Как сделать маленький бокс большим или кое-что о заполнении

Слово "волокно" прочно вошло в нашу жизнь - мы встречаем его в различных проявлениях: от волоконно-оптических кабелей опутавших весь мир, до экзотических кушаний в дорогих ресторанах, когда пища измельчается до состояния волокон. Но для могущественных бокс-билдеров, термин "волокно" означает в первую очередь волшебный ингредиент*, способный помочь в достижении максимума баса из минимальных размеров**.

*(Речь идет о волоконной вате из дакрона-полиэстера. Что это такое - понять трудно, но я, с помощью супруги, нашел некоторое подобие. Этот материал называется в простонародье "синтепон" и применяется в качестве подстежки в одежде и набивки мебели. Причем речь идет именно о вате, а не о листовом синтепоне, хотя последний продается в любом магазине тканей и может быть использован если его слегка распушить). **(Хотя для меня термин "волокно" в первую очередь означает MDF, или, говоря по-русски ДВП - древесно-волокнистая плита. Уж очень удобно из нее боксы ваять. Не могу тут же не поделиться собственным наблюдением - MDF очень гигроскопична и главное - пропускае воздух! Пусть немного, но пропускает. Советую пропитывать ее какой-нибудь гадостью, например олифой).

Нет никакого секрета почему использование волоконного заполнителя с успехом применяется опытными установщиками уже много лет. Возмите два совершенно одинаковых бокса, вставьте в них совершенно одинаковые динамики, заполните один из них, и вы воочию убедитесь что заполненный бокс дает гораздо более убедительный низкий бас.

Проще говоря, наполнитель обманывает динамик, заставляя его считать что он стоит в ящике, большем по объему чем есть на самом деле. А чем больше бокс, тем ниже частоты он может воспроизводить.

Заполнение бокса - альтернатива для людей, кто не хочет отдавать много места под сабвуферный ящик. Другой похожей альтернативой является изобарическая конструкция, где работает пара динамиков. Недостатком изобариков считается более сложная конструкция, необходимость покупать два динамика вместо одного, и потеря чувствительности почти на 6дБ, поскольку масса подвижной системы увеличивается в два раза. Правда последнее, как правило, компенсируется параллельным включением динамиков.

Физическая сторона работы заполнителя внутри бокса не менее интересна: Воздух внутри бокса при работе динамика сильно нагревается и при этом становится жестче*. Когда внутреннее пространство бокса заполнено волоконной ватой, шевелящиеся волокна рассеивают тепло, создавая для динамика видимость бокса большего размера. Теоретически заполнение бокса может дать виртуальную прибавку объема до 40% от истинных размеров. Проще говоря если у вас есть бокс объемом 20 литров, то при правильном его заполнении, с точки зрения динамика он будет выглядеть как бокс размером 28 литров.

*(Различают нагрев от сжатия воздуха и нагрев от выделяемого катушкой тепла, в некоторых источниках пиводились данные о повышении температуры воздуха на два градуса на каждые 10Вт мощности. Очевидно под жесткостью воздуха автор подразумевал его тепловое расширение, в результате которого, с точки зрения динамика, воздух "за спиной" действительно становится жестче).

На сегодняшний день наиболее часто используют три типа заполнителя: стекловату, просто вату и полиэстерную вату. Полиэстерная вата является лучшим выбором, поскольку не имеет мелких частиц, способных повредить динамик или вашу кожу как стекловата и стоит гораздо дешевле, чем простая вата. Вы можете купить ее в мебельном отделе ближайшего K-Mart или Home Depot или на ближайшей мебельной фабрике. (Живущим в Росии просьба принять это как шутку и поискать ее в более подходящих для этого местах, например в американских матрасах).

Для измерения эффективности заполнения автор использовал анализатор MLSSA и три тестовых бокса - закрытые боксы 39 литров и 144 литра, и фазоинверторный бокс 39 литров (порт 7.5см диаметром и 15см длиной) с различной плотностью заполнения. Для закрытых боксов эффективный объем определялся по резонансной частоте системы и значению Qes. Для фазоинверторного бокса сравнвалась частота настройки пустого бокса с частотой настройки заполненного с помощью программы Speak for Windows, которая позволяет рассчитать эффективный объем по разности резонансов.

