Пару лет назад появилась идея сделать деревянную дудочку и только в этом году созрел для осуществления этой задумки. По рекомендациям профи в интернете сделал дудочку из орешника в строе С6 на 4 отверстия, потом добавил еще одно отверстие, чтобы звучали ноты: С6, С-диез, D6, F6, E6, G6 и для усиления звучания расширил ротик свистка . Но древесина орешника оказалась склона к растрескиванию и по отверстиям пошла трещина, хотя звучание дудочки было сносным (Фото 1).
Затем сделал свирель на 6 отверстий строго по рекомендуемому чертежу, но дудочка оказалась не в нужном строе и расстроена по игровым отверстиям, поэтому для меня, начинающего флейтостроителя возникла проблема правильного расчета отверстий флейты. Скачал с интернета программу FlutoMax Flute Designer, попробовал по ней рассчитать новую флейту в строе До мажор, но уже на первом отверстии не получалась нужная нота Ре, и второе отверстие не давало ноту Ми. На форуме флейтистов узнал, что нужно самому научиться рассчитывать координаты отверстий, но для этого придется несколько флейт пустить на эксперименты, а это на данном этапе не очень вдохновляло.
И тут появилась идея сделать маленький органчик, в котором длина труб легко рассчитывается и подгоняется, воздух подавать от вентилятора, а подачу воздуха в трубы управлять с помощью клапанов, кинематически соединенных с клавишами. Посмотрел информацию на эту тему в интернете и оказалось, что в Мире и в России много мастеров и фирм занимаются строительством домашних органов и разработано много конструктивных решений портативных органов по компоновке, архитектуре, наддуву воздуха, кинематике, по видам труб: деревянные, металлические, пластмассовые, круглые, прямоугольные.
В начале настроился сделать органчик на одну октаву с металлическими трубами. Для экспериментов приобрел две круглые алюминиевые трубы 25х1.5 мм. Попробовал сделать трубу со свистком на определенную ноту, но свисток плохо звучал. Посмотрел информацию по трубам и свисткам, создаваемых мастерами и фирмами, и в большинстве случаев они используют квадратные и прямоугольные трубы и свистки у них конструктивно отличаются от свистков флейт, сопло, подающее поток воздуха на язычок свистка, имеет значительно больший угол.
Приобрел две алюминиевых трубы квадратного сечения 25х25х1.5 мм и две трубы сечением 20х20х1.5 мм. Из сосны сделал пробку с соплом, а в трубе вырезал ротик с язычком, (Фото 2, 3).
Вставил пробку с соплом в трубу, которую обрезал на длину 601 мм от язычка до конца трубы и она хорошо зазвучала в строе До первой октавы (С4 по американской системе) с частотой 266 Гц и громкостью 64 дБ. Звучание трубы было приятным по тембру. После этого успеха наделал 15 труб квадратного сечения от Си малой октавы до До 2 октавы, все трубы хорошо звучали, но с занижением тона (Фото 4), чтобы потом окончательно настраивать совместно с вентилятором и «сундуком ветра», так называют органостроители камеру, в которую воздух поступает от вентилятора и затем с помощью клапанов распределяется по органным трубам.
Одновременно, с изготовлением труб искал подходящий вентилятор. По рекомендации профи купил вентилятор для охлаждения корпуса персонального компьютера, но он давал такой ничтожный напор воздуха, что ни одна труба не зазвучала. По интернету приобрел центробежный вентилятор 120х120х32 мм, 12 вольт, который давал вполне приличный напор – 35 мм вод. столба. На скорую руку из дощечек собрал сундук ветра, подключил вентилятор и к выходному отверстию приставлял по очереди изготовленные органные трубы, все они хорошо звучали, правда некоторые с передувом, на октаву выше, но эта проблема известно как решается, путем расширения ротика свистка.
Полученные результаты продувки труб вдохновили на создание органа на трех октавах: малая, первая и вторая. Присмотрел в магазине трубу ПВХ круглого сечения 40х1,5 мм, пару штук прикупил и попробовал сделать трубу в тональности До малой октавы, то есть в басовом диапазоне. И возникла интересная идея, как сделать свисток, надежно генерирующий звук в нужном тоне, на представленных рисунках показана эта идея (Рис 4, 5, 6).
В отличие от труб квадратного сечения язычок круглый и сопло имеет круглую щель, что обеспечивает стабильное генерирование звука язычком. В существующих органных трубах круглого сечения либо край трубы деформируют в квадрат, либо в районе ротика трубу деформируют в плоскость и делают плоский свисток, конечно, такой вариант для труб ПВХ не подходит. Потом данное решение применил для круглых алюминиевых труб, и они также стали хорошо звучать.
Затем сделал две трубы из древесины, короткую и длинную. Короткая звучала но глуховато, а длинная только слегка сопела. Решил эксперименты с деревянными трубами отложить на потом.
