Звучащий элемент ударного музыкального инструмента Российский патент 2025 года по МПК G10D13/06 

Предлагаемое изобретение относится к области акустики, касается звучащего элемента ударного музыкального инструмента, который может быть использован, например, для проведения звукотерапии.

Известен звучащий элемент ударного музыкального инструмента, выполненный в виде прокатанной металлической прямоугольной пластины толщиной более 4 мм, на плоской поверхности которой имеются отверстия, расположенные в нейтральных для колебаний зонах пластины (патент ФРГ №4306522, G01D 13/06, 1994 г.). Однако известный звучащий элемент обладает ограниченным диапазоном звучания, так как не обеспечивает многозвучие.

Известен звучащий элемент ударного музыкального инструмента, выполненный в виде прокатанной металлической пластины из бронзы, латуни, чистого титана или алюминиевых сплавов (RU 2144703 C1, кл. G10D 13/06, G10K 1/30, 20.01.2000). Длина пластины составляет 1,3-1,45 ее ширины. Толщина пластины 4-70 мм, что составляет 0,02-0,05 ее длины. На плоской поверхности пластины выполнены сквозные отверстия, расстояние между которыми равно частному от деления длины и ширины пластины на показатель, равный 1,4-1,9. Прямые углы пластины могут быть выполнены со срезами, размер которых составляет не более 0,1 ширины пластины. Изобретение обеспечивает увеличение диапазона и точности звучания, а также возможность воспроизведения благозвучного колокольного звона.

Недостатком указанного звучащего элемента является октавное звучание пластины, т.е. верхний обертон и унтертон, в приближении, лежат в два раза выше или в два раза ниже, чем основной тон, соответственно, что ограничивает возможность создания звучания с расширенными характеристиками.

Опыты и моделирование звучания на основе таблицы фигур Хладни (Mary D Waller. Chladni Figures; a study in symmetry, London, G Bell, 1961) установили, что выбранные соотношения длины А, ширины В и толщины D пластины, и расстояний между отверстиями, обеспечивают ей акустические свойства, позволяющие использовать ее для воспроизведения такого звона, спектр которого по числу обертонов может быть не менее 3, где в спектре звучания присутствуют как минимум 2 необходимые частоты что необходимо для создания, например, структурно-резонансных частот СБА, где имеется два ряда частот. Установлено, что настройка обертонов может осуществляться за счет уменьшения или увеличения соотношения А/В опытным путем.

Указанные соотношения размеров металлической пластины (длина, ширина и толщина), а также расположение центров отверстий в узлах стоячих волн, амплитуда колебаний в которых равна нулю, обеспечивают получение таких акустических свойств парного звучания (тон + обертон), значения которых может быть существенно приближен к значениям, например к структурно-резонансных частот СБА и уровням организации морфогенетического кода (ISSN 2308-4804. Science and world. 2016. №5 (33). Vol. II. Схема 2), обладающих терапевтическим эффектом, а мощность и продолжительность звучания основного тона доминирует над обертонами более продолжительное время звучания (сустейна).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является звучащий элемент ударного музыкального инструмента, защищенный патентом RU 150572 U1, кл. G10D 13/06, опубл. 20.02.2015 г., принятый за ближайший аналог (прототип).

Звучащий элемент по прототипу выполнен в виде прокатанной металлической прямоугольной пластины с поперечными отверстиями, расположенными в нейтральных для колебания зонах, и срезами на углах. Длина А пластины выбрана в пределах А=(1,55-1,65)В, где - В ширина пластины, толщина D пластины выбрана в пределах 2-30 мм, расстояние С между смежными отверстиями пластины по длине выбрано в пределах частного от деления А/1,91-2,2. Расстояние Е между смежными отверстиями пластины по ширине пластины выбрано в пределах частного от деления В/1,9-2,2. Пластина выполнена из медного сплава. Звучащий элемент по прототипу обеспечивает расширение диапазонов обертонов звучания.

Данный звучащий элемент обеспечивает необходимую точность настройки основного тона, имеет достаточную мощность и продолжительность звучания, но имеет ограниченную амплитуду (верхний обертон больше основного тона в 1,75-1,82 раза а унтертон ниже основного тона в 2,6-2,76 раз) соотношения основного тона и обертонов и обладает менее продолжительным звучанием основного, настраиваемого тона, особенно при значении соотношения B/D ≤30, что приводит к более быстрому затуханию звучания основного тона по отношению к обертонам, особенно к унтертону.