В каждом случае результаты эксперимента были более чем многообещающи: во всех трех боксах было получено увеличение эффективного объема от 25 до 35 процентов от объема фактического, используя заполнение на уровне от 16 до 28 грамм заполнителя на литр внутреннего объема.

Таблица 1. Закрытый ящик 39 литов

Плотность заполнения (грамм/литр )	Резонансная частота (Fsb, Гц)	Эффективный объем (литров)	Процент увеличения
0	56.6	39	--
8	53.0	45.3	14%
12	52.7	48	21%
24	51.7	51	29%
28	50.8	53.8	36%
41.9	50.4	45.3	14%
49.6	52.6	34	-14%

Таблица 2. Закрытый ящик 144 литров

Плотность заполнения (грамм/литр )	Резонансная частота (Fsb, Гц)	Эффективный объем (литров)	Процент увеличения
0	42.0	144	--
4	42.0	144	0%
8	41.2	164	14%
12	40.3	175.5	22%
16	39.4	184	27%
20	38.6	184	27%
24	40.2	158.6	9%

Таблица 3. Фазоинвертор 39 литов

Плотность заполнения (грамм/литр)	Резонансная частота (Fsb, Гц)	Эффективный объем (литров)	Процент увеличения
0	42.0	39	--
6.4	39.1	45.3	14%
13.6	37.2	51	29%
20	35.2	53.8	36%
22.4	34.2	56.6	43%
28	35.2	53.8	36%

При создании системы на основе этих данных надо иметь в виду, что Qes и, следовательно, Qts закрытых боксов понижается. Для фазоинверторного бокса уменьшается нижний пик импеданса, а верхний пик смещается чуть ниже по частоте. Также обнаружен еще один интересный эффект - при повышении плотности заполнения резонансная частота системы снова начинает повышаться. Причиной этого следует считать то, что волокна лежат так плотно, что не могут двигаться и эффективно распределять тепло.

Также следует отметить что заполнение менее эффективно в боксах больших размеров. Мораль: чем больше ваш бокс, тем труднее обмануть динамик.

Несколько полезных закономерностей: Заполняйте небольшие боксы - до 85 литров - с плотностью 24 грамма на литр объема и вы получите 30% прибавку к объему без каких либо серьезных побочных эффектов. Для больших по объему боксов заполнение должно быть примерно 16 граммов/литр и увеличение объема будет около 25%.

М.Линовицкий(перевод и комментарии) 1999

NA4 - Акустика оригинальная во всем. Простейшая конструкция с непростым звучанием.

Эти акустические системы (далее - АС) я изначально разрабатывал не для себя и, что приятно, единственным условием заказчика было качественное воспроизведение Музыки и цвет корпуса, гармонирующий с интерьером. Таким образом, я не был ограничен ни электрическими характеристиками, ни количеством полос, ни габаритами АС (комната прослушивания предполагалась большая и свободная, с малым количеством мебели). В начале была идея сделать АС на более мощных динамиках (конкретно 25гдш102) или на сдвоенных 10гдш102, но потом я решил пожертвовать мощностью ради гарантированного качества и собрать АС на одном широкополоснике 10гдш102.

Динамики 10гдш102 Знаменского завода (они же, в иных воплощениях: 10гд36, они же 10гдш1-4) сами по себе звучат неплохо, и по началу хотелось даже сделать просто Экраны или ОЯ (открытый ящик), но в последствии (по эстетическим соображениям) решено было сделать ЗЯ (закрытый ящик). Вариант неидеальный, но практичный. Это была сознательная жертва количеством и глубиной баса (в сравнении с ФИ) ради более высокого его качества, и не менее осознанный отказ от прекрасно звучащего экрана ввиду его нереальных размеров. Кроме этого, для снижения влияния граней передней панели решено было сделать её максимально большой, а сам ЗЯ принял вид довольно таки плоской коробочки находящейся за этим широким "экраном". Идея эта родилась совершенно спонтанно, я провел аналогии со старыми АС, которые в большинстве случаев делали с широкой передней панелью и совершенно не занимались при этом "зализыванием" передних граней корпуса. А ведь раньше корпуса АС проектировали для качественного воспроизведения музыки (это теперь их разрабатывают все больше для интерьера). Результат моих трудов по проектированию Вы можете видеть на чертеже.

