Вибрирующий языковый элемент ударного инструмента Российский патент 2024 года по МПК G10D13/08 

Изобретение относится к устройствам - ударным инструментам, в которых звук издается путем удара по резонатору.

Ближайшим техническим решением, принятым за прототип является вибрирующий языковый элемент ударного инструмента, описанный в патенте РФ №2570051, выполненный в виде консольной пластины, имеющей три основные части - корневую, выполненную к инструменту консольно, и две боковые части, имеющие удлиненную форму и соединенные каждая одной из своих длинных сторон с корневой частью на некотором удалении от места соединения корневой части с инструментом.

Общими существенными признаками прототипа - являются следующие - вибрирующий языковый элемент ударного инструмента, выполненный в виде пластины, соединенный с инструментом корневой частью.

Вибрирующий языковый элемент (язык) выполнен с возможностью воспроизведения одной ноты и ее гармоник, находящиеся в соотношении к основной частоте ноты в пропорции 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6 и т.д. Т.е. в прототипе большое количество гармоник в звучащем диапазоне элемента, в частности основная частота и еще пять основных гармоник 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6 (остальные гармоники выше 1:8 практически не слышны - поглощаются корпусом инструмента). Настроить эти основные гармоники, чтобы они звучали в заданном числовом диапазоне частот, чтобы, например, при основной частоте 100 Гц гармоники были соответственно 200, 300, 400, 500, 600 Гц и т.д., требует значительных затрат времени. Кроме того, некоторые гармоники в данном элементе-прототипе, например, вторая частота - «крутильная» симметричная и поэтому почти не слышна, что влияет на чистоту и силу звучания элемента.

Предлагаемым изобретением достигается следующий технический результат - за счет подбора формы вибрирующего элемента сокращается количество слышимых гармоник, издаваемых языком (тех гармоник, частота которых не превышает порог, после которого колебания сильно демпфируются корпусом), которые требуется настроить, чтобы получить гармоничное, не загрязненное фальшивыми звуками звучание. Дополнительно, достигается примерно равносильный звук основных частот.

Это достигается тем, что в вибрирующий языковый элемент ударного инструмента, выполненный в виде пластины, имеет две корневые части, расположенные с противоположных сторон и соединяющие пластину с ударным инструментом, при этом сам вибрирующий элемент выполнен в виде двух противоположно сориентированных дугообразных прорезей, части которых заходят в сегменты друг друга.

Такая форма позволяет получить три основных настроенных частоты в пропорции 1:2:3. При этом вторая частота, из-за асимметричности формы колебаний, звучит примерно так же громко, как и первая, что делает тембр звука насыщенней (в прототипе вторая частота «крутильная» симметричная и поэтому почти не слышна). Первая и третья частоты звучат соизмеримо прототипу, а четвертая и последующие (не подлежащие настройке) у новой формы очень высоки (превышают первую в 8 и более раз) и практически не слышимы, в т.ч. за счет поглощения корпусом инструмента. Это делает звук языка насыщенным и чистым при 3-х настроенных частотах, что упрощает и ускоряет процесс настройки.

Предложенное решение может найти применение в конструкциях ударных языковых инструментов, таких, как металлические язычковые барабаны.

Предлагаемое техническое решение поясняется рисунками фиг.1-3. На фиг.1 изображен вибрирующий языковый элемент ударного инструмента.

На фиг.2 изображен вибрирующий языковый элемент ударного инструмента с условной разбивкой на участки, имеющие свои формы колебаний.

На фиг.3 изображены основные частоты колебаний изображенных на фиг.2 участков вибрирующего языкового элемента.

Изображенный на фиг.1-3 вибрирующий языковый элемент ударного инструмента выполнен в виде пластины, имеет две корневые части 1, расположенные с противоположных сторон и соединяющие пластину с ударным инструментом, при этом сам вибрирующий элемент выполнен в виде двух противоположно сориентированных дугообразных прорезей 2, части которых заходят в сегменты друг друга. Условно пластину можно разбить на участки 3-10 (фиг.2).

При этом, как и в прототипе, при масштабировании контура вибрирующих элементов все его частоты изменяются, сохраняя при этом соотношения между собой.

Работает (звучит) вибрирующий языковый элемент следующим образом. Первая частота издается в результате консольного колебания (фиг.3, а) участка 3 пластины при изгибании участков 4 и 5. и ее частота определяется соотношением момента инерции участка 3 пластины и жесткостей участков 4 и 5. Вторая частота издается в результате консольного колебания (фиг.3, б) участка 6 пластины при изгибании участков 7 и 8 и эта частота определяется соотношением момента инерции участка 6 и жесткостей участков 7 и 8. Эта частота приведена в соотношение с первой частотой 2:1. Третья частота издается в результате крутильного колебания (фиг.3, в) центрального участка 9 пластины относительно оси, по сути, проходящей через центры участков 5 и 8. Значение этой частоты определяется моментом инерции центральной части 9 и жесткостями изгибающихся участков 4, 5, 7, 8 и приведена в соотношение 3:1 с первой частотой. Четвертая, практически малослышимая частота, также может быть опционально настроена. Она издается в результате колебания (рис. 3, г) участка 10 пластины и некоторых второстепенных колебаний других участков при изгибании в основном участков 4 и 8. Значение этой частоты определяется соотношением массы участка 10 и жесткостей участков 4 и 8 и приведена в соотношение 8:1 с первой частотой. Формы прорезей 2 и соответствующие частоты колебаний могут быть рассчитаны путем определения соотношением момента инерции, массы и жесткости участков пластины, а также получены опытным путем в процессе моделирования. При этом вышеупомянутая настройка-регулировка вибрирующего языкового элемента может производиться на разных стадиях - как в процессе проектирования расчетным или опытным путем (грубая настройка), так и после выполнения прорезей в металле (тонкая настройка) за счет снятия или добавления определенного количества металла. Так при снятии слоя металла (утончении) в точке, где критически важна масса, частота возрастает, а в точке, где критически важна жесткость, частота падает. Аналогично, при добавлении металла в точке, где критически важна масса, частота падает, а в точке, где критически важна жесткость (в месте, где язык гнется), частота возрастет.

Изобретение относится к устройствам - ударным инструментам, в которых звук издается путем удара по резонатору. Им достигается следующий технический результат: за счет подбора формы вибрирующего элемента сокращается количество слышимых гармоник, издаваемых языком и которые требуется настроить, чтобы получить гармоничное не загрязненное фальшивыми звуками звучание. Дополнительно достигается примерно равносильный звук основных частот. Это достигается тем, что вибрирующий языковый элемент ударного инструмента, выполненный в виде пластины, имеет две корневые части, расположенные с противоположных сторон, корневые части соединяют пластину с ударным инструментом. При этом сам вибрирующий элемент выполнен в виде двух противоположно сориентированных дугообразных прорезей, части которых заходят в сегменты друг друга. 3 ил.

Вибрирующий языковый элемент ударного инструмента, характеризующийся тем, выполнен в виде пластины, имеет две корневые части, расположенные с противоположных сторон и соединяющие пластину с ударным инструментом, при этом сам вибрирующий элемент выполнен в виде двух противоположно сориентированных дугообразных прорезей, части которых заходят в сегменты друг друга.