В задачу изобретения положено создание нового звучащего элемента ударного музыкального инструмента, устраняющего указанные недостатки.

Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является расширение ассортимента звучащих элементов ударного музыкального инструмента за счет расширения диапазонов звучания обертонов - амплитуды соотношения основного тона и обертонов и более продолжительное, доминирующее звучание основного тона по отношению к обертонам.

Это достигается тем, что в звучащем элементе музыкального инструмента, выполненном в виде прокатанной металлической прямоугольной пластины со сквозными отверстиями, выполненными симметрично относительно оси симметрии прямоугольной пластины и расположенными в нейтральных для колебания зонах, с угловыми срезами, длина А пластины выбрана в пределах А=(1,45-3)В, где В - ширина пластины, толщина D пластины выбрана в пределах 1-30 мм, расстояние С между смежными отверстиями пластины по длине выбрано в пределах частного от деления А/1,15-2,5, расстояние Е между смежными отверстиями пластины по ширине пластины выбрано в пределах частного от деления В/1,15-2,5, при значениях B/D, уменьшающихся к значению 30 и менее, расстояние С между центрами сквозных отверстий по длине пластины стремится к значению С=А/1,15, а расстояние Е между центрами сквозных отверстий по ширине пластины стремится к значению Е=В/1,15; пластина выполнена из медного, алюминиевого или титанового сплава.

На фиг. 1 представлен общий вид звучащего элемента ударного инструмента, где: А - длина пластины; В - ширина пластины; С - расстояние между отверстиями 2.1-2.3 и 2.2-2.4 по длине пластины; Е - расстояние между отверстиями 2.1-2.2 - по длине пластины и 2.3-2.4 - по ширине пластины; D - толщина пластины; F - длина среза по длине пластины; G - длина среза по ширине пластины.

Конструктивно звучащий элемент ударного инструмента содержит:

1 - плоские поверхности,

2.1, 2.2, 2.3, 2.4 - сквозные отверстия,

3 - угловые срезы.

Звучащий элемент ударного инструмента выполнен в виде прокатанной металлической пластины прямоугольной формы с плоскими поверхностями 1.

Четыре сквозных отверстия 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 выполнены относительно сторон пластины следующим образом: центральные оси отверстий 2.1-2.2 и 2.3-2.4 выполнены параллельно сторонам пластины по ширине В, а центральные оси отверстий 2.1-2.3 и 2.2-2.4 выполнены параллельно сторонам пластины по высоте А. Сквозные отверстия расположены симметрично относительно оси симметрии прямоугольной пластины.

Для точной настройки звучания пластины выполнены угловые срезы 3 четырех прямых углов, в пределах не более 0,4 ее длины, как по длине, так и по ширине пластины.

Длина пластины А выбрана в пределах А= (1,45-3)В, где В - ширина пластины.

Ширина пластины В не ограничена, определяется опытным путем и, в приближении, определяет основной тон пластины.

Расстояние С между сквозными отверстиями 2.1- 2.3 и 2.2-2.4 по длине пластины выбрано в пределах частного от деления С=А/1,15-2,5.

Расстояние Е между центрами сквозных отверстий 2.1-2.2 и 2.3-2.4 по ширине пластины выбрано в пределах частного от деления Е=В/1,15-2,5.

Толщина пластины D выбрана в пределах D=1-30 мм, что составляет 0,002-0,08 ее длины А.

Длина F среза по длине пластины выбрана в пределах (0,01-0,4)А.

Длина G среза по ширине пластины выбрана в пределах (0,01-0,4)В.

При достижении соотношения B/D значений, уменьшающихся к значению 30 и менее, расстояние С между сквозными отверстиями 2.1-2.3 и 2.2-2.4 по длине пластины стремится к значению С=А/1,15, а расстояние Е, между центрами сквозных отверстий 2.1-2.2 и 2.3-2.4 по ширине пластины стремится к значению Е=В/1,15.

При этом выбор абсолютного значения величины количественного показателя зависит от габаритов и массы пластины.

Например, при B=170 мм, а D=5 мм, оптимальным значением будет С=А/1,9 и Е=В/1,9, при B = 170 мм а D=8 мм С=А/1,5 и Е=В/1,5 а при B=170 мм, а D=10 мм С=А/1,3 и Е=В/1,3.