Рисунок 1 - Акустическая система NA-4, чертеж

Для фасада и подставки я использовал крышки тумб из ламинированного ДСП толщиной 25 мм, короб изготовлен из ДСП 16 мм, его я "ламинировал" уже самостоятельно, самоклеющейся пленкой. Конструкция собрана на брусках традиционным способом — саморезы + клей, только клей пришлось подобрать такой, чтоб хорошо клеил ламинированную поверхность. Сборка короба и обеспечение ровного сопряжения его деталей аналогична той, что описана в статье про na-3. Дно-подставка прикручено снизу длинными толстыми саморезами.

Технология крепления дна следующая: в нем намечаются и сверлятся в ряд 5-6 крепежных отверстий, затем дно и фасад скрепляются одним крайним шурупом, (для точного совпадения кромок фасада и дна необходимо производить сборку на ровной, чистой и плоской поверхности), этот этап должен дать ровное соединение деталей; далее точно подгоняется параллельность граней деталей относительно друг друга (чтобы получить идеально ровный отступ от передней кромки дна до его сопряжения с передней панелью) и полученное положение закрепляется вторым то же крайним шурупом, остальные же закручиваются уже когда детали точно скреплены между собой; после этого конструкция разбирается и место стыка промазывается клеем или герметиком и собирается начисто.

Внутри корпуса проходят два пояса ребер жесткости. Идеальны были бы еще одна - две распорки между передней и задней стенками корпуса, но это усложняло крепление звуко-виброизолирующего покрытия. Возможные колебания задней стенки я решил компенсировать хорошей звуко-виброизоляциейизоляцией изнутри и накладкой из кожзама снаружи. В данном случае, внутри оказался ковролин на резиновой основе, приклеенный прорезиненной стороной по всей внутренней поверхности и распушенный синтепон, распределенный по всему по объему. Накладка из кожзама позволила так же скрыть единственные закрученные снаружи шурупы и придала колонкам элегантный вид сзади. Отслушивание этой пары в условиях, когда один из задников не был еще покрыт кожзамом, дало следующий результат: "неотделанная" АС имела более резкий звук, более привязанный к АС, "отделанная" же звучала более мягко, легко, открыто. Так что применения именно этого типа покрытия оказалось вполне оправданым.

Для гашения стоячих волн в корпусе было применено следующее решение: на дне и крыше короба (естественно изнутри) ковролин был закреплен волнами, причем волны на дне и крышке направлены относительно друг друга под 90 градусов. Волны ковролина делались так: сначала при помощи коротких шурупов с большими шляпками и "Момента" крепится один край вырезанной полосы ковролина, затем делается складка-волна с длиной и высотой порядка 3-4 см и снова крепится к ДСП тем же способом, и т.д. Боковые стенки при желании можно отделать таким же образом, но я ограничился лишь двумя поверхностями.

Динамики обработаны следующим образом: полиуретановый гофр (подвес) пропитан касторовым маслом, делать это надо аккуратно, малыми дозами масла аккуратно распределенными посередине гофра, иначе есть риск отклеить его от корзины или от диффузора. Делается это для устранения провала в районе 400 гц (этот рецепт "лечения" динамиков применял в своих разработках "Доктор" Александр Клячин). После пропитки гофр должно немного покоробить - это нормально пугаться не стоит, но излишняя пропитка приведет к очень сильному короблению и как следствие ухудшит звучание динамика - это нам уже ни к чему. 

Рисунок 2 - Динамик 10гдш102, после пропитки гофра

Окна корзины динамика заклеены одним слоем синтепона (порядка пол сантиметра толщиной), это позволяет снизить добротность динамика и адаптировать его, тем самым, к условиям ЗЯ. Александр Клячин рекомендовал так же наклеить противомагниты, однако пришлось обойтись без них, за неимением подходящей пары магнитов. На фото динамики, окна которых заклеены требуемым слоем синтепона. Разный цвет клеевых швов — это просто результат применения двух видов клея (темный — Момент-1, светлый — Момент Кристал, эффект идентичен). 

