній шестиструнній гітарі, що складається з корпусу, що містить нижню деку, обичайку та верхню деку, струнотримача, що містить основу та виступаючу над основою частину з нижнім поріжком, на який спираються струни, шийки з грифом, на якому міститься верхній поріжок, та кілкової механіки, згідно з винаходом, струнотримач в виступаючій частині розділений на окремі частини, пропорційно кількості розташованих на них струн, при цьому кожна з частин окремо прикріплена до деки клейово-різьбовим з'єднанням на відстані одна від одної зі збереженням загальної геометричної форми струнотримача. У наслідок цього к.к.д. передачі коливань струн деці зростає. Це засвідчили багаторазові експериментальні досліди протягом роботи над цією проблемою. Для цього, з початку необхідно роздивитися характер коливання музичної струни по еліпсу більш детально, чим це було сказано вище. На фіг. 5 поз. 13 видно, що одна піввісь еліпса А1 коливається перпендикулярно деці, а через 60  2 піввісь еліпса див. фіг. 5 поз. 14 коливається паралельно деці. В першому випадку струна передає коливальний імпульс деці, а у другому випадку, коли піввісь еліпса А1 направлена паралельно деці, коливальний імпульс сили, якщо і передає коливання, то дуже 1 UA 102362 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 незначно, або можливо взагалі не передає через підставку деці, так як підставка має велику довжину, а це означає для паралельної коливальної сили значний опір, таким чином, дане коливання струни не реалізується в звукову енергію та гітара звучить тихше, ніж якби вона звучала при використанні паралельного коливального імпульсу струни. З метою посилення гучності звучання гітари автор вирішив знайти спосіб використання коливальної сили струни, напрямленої паралельно деці гітари. Для цього, на серійних гітарах різних фірм були проведені експериментальні роботи по зміні конструкції підставки. Бралися дві аналогічні гітари, в одній проводилась заміна підставки, а інша залишалась без змін, таким чином залишалась контрольною для порівняння результатів заміни підставки в першій гітарі. Після проведення багатьох аналогічних експериментів по зміні підставки, було знайдено оптимальний варіант, гітара фірми "Валенсія" у 2010 році отримала позитивний відгук Української Державної Філармонії. Ескізи цієї підставки приведені на фіг. 2, фіг. 3, фіг. 6. Ця підставка розділена двома проміжками поз. 8 шириною 6 мм; загальна довжина розділеної високої частини підставки скорочена з 84 мм до 66 мм. Та після розділення на три частини, довжина кожної підставки має розмір 18 мм. Підставка по висоті розділена повністю до деки, що добре видно з креслень. Поріг підставки також розділений на три частини, а всі інші елементи конструкції залишені без змін (отвори для струн, пази у підставках, висотні розміри поріжків). Внаслідок цього шість струн гітари розміщені на трьох підставках по дві струни на кожній. Кожна підставка тепер має подвійне кріплення до деки: з клею та гвинтове у вигляді гвинта М4 × 20, гайки М4 та шайби зірочкою 04, що забезпечило якісний акустичний перехід від струн деці, а також і механічне кріплення підставки до деки. А також, підставка була змінена, а саме її зменшення ваги, за рахунок зменшення товщини двох частин (фіг. 2, поз. 4) до 1,5 мм та видалення двох проміжків на краях двох крайніх підставок по 6 × 0,5 мм. Крайні деталі поз. 4 залишені для збереження дизайну підставки Дионісіо Агуадо. Матеріалом трьох підставок в основному є палісандр, але фірми використовують і інший матеріал. Дане розділення є основною ознакою посилення гучності гітари за рахунок паралельної складової коливальної сили струни. В усіх щипкових музикальних інструментах використовується тільки одна перпендикулярна коливальна сила струни. Паралельна коливальна за експериментальними даними автора, найбільш ефективним чином впливає на збільшення гучності гітари, коли на довжині підставки розміщується не більше двох струн, а відстань між підставками рівна 6 мм. Зменшення цієї відстані менш ніж 6 мм знижує гучність гітари. Введення двох шести міліметрових зазорів між підставками також позитивний вплив здійснює на передачу звукової енергії струни та перпендикулярної коливальної сили (також ефект взаємного впливу струн, а це видно на три- та чотириструнних гітарах Латиноамериканських держав). Наступною ознакою посилення гучності підставки є зменшення маси підставки, за рахунок чого зменшився час атаки звуку. Розділення підставки на три частини з відстанню між ними 6 мм зіграло також позитивну роль по підсиленню гучності гітари, тому що зменшився взаємний силовий вплив струн між собою, так як суцільний брусок підставки з'єднував собою всі струни, та при збудженні, наприклад, двох струн останні чотири, якби "гальмують" розкачку підставки та деки двома струнами. В новій підставці використовується той самий нижній поріжок, розділений на три частини довжиною, рівною довжині підставки, а саме 18 мм. Таким чином, автором даного винаходу запропонована нова конструкція підставки для шестиструнної класичної гітари замість підставки, яку запропонував у 1824 році Діонісіо Агуадо, і яка без малого два століття використовується до наших часів. Запропонована конструкція підставки вирішує основне питання винаходу - підсилення гучності шестиструнної класичної гітари за рахунок використання також і коливань струн паралельно деці. Цей варіант, необхідно особо відмітити, взагалі не розглядається у працях Кузнецова Л.