Возникла идея проверить звучание пластиковых бутылок с вырезаннными ротиками, а в качестве сопла использовал алюминиевую трубку, в ней один конец расплескал так, чтобы образовалась плоская щель-сопло. Трубку подключил к вентилятору и поток воздуха направил на ротик бутылки, меняя угол наклона сопла добился того, что бутылка загудела. Такой эксперимент провел на трех бутылках разных диаметров и длин (Рис. 8,9).
В таблице приведены габариты бутылок, частота и сила звука при закрытой и открытой бутылке.
------------------------------------------------------------------------------------------
Размеры бутылки,
| Частота звука/Сила звука
мм | Гц/дБ
-------------------------------------------------------------------------------------------
Длина | Диаметр | Бутылка закрыта | Бутылка открыта
-------------------------------------------------------------------------------------------
220 | 65 | 297/67 | 362/58
290 | 75 | 237/54 | 272/67
304 | 87.5 | 202/48 | 236/76
--------------------------------------------------------------------------------------------
По результатам экспериментов видно, что с увеличением длины и диаметра бутылок частота звука падает. В двух случаях при открытой бутылке сила звука выше, но здесь нужно проводить эксперименты на большем числе бутылок, тогда уже делать окончательные выводы о зависимости силы звука с открытой и закрытой бутылкой.
В случае использования бутылки в качестве источника звука в органе главным положительным эффектом от данного эксперимента следует считать то, что длина бутылки в несколько раз меньше трубы при одной и той же частоте звучания флейты. Например, при частоте 202 Гц длина цилиндрической или квадратной трубы будет 842 мм, что будет больше длины бутылки в 842/304- 2.77 раза.
Известно, что в нормальной органной трубе образуется звуковая волна длиной равной длине трубы от язычка свистка и до конца трубы. Тогда по какому закону образуется звуковая волна в бутылке? Может по цилиндрической спирали? Ученые, занимающиеся аэродинамикой и акустикой, полученные результаты экспериментов, могут использовать для интересной исследовательской научной работы, конечно, вместо пластиковых бутылок следует использовать тонкостенные трубы. Данное предложение, можно воспринимать с юмором, но в каждой шутке есть доля правды.
После описанных экспериментов наконец сделал деревянную камеру для распределения потоков воздуха по трубам с помощью 37 клапанов, органостроители эту камеру называют сундуком ветра, потому что в камере гуляют ветры от входного потока до клапанов, подающих воздух в трубы. На рис.10 показан клапан.
Сундук ветра представляет собой ящик, в котором на плоской доске днища имеются 37 отверстий, перекрытых клапанами (Рис. 11 ).
Каждый клапан оснащен плоской пружиной и тягой в виде лески, которая будет соединена с клавишей соответствующей ноты. Клапан перекрывает отверстие для подачи воздуха к органной трубе с помощью пластиковой трубки. Сундук ветра сверху закрыт двумя крышками, в одной из которых выполнены 37 прорезей, через которые пропущена леска (Рис. 13, 14).
Сундук закрыт второй крышкой и готов для проведения акустических испытаний (Рис.15).
В комнате на полу разместил имеющиеся органные трубы, сундук ветра, соединенный пластиковой трубой диаметром 25 мм с вентилятором, а органные трубы соединены с сундуком при помощи пластиковых трубок диаметром 10 мм. Причем трубы расположил не в последовательности нот До, Ре, Ми, Фа, Соль, Ля, Си, а так чтобы в собранном органе трубы образовывали дизайнерскую композицию – устремленность вверх (Рис.16).
С началом экспериментов в уме бродила мысль сделать в трубе 12 отверстий, как в флейте, чтобы они звучали в тональности одной октавы с диезами, а на отверстия установить клапаны, кинематически соединенные с клавишами. На трубе ПВХ 32х1.5 в строе До 1 октавы вырезал 11 отверстий и проверил тональность звучания каждого отверстия при закрытых остальных отверстиях (Рис.17).
Затем построил диаграмму с осями: горизонтальная – координаты отверстий относительно язычка свистка(L), вертикальная – частота звучания трубы на открытом отверстии (f) (Рис.18).
Эксперименты с трубой на 11 отверстиях показали, что вполне возможно на одной трубе первой и малой октавы выполнить 7 отверстий основных нот и 5 полутонов, но требуются дополнительные исследования, чтобы каждое отверстие из 12 издавало хороший звук по тональности и по громкости.
По строящемуся портативному органу предстоит еще много работы по изготовлению 37 клавиш с панелью для их шарнирного крепления, 23 труб и их настройке, затем изготовление рамы и монтаж на них всех деталей и сборок органа, по настройке органа и выполнение обшивки для создания некоторого подобия дизайна самодельного деревенского органа, который изготавливается вручную без использования электроинструмента и деревообрабатывающих станков.
.