 Рисунок 3 - Динамик 10гдш102, на окнах наклеен ПАС из синтепона

В данной конструкции один из важнейших элементов, кабель внутренней разводки. В качестве недорогого варианта с гарантированным результатом, можно применить самодельный литц в бумажной изоляции. Еще один бюджетный вариант - моножила в полиэтиленовой изоляции от старого телефонного кабеля. Возраст кабеля в данном случае гарантирует его достаточный прогрев и приличное качество меди. Некоторое количество моножилок (скорее всего в диапазоне от 4 до 6) нужно с крутить в жилу, жилы свить между собой в обратном направлении с небольшим шагом (буквально 2-4 витка на метр). Более дорогой вариант внутренней разводки — использовать качественный брендовый кабель (Supra, Analysis-Plus). Естественно при изготовлении и подключении проводов учитываем их направленность. В АС я не применял ни каких фильтров, динамики подключены напрямую. Кстати, у одного из них была неверно указана полярность, так что обязательно надо проверять её самому (например батарейкой: диффузор вперед, значит + попал на +). Целью было обеспечить хороший звук при минимальной сложности конструкции и легкой заменяемости (повторяемости) основных деталей.

Специфическая форма АС и низкое расположение динамик требует наклонной установки. Располагать их следует таким образом, чтобы излучатели смотрели в точку, где предполагается расположить уши слушателя. Я решил эту проблему установкой в днище корпуса четырех резьбовых втулок. Сами ножки-"шипы" были реализованы оригинальным способом, путем объединения куска шпильки и гайки колпачка. В результате получились регулируемые опоры со сферическими головками. Если поставить такие ножки на пятирублевые монетки, точность баса и некоторых других характеристик заметно возрастает. 

Рисунок 4 - Комплектующие для изготовления опор АС (роль шпильки на фото выполняет болт)

Результат прослушивания готовых АС приятно удивил меня самого. Предыдущий вариант этих динамиков, с которым я работал в модели NA-1, был мягко говоря неудачным (на основании чего настоятельно НЕ рекомендую пользоваться динамиками 10гдш1-4 или 10гдш2-4) производства завода Динамик). Эта конструкция, судя по всему, довольно полно раскрывает возможности данных головок, т.к. претензий к звуку практически ни каких. Не ожидал я такого музыкального разрешения и такого ровного тонального баланса. Звучат они очень даже выразительно и живо. Если находиться в зоне фокуса звука (которая у этих АС небольшая), сцена рисуется просто отлично с ощутимым объемом во всех трех измерениях. Из недостатков могу назвать не глубокий, но весьма точный (и по мне - достаточный) бас, и узкую лучевую направленность АС (даже вдвоем стерео уже не послушать).

Поздние комментарии: хотел сначала оформить этот текст так же, как и статью про NA-3, но ограничился небольшой литературной правкой, изменением абзаца о проводах внутренней разводки и добавлением абзаца об опорах (который отсутствовал в оригинальном тексте). Относительно звучания мне сложно сейчас что либо убавить или добавить. Оставил как есть, надеясь на тогдашнюю адекватность восприятия. Сейчас у меня нет доступа к этим АС, да и человека для которого я их делал то же уже нет среди нас... Быть может эти АС еще работают и радуют кого то, а может уже отправились на помойку (габариты то недетские, места занимают как пара кресел). Так или иначе, делал я их от души и на момент сборки и первоначального прослушивания готов был назвать своей лучше работой.

Себестоимость этой акустической ситсемы получилась небольшая, но будьте готовы к тому, что материал корпуса и внутренней отделки съедает основной бюджет. Форма и и конструкция АС принципиальны. Пробовал использовать те же динамики в корпусах от NA-3 и еще в нескольких других (в том числе узких) 50 литровых ящиках — результат в каждом из случаев был различный. По моему опыту корпус na-4 звучит принципиально лучше любых других вариантов.

Посвящается Антиповой Ирине, человеку по настоящему понимавшему и любившему музыку, для которой разрабатывалась и изготавливалась данная модель.

С уважением, Наумов Максим