А. Акустика музыкальных инструментов. - С. 191-194. На стор. 193 автор пише: "… тоді амплітуда коливань струни у площині перпендикулярній деці буде змінюватися від А1 (більша піввісь еліпсу) до А2 (мала піввісь еліпсу)". Гітара - це зв'язана акустична система, яка складається з корпусу, струн та підставки. Коливання струн діє на корпус через підставку. Та кожна основна складова цієї системи грає свою важливу роль. Особливу роль, я би сказав виняткову, виконує в гітарі підставка. Автор, перед тим як зайнятися підставкою гітари, познайомився з підставкою виключно довершеною, підставкою, що ставиться на скрипках. І звернув увагу, що звукова енергія з чотирьох струн стікає з загальної конструкції підставки, якби по двох струмках переходить на два невеликих місця на деку скрипки без ніяких брусочків. Це я трансформував на гітарну підставку, конструктивно максимально можливо, тобто розніс три підставки на відстань 6 мм між собою (більше вже не можливо). І якщо підставка тяжка, то 2 UA 102362 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 процес передачі звукової енергії коливання струни деці буде тривалий і дека почне коливатися, ніби із запізненням, і коли установиться коливання системи, звук гітари стане менш гучним. Див. Тейлор Ч.А. Физика музыкальных звуков. стр. 77. Тому автор полегшив по можливості масу підставки. Із за такої конструктивної зміни підставки, струнам стало легше коливати меншу масу підставок і з цієї причини час атаки звуку зменшився і гучність на деякий децибел збільшилась. Дуже велику роль для будь-якого винаходу є простота, легкість у виготовленні та при цьому малі матеріальні затрати, а також враховуючи висновок провідного гітариста Київської Державної Філармонії Остапенко Андрія Дмитровича, про якість гітари з новою конструкцією підставки, то ці ознаки є значними для промислового виробництва класичної шестиструнної гітари. Із вищесказаного бачимо, що у конструкції Діонісіо Агуадо використовується тільки частина коливальної енергії струни від її перпендикулярної складової. Момент від цієї сили дорівнює P1  a , де P1 - коливальна сила струни, коли піввісь еліпсу А1 перпендикулярна деці, а момент від паралельної сили дорівнює нулю. У новій конструкції підставки додається момент рівний: P2   , де P2 - коливальна сила струни, коли піввісь еліпсу паралельна деці. В результаті бачимо, що в новій конструкції підставки дека гітари коливається не одним моментом, а ще й моментом P2   , тобто сумою двох моментів: Mобщ  P1  a  P2   . І щоб бути більш точним необхідно до спільного моменту Mспіль додати невеликі моменти, які викликають додатково від змінної підставки від перпендикулярної основної сили за рахунок значного зменшення взаємного впливу струн і також за рахунок сил розташованих під гострим кутом відносно деці. Таким чином формула в остаточному вигляді має вигляд: Mспіль  P1  a  P2    p1  a  p2  a . Ця формула є простим математичним виразом основної характеристики винаходу автора по значному підсиленню гучності звучання класичної шестиструнної гітари. У підсумок, враховуючи вищевикладене, необхідно сказати про "пародкс" винаходу підставки Дионісіо Агуадо. Він полягає у наступному: коли, наприклад, четверта струна б'ється зверху вниз, то велика піввісь еліпса коливається паралельно деці, а мала піввісь перпендикулярно. Велика піввісь по величині набагато більша малої півосі. І якщо велика піввісь добре гойдне деку, то піввісь, паралельна деці, цього із-зі підставки не може зробити. А мала піввісь гойдне деку, та з-за своєї малої величини деку гойдає на невелику величину і, природно, гітара звучить тихо. Висновок: велика піввісь, маючи велику коливальну силу, не може розгойдати деку із-за конструкції підставки Діонісіо Агуадо. А запропонована конструкція усуває багатовіковий "парадокс" конструкції підставки Агуадо. На фіг. 1, фіг. 2, фіг. 3, фіг. 4 зображена гітара в одній проекції з двома збільшеними підставками та одним розрізом на фіг. 3 - А-А. На фіг. 5 зображена в загальному випадку підставка Діонісіо Агуадо, що розроблена у 1824 році. На фіг. 6 зображена в загальному випадку підставка автора. На фіг. 1 зображена класична шести струнна гітара, вид зверху, на фіг. 4 запропонована підставка. Гітара складається з корпусу 1, струн 2, грифа 3, головки 11 з кілковою механікою 12, струнотримача, що складається з виступаючих над основою підставок 10, поріжків 9; клейоворізьбове з'єднання виконане за допомогою трьох гвинтів - 7, М4 × 20; виготовлених з дюроалюмінію; трьох гайок - 5, М4, виготовлених з дюроалюмінію; трьох стопорних шайб - 6, зірочок 04 ГОСТ10467-81. Гвинтове кріплення застосовано в конструкції підставки з метою збереження надійного кріплення трьох складових підставки з декою гітари, так як шестиміліметрові проміжки між підставками послабили би клейове з'єднання їх з декою гітари. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Щипковий музичний інструмент - класична шестиструнна гітара, що складається з корпусу, що містить нижню деку, обичайку та верхню деку, струнотримача, що містить основу та виступаючу над основою частину (підставку) з нижнім поріжком, на який спираються струни, шийки з грифом, на якому міститься верхній поріжок, та кілкової механіки, який відрізняється тим, що струнотримач в виступаючій частині розділений на окремі частини, пропорційно кількості розташованих на них струн, при цьому кожна з частин окремо прикріплена до деки 3 UA 102362 C2 клейово-різьбовим з'єднанням на відстані одна від одної зі збереженням загальної геометричної форми струнотримача. 2. Щипковий музичний інструмент за п. 1, який відрізняється тим, струнотримач складається з розділеної на частини виступаючої частини (підставки) з нижнім поріжком. 4 UA 102362 C2 5 UA 102362 C2 6 UA 102362 C2 Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7