Цельная голосовая планка для язычковых музыкальных инструментов
Изобретение относится к области производства музыкальных инструментов. Голосовая планка содержит рамку с проемами, в которых размещены язычки с заклепками. Рамка имеет профиль в поперечном сечении, сужающийся в сторону ее основания. Каждый проем рамки имеет профиль поперечного сечения в форме трапеции с сужением в сторону язычка, заклепки размещены на поверхности рамки вдоль линии, проходящей под острым углом по отношению к ближайшему боковому краю рамки, причем указанная линия приближается к указанному краю в направлении к области высоких тонов планки. По меньшей мере, две последние пары язычков в области высоких тонов планки ориентированы в направлении, противоположном направлению ориентации остальных пар язычков. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.
Изобретение относится к производству музыкальных инструментов и может быть использовано в клавиатурных механизмах гармоник всех разновидностей.
В качестве ближайшего аналога может быть принята цельная голосовая планка, содержащая рамку с проемами и прикрепленными на ней с помощью заклепок язычками (RU 2378716, опубл. 10.01.2010).
К недостаткам данной конструкции планки можно отнести, например, ее массивность, большой расход воздуха при звукоизвлечении и значительные усилия музыканта при игре на инструменте.
Первоочередной задачей изобретения является снижение массы, например, баяна, поскольку, во-первых, многие музыканты страдают профессиональными заболеваниями позвоночника, а во-вторых, исполнение некоторых музыкальных произведений требует значительной физической подготовки.
Масса готововыборного баяна с полным диапазоном и ломаной декой составляет от 14 до 15 кг (например, реальная масса самого распространенного многотембрового готововыборного баяна Юпитер составляет 14,5 кг), при этом на голосовые планки приходится 3,1 кг, что составляет 21% от массы баяна.
Не менее важная задача - улучшение акустических и динамических характеристик баянов и аккордеонов, а именно уменьшение расхода воздуха при звукоизвлечении, уменьшение усилий музыканта при игре на баяне, или снижение давления внутри баяна при игре. При этом необходимо обеспечить равномерность звучания инструмента на всем диапазоне. Особое внимание следует уделить улучшению звучания в диапазоне от начала 3-й октавы и выше. Следует отметить отдельно, что в случае снижения давления внутри инструмента открываются дополнительные возможности для модернизации клавиатурных механизмов.
Безусловно, эти параметры определяются качеством и конструкцией голосовых планок, как важнейшей для звукоизвлечения детали.
Поставленная задача достигается тем, что голосовая планка для язычковых музыкальных инструментов содержит рамку с проемами и язычки с заклепками. При этом рамка имеет профиль в поперечном сечении, сужающийся в сторону основания рамки. Каждый проем имеет профиль в поперечном сечении в форме трапеции с сужением в сторону язычка. Заклепки размещены на поверхности рамки вдоль линии, проходящей под острым углом по отношению к ближайшему боковому краю рамки, причем указанная линия приближается к указанному краю в направлении к области высоких тонов планки, при этом, по меньшей мере, две последние пары язычков в области высоких тонов планки ориентированы в направлении, противоположном направлению ориентации остальных пар язычков. Длину и ширину проемов в рамках голосовых планок правого клавиатурного механизма (ПКМ) и выборного аккомпанемента левого клавиатурного механизма (ЛКМ), а также баса левого клавиатурного механизма, выбирают в диапазоне нот из следующих рядов (размеры в мм):
В предпочтительном варианте изобретения заклепки размещены на поверхности рамки вдоль линии, проходящей под углом 0,75 градуса по отношению к ближайшему боковому краю рамки, а угол сужения указанного профиля составляет 1,5 градуса для голосовой планки правого клавиатурного механизма и голосовой планки выборного аккомпанемента левого клавиатурного механизма и 2 градуса для голосовой планки баса левого клавиатурного механизма.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана цельная голосовая планка с разнонаправленными язычками, на фиг.2 изображен эскиз рамки с предлагаемой геометрией рамки, а на фиг.3 показано схематическое изображение фрагмента разреза планки в области одного проема.