Пластина может быть выполнена, например, из медного, алюминиевого или титанового сплава, отвечающих условиям звучания.

Предлагаемый звучащий элемент устанавливают через отверстия на подвесках в специализированных звукотерапевтических установках или на раме. Извлечение звука производят с помощью ударного элемента, например, молотка или тарана.

Указанные пределы количественных значений параметров пластины получены опытным путем, позволившим осуществить такой подбор расстояний между центрами отверстий, при которых достигнут требуемый эффект звучания пластины с отверстиями, расположенными в узлах стоячих волн, амплитуда колебаний в которых равна нулю («Узел в физике», Большая советская энциклопедия. 1969-1978).

Такие размеры пластины обладают пропорциями, позволяющими создавать звучание с гораздо бОльшим спектром звучания за счет расширяющегося диапазона соотношения обертонов к основному тону, что позволяет создавать звуки, в спектре звучания которых содержатся сразу несколько необходимых частот, например структурно-резонансных частот СБА поперечно-полосатых мышц (М.В. Хазина «Структурно-резонансная терапия и октава в иерархическом взаимодействии функциональных систем организма человека», международный научный журнал «Наука и мир», № 5 (33), 2016, том 2, схема 2, ряд 2).

Длина G среза по ширине пластины, выбранная в пределах (0,01-0,4)В, и длина F среза по длине пластины, выбранная в пределах (0,01-0,4)А, повышают точность настройки основного тона и обертонов пластины, а также позволяют достичь требуемую мощность звучания обертонов пластины.

Это позволяет создавать звучащие элементы для звукотерапевтической установки с необходимыми звуками с заданными соотношениями тонов и обертонов и воспроизводить звоны с необходимыми параметрами, а также сонастраивать данную пластину с другими пластинами для достижения благозвучия и/или для получения необходимых бинауральных ритмов при одновременном звучании в паре с подобным звучащим элементом или другими музыкальными инструментами.

Ниже представлены примеры конкретного осуществления предлагаемого изобретения.

Пример 1

Методом проката изготовили звучащий элемент в виде пластины из латуни толщиной D=4 мм, имеющей длину А=302 мм и ширину В=168 мм. Соотношение сторон А=1,79*В. Путем записи спектра звучания пластины были уточнены и выполнены расстояния между отверстиями С=226,5 мм и Е=126 мм. Это позволило достигнуть звучания элемента с тремя обертонами заданной частоты. Для точной настройки основной частоты пластины и настройки обертонов были произведены срезы прямых углов пластины в соответствии с указанными соотношениями. При этом частота основного тона составляла 528,3 Гц, что соответствует структурно-резонансной частоте СБА и уровню организации морфогенетического кода поперечно-полосатых мышц (М. В. Хазина «Структурно-резонансная терапия и октава в иерархическом взаимодействии функциональных систем организма человека», международный научный журнал «Наука и мир», № 5 (33), 2016, том 2, схема 2, ряд 2). Верхний обертон был выше основного тона в 1,65 раза, а нижний обертон ниже основного тона - в 2,4 раза. Звучание основного тона по отношению к обертонам было доминирующим во время всего сустейна.

Пример 2

Методом рубки из листового проката изготовили звучащий элемент в виде пластины из латуни толщиной D=4 мм, имеющей длину А=445 мм и ширину В=170 мм. Соотношение сторон А=2.61*В. Путем записи спектра звучания пластины были уточнены расстояния между отверстиями С=333 мм и Е=130 мм. Это позволило достигнуть звучания элемента с четырьмя обертонами с доминирующим звучанием основного тона относительно обертонов. При этом частота основного тона составляла 528,3 Гц, что соответствует структурно-резонансной частоте СБА и уровню организации морфогенетического кода поперечно-полосатых мышц (М. В. Хазина «Структурно-резонансная терапия и октава в иерархическом взаимодействии функциональных систем организма человека», международный научный журнал «Наука и мир», № 5 (33), 2016, том 2, схема 2, ряд 2). Нижний обертон был ниже основного тона в 3 раза. Верхние обертоны выше основного тона в 1,1 и в 1,71 раза. Звучание основного тона по отношению к обертонам доминирующее во время всего сустейна.

