АКУСТИЧЕСКАЯ РУПОРНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2013 года по МПК G10K15/00 

Изобретение относится к области электроакустики, а именно, к мобильным (транспортируемым) звуковоспроизводящим устройствам, которые могут быть использованы для озвучивания, преимущественно, салонов автомобилей, а также помещений и открытых площадок.

Индустрия производства автомобильной акустики имеет долгую историю и насчитывает много фирм производителей, например, Alpine, JBL, Kenwood, Pioneer и т.д. Всех их объединяет традиционный подход к решению задачи. Для качественного озвучивания салона автомобиля используются высокочастотные излучатели на торпеде, широкополосные динамики в дверях и сабвуфер в багажнике. Конструкции и мощности могут быть разными, но принцип действия один - прямое излучение с поверхности динамика в салон автомобиля [Электронный ресурс «Автоакустика». Режим доступа к ресурсу http://sale.tomsk.ru/avtoakustika-osnovy-vybora./page/20 - свободный, дата обращения 29.11.2011; Электронный ресурс «Выбор и установка автоакустики. Издательство: Avtsound, 2009». Режим доступа к ресурсу http://tormaza.net/load/samouchiteli/vybor_i_ustanovka_avtoakustiki_skachat_b esplatno_i_bez_registracii/25-1-0-342 - свободный].

Все известные автомобильные акустические системы не позволяют добиться высокого качества и мощности звука в салоне автомобиля.

Использование акустических рупорных систем позволяет значительно улучшить качество звука, создать «эффект присутствия» слушателя на концерте или в студии. Это объясняется тем, что рупор не только увеличивает расстояние, на которое распространяется звуковая волна, но также увеличивает ее плотность и придает ей характерное звучание.

Известны различные технические решения акустических рупорных систем. Так, например, известна акустическая рупорная система, содержащая, по меньшей мере, один громкоговоритель, установленный на фронтальной стенке корпуса, внутренний объем которого образует основной волновод, имеющий выходное отверстие во внешнее пространство, по меньшей мере, один дополнительный волновод, установленный с тыльной стороны громкоговорителя, отличающаяся тем, что дополнительный волновод выполнен в виде сопла Лаваля, внутри которого размещены отражающие линзы (патент RU №2237981, МПК H04R 1/28, H04R 1/02, опубл. 10.10.2004).

Известна также акустическая рупорная система (патент RU №101884, МПК H04R 1/34, опубл. 27.01.2011), содержащая низкочастотный громкоговоритель, помещенный в корпус, среднечастотный и высокочастотный громкоговорители, помещенные каждый в соответствующий ему корпус и снабженные рупором.

Известно также изобретение (патент RU №2201044, МПК H05K 5/00, H04R 1/02, H04R 1/28, опубл. 20.03.2003), представляющее собой акустическую рупорную систему, содержащую громкоговоритель, и акустический рупор в виде объемной симметричной плавно расширяющейся и имеющей, например, форму усеченной пирамиды, через которую проходит акустический сигнал громкоговорителя. При этом в меньшем отверстии рупора установлен громкоговоритель, а раскрыв рупора состыкован с внешней стороной корпуса. В результате улучшается амплитудно-частотная характеристика по звуковому давлению, придается объемность звучанию, упрощается конструкция, снижаются габариты и вес акустической системы.

Все вышеописанные акустические рупорные системы являются стационарными, занимают много места, не предназначены для перевозки и установки в салоне автомобиля, а также не позволяют добиться качественного воспроизведения звука во всем диапазоне воспроизводимых частот.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к предлагаемой системе является акустическая рупорная система (патент США №6118883, МПК H04R 25/00, опуб. 12.09.2000), которая выбрана в качестве прототипа. Описанная в данном патенте система включает в себя два низкочастотных динамика, два среднечастотных динамика и шесть высокочастотный динамиков. Известная система имеет рупор с узкой входной диаграммой направленности и широкой диаграммой на выходе. Высокочастотные динамики встроены в начале рупора, и работают на всю его длину. Среднечастотные динамики установлены на внутренних поверхностях рупора в местах максимального его расширения, и направляют среднюю частоту через специальные отверстия на его поверхности в рупор. Сложный акустический сигнал выходит из общего рупора. Низкочастотные динамики расположены по бокам акустической рупорной системы, и работают перпендикулярно звуковой волне средних и высоких частот.

Недостатками прототипа являются:

- недостаточная мощность низких частот, поскольку динамики низких частот не имеют своего рупора, они расположены по бокам колонки, работают не общим фронтом с высокочастотными и среднечастотными излучателями;

- неполное звучание средних частот, звук проходит через отверстия в стенках рупора высоких частот и не соответствует из-за своего расположения акустической волне, нагруженной на рупор;

- недостаточная пиковая мощность;

- требуется питание 220 Вт, в автомобиле требуется дополнительный источник питания;

- необходимо устанавливать две моно колонки для получения стереоэффекта;

- система не предназначена для использования в салоне автомобиля.