В части уменьшения массы голосовых планок возможный путь - это уменьшение количества материала. Но имеются ограничения по толщине, а именно толщина планки должна быть равна отклонению кончика язычка при игре piano. [Н.Г Розенфельд, М.Д.Иванов. Гармони, баяны, аккордеоны Учебник для техникумов 1974].
Единственным решением по снижению массы планок является отказ от традиционной клиновидной формы и придание планке V-образного профиля с минимально возможной толщиной планки в области наибольшего количества заклепок и с оптимальной толщиной рабочей части проема. Это достигается за счет сужения профиля рамки в поперечном сечении в сторону основания рамки (фиг.2). Основанием рамки (планки) является грань рамки, ближайшая к входным отверстиям деки инструментов обычной конструкции в рабочем положении рамки (планки), т.е. грань, вблизи которой размещено большинство заклепок.
Оптимальный угол α сужения указанного профиля составляет 1,5 градуса для голосовой планки правого клавиатурного механизма (ПКМ) и голосовой планки выборного аккомпанемента левого клавиатурного механизма (ЛКМ) и 2 градуса для голосовой планки баса левого клавиатурного механизма.
Авторами были исследованы геометрические размеры современных кусковых планок фирм Harmonikas (Чехия) и Cagnoni (Италия) высшего класса A-mano. Всего исследовано 1200 образцов и установлены следующие закономерности:
1. Толщина планки приблизительно равна ходу кончика язычка и толщины кусковых голосовых планок уменьшаются с повышением тона. Толщины повышаются ступенчато, что, очевидно связано с толщиной исходного материала.
2. Длина проема уменьшается с повышением тона. Длины проемов изменяются ступенчато, что связано с оптимизацией процесса производства.
Поскольку мы проектируем цельные голосовые планки, то не имеем возможности изменять толщины планки ступенчато. Также очевидно, что и длины проемов (соответственно, и длины язычков) должны изменяться плавно.
Таким образом, подобраны размеры проемов в рамках голосовых планок, позволяющие улучшить акустические и динамические характеристики музыкального инструмента (см. табл.1 и 2).
При составлении этих таблиц пришлось несколько отойти от идеальных соотношений с целью оптимизации производства. Тем не менее, соблюдено плавное изменение размеров длины и ширины проема.
С целью улучшения звучания в области высоких нот впервые применен принцип разнонаправленности язычков на одной планке.
Традиционно, в области высоких нот изготавливалась отдельно цельная голосовая планка для нот низкого, среднего и высокого диапазона. Проемы нот от с#3 и выше обычно не оснащаются проемными клапанами, что позволяет переориентировать язычок кончиком вниз, ближе к входному отверстию резонатора, тем самым значительно улучшить ответ инструмента (сократить время от начала движения меха до начала звучания).
Например, если переориентировать две последние пары язычков в области высоких тонов (фиг.1), то для ноты е3 ответ улучшится почти в 8 раз. Отдельно следует отметить, что ноты этого диапазона традиционно считаются «проблемными» для баянов и аккордеонов.
Известно, что для достижения наилучшего ответа баяна и снижения расхода воздуха при игре в голосовых планках баянов, аккордеонов и гармоней делают зазоры между язычком и вертикальной стенкой наименее возможными. При этом величина зазора должна стремиться к минимуму, определяемому лишь коэффициентами теплового расширения материалов язычка и рамки (т.н. «тепловой зазор»).
Однако на практике данный зазор гораздо больше и определяется по РСТ РСФСР 39-72., что объясняется, прежде всего, тем фактом, что при минимальных значениях зазора резко возрастает вероятность появления так называемого «зацепа» - застревания язычка в проеме рамки.
Причем наиболее склонны к зацепу голосовые планки высшего качества и цельные голосовые планки.