Пример 3

Методом рубки листового проката изготовили звучащий элемент в виде пластины из титанового сплава толщиной D=5 мм, имеющей длину А=650 мм и ширину В=260 мм. Соотношение сторон А=2.5*В. Путем записи спектра звучания пластины были уточнены расстояния между отверстиями С=487,5 мм и Е=195 мм. Это позволило достигнуть звучания элемента с четырьмя обертонами заданной частоты с доминирующим звучание основного тона относительно обертонов. При этом частота основного тона составляла 528,3 Гц, что соответствует структурно-резонансной частоте СБА и уровню организации морфогенетического кода поперечно-полосатых мышц (М.В. Хазина «Структурно-резонансная терапия и октава в иерархическом взаимодействии функциональных систем организма человека», международный научный журнал «Наука и мир», № 5 (33), 2016, том 2, схема 2, ряд 2). Верхние обертоны выше основного тона в 1,4 и в 1,8 раза, нижний обертон ниже основного тона в 2,4 раза. Звучание основного тона по отношению к обертонам было доминирующим во время всего сустейна.

Таким образом, были получены звучащие элементы для звукотерапевтической установки в виде плоской прямоугольной пластины, воспроизводящие звоны с большой точностью настройки как основного тона, так и обертонов. Каждый такой звучащий элемент ударного музыкального инструмента повышает его функциональные качества и обеспечивает расширение диапазона соотношения основного тона к обертонам и точность настройки обертонов как в абсолютных величинах, так и по отношению к основному тону. Также заданные параметры пластин полученных звучащих элементов позволяют создавать звучание с заданными спектрами, т.е. со звучанием нескольких необходимых частот в одном звуке, и сонастраивать пластины с другими пластинами для достижения благозвучия и/или для получения необходимых бинауральных ритмов при одновременном звучании в паре с подобным звучащим элементом или другими музыкальными инструментами.

При прослушивании звучания, издаваемого предложенным звучащим элементом, пациенты успокаивались, у них происходило расслабление мышц и улучшался сон.

Предлагаемое изобретение относится к области акустики, касается звучащего элемента ударного музыкального инструмента, который может быть использован, например, для проведения звукотерапии. Звучащий элемент выполнен в виде прокатанной металлической прямоугольной пластины со сквозными отверстиями, выполненными симметрично относительно оси симметрии прямоугольной пластины и расположенными в нейтральных для колебания зонах, и с угловыми срезами. Длина А пластины выбрана в пределах А=(1,45-3)В, где В - ширина пластины. Толщина D пластины выбрана в пределах 1-30 мм. Расстояние С между смежными отверстиями пластины по длине выбрано в пределах частного от деления А/1,15-2,5. Расстояние Е между смежными отверстиями пластины по ширине пластины выбрано в пределах частного от деления В/1,15-2,5. При значениях B/D, уменьшающихся к значению 30 и менее, расстояние С между центрами сквозных отверстий по длине пластины стремится к значению С=А/1,15, а расстояние Е между центрами сквозных отверстий по ширине пластины стремится к значению Е=В/1,15. Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является расширение ассортимента звучащих элементов ударного музыкального инструмента, расширение диапазонов и точная настройка необходимых обертонов звучания, амплитуды соотношения основного тона и обертонов и более продолжительное, доминирующее звучание (сустейн) основного тона по отношению к обертонам. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Звучащий элемент ударного музыкального инструмента, выполненный в виде прокатанной металлической прямоугольной пластины со сквозными отверстиями, выполненными симметрично относительно оси симметрии прямоугольной пластины и расположенными в нейтральных для колебания зонах, с угловыми срезами, отличающийся тем, что длина А пластины выбрана в пределах А=(1,45-3)В, где В - ширина пластины, толщина D пластины выбрана в пределах 1-30 мм, расстояние С между смежными отверстиями пластины по длине выбрано в пределах частного от деления А/1,15-2,5, расстояние Е между смежными отверстиями пластины по ширине пластины выбрано в пределах частного от деления В/1,15-2,5, при значениях B/D, уменьшающихся к значению 30 и менее, расстояние С между центрами сквозных отверстий по длине пластины стремится к значению С=А/1,15, а расстояние Е между центрами сквозных отверстий по ширине пластины стремится к значению Е=В/1,15.

2. Звучащий элемент по п. 1, отличающийся тем, что пластина выполнена из медного, алюминиевого или титанового сплава.