Целью изобретения является создание переносной акустической рупорной системы, которая могла бы использоваться как для озвучивания салона автомобиля, так и других помещений и открытых площадок, при этом обеспечивала бы качественный звук, достаточную мощность звука и стереоэффект.

Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей акустической рупорной системы и повышении качества и мощности воспроизведения звука.

Поставленная цель достигается за счет того, что акустическую рупорную систему, включающую в себя динамики низких, средних и высоких частот, помещенные в единый корпус, предлагается выполнить следующим образом:

- корпус разделить на три изолированных перегородками секции;

- каждый из динамиков оснастить своим рупором;

- ввести в систему, по меньшей мере, две группы динамиков средних и высоких частот и две статические отражающие панели, расположенные в правой и левой секциях корпуса, соответственно, причем оси симметрии обоих динамиков каждой из групп расположить на одной вертикальной плоскости, но на разной высоте от днища корпуса, тогда как расстояние от динамиков до статической отражающей панели и угол ее наклона выбрать таким образом, чтобы акустические сигналы средних и высоких частот складывались на статической отражающей панели и, отразившись от нее, выходили наружу через отверстия в верхней крышке корпуса;

- ввести в систему, по меньшей мере, два динамика низких частот, расположенных в центральной секции корпуса, так, чтобы акустический сигнал низкой частоты выходил наружу через переднюю стенку корпуса.

Дополнительными отличиями предлагаемой системы являются:

- угол между осью симметрии динамика высоких частот и статической отражающей панелью равен 66°52';

- угол между осью симметрии динамика средних частот и статической отражающей панелью равен 57°41';

- имеет отражающую панель для направления звуковой волны в противоположную от основного направления сторону;

- имеет в боковых стенках корпуса прорези треугольной формы;

- имеет встроенный роутер, обеспечивающий беспроводное управление с любого iPhone, iPod, iPad.

Сущность изобретения поясняется следующими фигурами:

на фиг.1 (а-г) изображена конструкция акустической рупорной системы, где:

1 - высокочастотный (ВЧ) динамик;

2 - среднечастотный (СЧ) динамик;

3 - низкочастотный (НЧ) динамик;

4 - рупорная часть акустической рупорной системы;

5 - комплект оборудования, принимающего сигнал от источника звука и усиливающего его;

6 - неподвижный акустический отражатель;

7 - секция СЧ, ВЧ;

8 - секция НЧ;

9 - статическая отражающая панель.

На фиг.1a - вид сверху.

На фиг.1б - вид спереди.

На фиг.1в - вид в разрезе по А.

На фиг.1г - вид в разрезе по В.

На фиг.2 изображена статическая отражающая акустическая панель для синхронного отражения СЧ/ВЧ с изменением направления в салон автомобиля.

На фиг.3 изображена съемная отражающая акустическая панель для синхронного отражения СЧ/ВЧ с изменением направления из салона автомобиля,

где 10 - съемная отражающая акустическая панель.

Принцип работы предлагаемой акустической рупорной системы следующий. Движение звуковых волн подобно движению световых лучей. В соответствии с законами геометрической оптики, при отражении от зеркальных поверхностей угол отражения равен углу падения. Звуковые волны от среднечастотного динамика 2 и высокочастотного динамика 1 попадают на статическую отражающую панель 9 и меняют направление, устремляясь либо в салон автомобиля, либо, при установке съемных отражающих панелей 10, на улицу - в обратном направлении. Низкочастотный динамик 3 со своим рупором всегда работает в сторону крышки багажника (на чертеже не показано).

Музыкальный сигнал принимается по беспроводной сети WI-FI на расстоянии до 100 метров от любого i - устройства, (iPhone, iPod, iPad, компьютер с установленным iTunes) и передается от встроенного в систему роутера с поддержкой потоковой передачи аналогового сигнала к усилителям. При необходимости сигнал можно подать при помощи проводов.

В одном из примеров выполнения акустической рупорной системы корпус акустической рупорной системы имеет размеры 1060/765/300 мм (ширина/длина/высота) и вес 70 килограммов, в нем размещаются два усилителя мощности класса АВ, два десятидюймовых динамика в гибридно-рупорном отсеке для воспроизведения низких частот, два пятидюймовых динамика, нагруженных на рупора для воспроизведения средних частот и два дюймовых твитера на рупорах с широкой диаграммой направленности. Также в акустическую рупорную систему встроен модуль Apple AirPort, который работает как роутер с поддержкой потоковой передачи аналогового сигнала по WI-FI к усилителям на расстоянии до 100 метров. При необходимости сигнал можно подать при помощи проводов. Мощность акустической рупорной системы 1300 ватт, что позволяет без проблем подключаться к штатной 12-вольтовой сети автомобиля без дополнительного увеличения мощности его генератора. При этом среднее звуковое давление на водительском месте составляет 128 db, что ощущается как 5 кВт обычного звука, только более детального и собранного.