Зацеп возникает вследствие нескольких причин:
- произвольного смещения язычка относительно рамки;
- деформации голосовой планки;
- попадания различных микроскопических частиц.
В настоящее время ведущие иностранные фабрики, изготавливающие голосовые планки, испытывают трудности с производством цельных планок во многом благодаря проблеме «зацепа», а при производстве кусковых планок идут по пути увеличения зазора между язычком и проемом в рамке. При этом вопросы сохранения качества звучания решают за счет профиля язычка, уменьшая его толщину в определенном месте («облегчая»). Но так называемые «легкие» голоса имеют ряд недостатков перед традиционными - они, во-первых, менее долговечны, а во-вторых, не имеют характерного «баянного» тембра.
Отчасти, благодаря проблеме зацепа, цельные голосовые планки, изготавливавшиеся в СССР, имели небольшую толщину, например планка гобоя и кларнета имела максимальную толщину 3,2 мм, в то время как импортные кусковые голосовые планки в этом же диапазоне имеют толщину 4 мм, что соответствует отклонению язычка при минимальном давлении.
Действительно, при колебаниях язычка решающее значение имеют процессы, возникающие при возбуждении. Далее язычок движется, увлекаемый потоком воздуха и силами инерции. Можно предположить, что достаточно обеспечить минимально возможный зазор на входе язычка в рамку, а далее обеспечить «комфортное» прохождение язычка в проеме.
В традиционных планках проем имеет прямоугольный профиль в поперечном сечении.
В заявленной голосовой планке форма проема в поперечном сечении представляет собой трапецию с сужением в сторону язычка, а именно:
боковые стенки проема в рамке расположены под углом γ к плоскости рамки, что обеспечивает наилучшие условия для возбуждения голоса, беспрепятственное колебание голоса в проеме, и, кроме того, улучшает тембр.
При проектировании планок необходимо соблюсти также и два следующих условия:
1) Обеспечить плавное изменение ответа (время от начала движения меха до появления звука) на всем диапазоне планки.
2) Обеспечить общее наилучшее качество звучания, а именно наилучший возможный ответ голосов.
Для этого необходимо обеспечить наименьшее расстояние от кончика голоса до основания рамки, но в свою очередь это расстояние ограничено длиной голоса и величиной заклепки. В области низких тонов необходимо для надежной фиксации голоса применять две заклепки для надежной фиксации голоса, в области средних тонов одну заклепку диаметром 2,2 мм, а для крепления язычков высоких тонов допустимо применять заклепки диметром 2 мм. Если осевые линии заклепок расположить параллельно основанию рамки (ближайшему боковому краю рамки), то образуются 3 ступенчато расположенные линии, соответственно, линия, образованная кончиками голосов, превратится из плавной в ломаную, а в местах изломов будет наблюдаться скачкообразное изменение ответа.
Поэтому разумнее расположить заклепки вдоль некой наклонной по отношению к основанию рамки линии. В этом случае удастся соблюсти условие равномерности изменения ответа.
В нашем случае оптимальный угол наклона линии заклепок β равен 0,75 град.
Таким образом, изобретение позволяет изготовить музыкальный инструмент, который имеет меньшую массу, более удобен музыканту, имеет приятное звучание и хороший ответ, переход от низких нот к высоким равномерный и постепенный, без «провалов», как у обычных баянов, менее склонен к «зацепу».
1. Голосовая планка для язычковых музыкальных инструментов, содержащая рамку с проемами и язычки с заклепками, отличающаяся тем, что рамка имеет профиль в поперечном сечении, сужающийся в сторону основания рамки, каждый проем имеет профиль в поперечном сечении в форме трапеции с сужением в сторону язычка, заклепки размещены на поверхности рамки вдоль линии, проходящей под острым углом по отношению к ближайшему боковому краю рамки, причем указанная линия приближается к указанному краю в направлении к области высоких тонов планки, при этом, по меньшей мере, две последние пары язычков в области высоких тонов планки ориентированы в направлении, противоположном направлению ориентации остальных пар язычков, а длину и ширину проемов в рамках голосовых планок правого клавиатурного механизма и выборного аккомпанемента левого клавиатурного механизма, а также баса левого клавиатурного механизма, выбирают в диапазоне нот из следующих рядов (размеры в мм):
| Таблица 1. | ||||||||||||||
| Размеры проемов в рамках цельных голосовых планок ПКМ и выборного аккомпанемента ЛКМ. | ||||||||||||||
| Нота | Е | F | F# | G | G# | A | A# | H | с | с# | d | d# | e | f |
| Длина проема | 49,5 | 49,5 | 49,5 | 49 | 49 | 48 | 46 | 46 | 46 | 45 | 44 | 43 | 43 | 42 |
| ширина | 5,8 | 5,8 | 5,8 | 5,5 | 5,5 | 5,4 | 5,2 | 5,2 | 5,2 | 5,1 | 5 | 5 | 4,9 | 4,8 |
| Нота | g | g# | a | a# | h | c1 | c#1 | d1 | d#1 | e1 | f1 | f#1 | g1 | g#1 |
| Длина проема | 41 | 40 | 39 | 39 | 37 | 36 | 36 | 35 | 34 | 33 | 32 | 31 | 31 | 30 |
| ширина | 4,7 | 4,6 | 4,6 | 4,5 | 4,3 | 4,3 | 4,2 | 4,1 | 4 | 3,8 | 3,8 | 3,8 | 3,6 | 3,5 |
| Нота | a1 | a#1 | h1 | c2 | c#2 | d2 | d#2 | e2 | f2 | f#2 | g2 | g#2 | a2 | a#2 |
| Длина проема | 29 | 29 | 28 | 27 | 27 | 26 | 25 | 25 | 24 | 23 | 23 | 22 | 21,5 | 21 |
| ширина | 3,5 | 3,4 | 3,3 | 3,2 | 3 | 3 | 3 | 2,7 | 2,7 | 2,7 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,3 |
| Нота | h2 | c3 | с#3 | d3 | d#3 | e3 | f3 | f#3 | g3 | a3 | а#3 | h3 | c4 | c#4 |
| Длина проема | 20 | 19 | 19 | 18,5 | 18 | 18 | 17 | 17 | ||||||
| ширина | 2,3 | 2,3 | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,1 | 2,1 | 2,1 |
| Таблица 2. | ||||||||||||
| Размеры проемов в рамках цельных голосовых планок баса ЛКМ. | ||||||||||||
| Нота | Е1 | F1 | F#1 | G1 | G#1 | A1 | A#1 | H1 | С | С# | D | D# |
| Длина проема | 84 | 83 | 81 | 79 | 77,5 | 76 | 74,5 | 73 | 71,5 | 70 | 68,5 | 67 |
| ширина | 10 | 9,9 | 9,6 | 9,4 | 9,2 | 9 | 8,9 | 8,9 | 8,7 | 8,6 | 8,5 | 8,3 |
| Нота | Е | F | F# | G | G# | A | A# | H | с | с# | d | d# |
| Длина проема | 66 | 64 | 62 | 60 | 58 | 56 | 54 | 52 | 50 | 48,5 | 47 | 45 |
| ширина | 9,2 | 9 | 8,8 | 8,6 | 8,4 | 8,2 | 8 | 7,8 | 7,6 | 7,4 | 7,2 | 7 |
2. Голосовая планка по п.1, отличающаяся тем, что заклепки размещены на поверхности рамки вдоль линии, проходящей под углом 0,75° по отношению к ближайшему боковому краю рамки, а угол сужения указанного профиля составляет 1,5° для голосовой планки правого клавиатурного механизма и голосовой планки выборного аккомпанемента левого клавиатурного механизма и 2° для голосовой планки баса левого клавиатурного механизма.