Дополнительно акустическая рупорная система оснащена беспроводной радиокнопкой, для ее включения и отключения на расстоянии до 250 метров.

Таким образом, предлагаемая акустическая рупорная система имеет следующие преимущества перед известными устройствами:

1. обладает настоящим рупорным звуком во всем диапазоне частот (Особенностью рупорного звучания являются высокие отчетливость и уровень звукового давления воспроизводимого материала. Средний уровень звукового давления на водительском месте 128 дБ, при этом мощность предлагаемой акустической рупорной системы всего лишь 1300 Вт, такие параметры недостижимы при других конструктивных решениях в диапазоне от 25 Гц до 20 кГц, при неравномерности не более 3 дБ);

2. работает на две стороны (акустическая рупорная система спроектирована таким образом, что получается качественный звук не только внутри автомобиля, но и наружу, при открывании крышки багажника);

3. не требует переделки салона при установке акустической рупорной системы;

4. не требует увеличения мощности электрической сети автомобиля;

5. не требует переделки штатной акустической системы автомобиля, которая может начать использоваться владельцем автомобиля в любой момент;

6. управление осуществляется с любого i - устройства по беспроводной сети WI-FI (iPhone, iPod, iPad, с любого компьютера с установленным iTunes, на расстоянии до 100 метров);

7. быстро устанавливается (необходимое время для инсталляции акустической рупорной системы в автомобиль, в которую входит протяжка проводов питания от аккумулятора в багажный отсек, составляет около двух часов);

8. может работать от аккумулятора в любом месте, где есть необходимость в громком и качественном звуке (на полностью заряженном аккумуляторе 55 ампер/час можно отработать не менее 4 часов, в зависимости от уровня громкости);

9. легко переставляется в новое автомобильное средство.

Использование: изобретение относится к области электроакустики, а именно к мобильным (транспортируемым) звуковоспроизводящим устройствам, которые могут использоваться для озвучивания, преимущественно, салонов автомобилей, а также помещений и открытых площадок. Сущность: акустическая рупорная система состоит, по меньшей мере, из двух групп динамиков высоких, средних и низких частот. Динамики низких частот расположены в центральной секции корпуса так, чтобы акустический сигнал низкой частоты выходил наружу через переднюю стенку корпуса. Каждая из групп динамиков высоких и средних частот расположена в правой и левой секциях корпуса соответственно. Все динамики имеют свои рупоры. Акустические сигналы низких частот и высоких частот складываются на статических отражающих панелях и, отразившись от них, выходят наружу через верхнюю крышку корпуса. Технический результат: расширение функциональных возможностей акустической рупорной системы и повышение качества и мощности воспроизведения звука. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Акустическая рупорная система, включающая динамики низких, средних и высоких частот, помещенные в единый корпус, отличающаяся тем, что корпус разделен на три изолированных перегородками секции, каждый из динамиков оснащен своим рупором, система имеет, по меньшей мере, две группы динамиков средних и высоких частот и две статические отражающие панели, расположенные в правой и левой секциях корпуса соответственно, причем оси симметрии обоих динамиков каждой из групп расположены на одной вертикальной плоскости, но на разной высоте от днища корпуса, тогда как расстояние от динамиков до статической отражающей панели и угол ее наклона выбраны таким образом, чтобы акустические сигналы средних и высоких частот складывались на статической отражающей панели и, отразившись от нее, выходили наружу через отверстия в верхней крышке корпуса, по меньшей мере, два динамика низких частот расположены в центральной секции корпуса так, чтобы акустический сигнал низкой частоты выходил наружу через переднюю стенку корпуса.

2. Акустическая рупорная система по п.1, отличающаяся тем, что угол между осью симметрии динамика высоких частот и статической отражающей панелью равен 66°52'.

3. Акустическая рупорная система по п.1, отличающаяся тем, что угол между осью симметрии динамика средних частот и статической отражающей панелью равен 57°41'.

4. Акустическая рупорная система по п.2, отличающаяся тем, что имеет отражающую панель для направления звуковой волны в противоположную от основного направления сторону.

5. Акустическая рупорная система по п.3, отличающаяся тем, что имеет в боковых стенках корпуса прорези треугольной формы.

6. Акустическая рупорная система по п.4, отличающаяся тем, что имеет встроенный роутер, обеспечивающий беспроводное управление с любого iPhone, iPod, iPad.