Это вторая статья о сабвуфере на базе динамической головки ALPHARD SW1003P, в которой, как не сложно догадаться из названия статьи, речь пойдет о доработке сабвуфера из прошлой статьи.
По итогам прошлой статьи, мной был построен сабвуфер на базе динамика ALPHARD SW1003P, заключенного в акустическое оформление типа бандпасс 4-го порядка. Схематично такое акустическое оформление показано ниже:
Данное акустическое оформление представляет собой ящик с двумя изолированными друг от друга камерами - Vf и Vr.
Где, Vf - фронтальная камера. Камера, к которой динамик обращен своей лицевой стороной;
Vr - задняя камера. Камера, к которой динамик обращен магнитной системой.
Одна из камер (обычно задняя камера Vr), полностью изолирована от окружающего пространства, а другая камера (обычно фронтальная Vf), имеет один или несколько портов, связывающих данную камеру с окружающим пространством.
Порт настраивается на определенную частоту (Ff), выше которой, порт превращается в акустический фильтр 4-го порядка (с крутизной спада 24 дБ/окт.), а ниже частоты настройки, он работает просто как отверстие, которое свободно пропускает звуковое давление от динамика наружу.
Камера без порта образует собой закрытый ящик (акустическое оформление в акустическом оформлении), который тоже имеет свою частоту настройки (Fr), ниже которой, объём воздуха в закрытой камере создает дополнительную нагрузку на динамик и снижает ход диффузора динамика.
Таким образом, акустическое оформление бандпасс 4-го порядка имеет две частоты (Fr и Fr), ниже и выше которых, акустическая система (в данном случае - сабвуфер), перестает эффективно создавать звуковое давление.
На первый взгляд, может показаться и об этом часто можно прочитать в других статьях, что якобы сабвуферу такого акустического оформления не требуется электронный фильтр - это не так. В действительности, вы не захотите эксплуатировать такой сабвуфер без фильтра, так как, не смотря на фильтрацию за счет акустического оформления, подавление "не сабвуферных" частот получается весьма не эффективным.
Кратко поведал о том, что же такое бандпасс 4-го порядка, о чем забыл рассказать в прошлой статье, а теперь перейдем непосредственно к доработке сабвуфера.
Зачем вообще дорабатывать законченную конструкцию? Как показали "ходовые испытания" сабвуфера, сделанного в прошлой статье, на высоких уровнях громкости, скорость воздушного потока из порта становится настолько высокой, что появляются слышимые паразитные призвуки среднечастотного диапазона, что-то наподобие того, как завывает ветер просачиваясь в щель между оконной рамой и стеной. Говорит это о том, что выбранное сечение порта недостаточно и его необходимо увеличить.
Легко сказать - трудно сделать! Чтобы увеличить сечение порта недостаточно просто использовать трубу большего диаметра, ведь увеличение площади сечения (диаметра) порта, приведет к изменению его частоты настройки. Что увеличив площади сечение порта и сохранить частоту его настройки, необходимо кроме того, увеличить длину порта.
Немного цифр. Изначально сабвуфер имел один порт диаметром 74 мм и длиной 168 мм, что при объеме фронтальной камеры приблизительно равной 20 литрам, соответствовало частоте настройки 53 Гц. Максимальная скорость воздушного потока при этом получается запредельной - 14 м/с.
Изначально данный факт я упустил из виду, поэтому получил то, что получил. Оптимальной же считается скорость воздушного потока менее 6 м/с, допустимой считается скорость от 6 до 9 м/с.
Как показали расчеты, для получения оптимального значения скорости воздушного потока в порту, необходимо было увеличить его диаметр как минимум до 114 мм, при этом его длина составила бы 450 мм, что больше соответствующего габарита корпуса, который составляет всего 407 мм. Проще говоря - такая труба не влезет в корпусу!
И даже для получения приемлемого значения максимальной скорости воздушного потока в трубе, необходимо чтобы труба имела диаметр не менее 94 мм, но тогда ее длина составит 293 мм. Такая труба не подходить так как, хотя она и уместится целиков внутрь корпуса, расстояние от ее входа до внутренней стенки корпуса будет меньше, чем ее внутренний диаметр (407 - 21 - 293 = 93 мм), поэтому такой порт правильно работать не будет.
Но выход их этой ситуации есть! Вместо того, чтобы использовать один порт большого сечения, который невозможно уместить в имеющемся корпусе сабвуфера, можно использовать несколько портов меньшего сечения, которые в сумме будут иметь необходимую площадь, при этом длина каждого из портов будет меньше, чем если бы использовался один порт большего сечения.
Но и здесь без трудностей не обошлось. Как показали дальнейшие расчеты, дополнить корпус сабвуфера вторым портом того же диаметра (74 мм), нет никакой возможности так как, в таком случае, для сохранения прежней частоты настройки, необходимо увеличить длину каждого из портов до 398 мм, а это слишком много для данного корпуса сабвуфера. Использовать три порта - тем более не вариант, поскольку в этом случае длина каждого должна была бы составить чудовищные 627 мм. Остается только один выход - использовать два порта, но каждый из них меньшего диаметра, чем это было изначально (меньше 74 мм). Только в этом случае получится снизить скорость воздушного потока хотя бы до приемлемой величины и уместить порты в имеющемся корпусе сабвуфера.
Проблема состояла еще в том, что в корпусе сабвуфера уже имелось одно отверстие под трубу порта с внешним диаметром 88 мм. Этот факт весьма ограничивал в выборе подходящей трубы для новых портов. Необходимо было найти, либо трубу с внешним диаметром 88 мм (или чуть больше), либо трубу с внешним диаметром 74 мм +/- 1 мм, чтобы затолкать новую трубу в трубу уже имеющегося порта. Внутренний диаметр трубы в обоих случаях должен быть не более 65 мм и не менее 60 мм, чтобы получить приемлемую длину порта, при приемлемой скорости воздушного потока в трубе. Как раз кстати, под рука попалась полипропиленовая труба с внешним диаметром 75 мм и внутренним диаметром 62 мм. Было решено использовать ее.
Произведя расчету были получены следующие данные. При использовании двух портов с диаметром каждого 62 мм, их длина должна составить 271 мм. Максимальная скорость воздушного потока в портах при этом будет достигать 10 м/сек, что все равно немного выше приемлемого значения скорости воздушного потока, но к сожалению это лучшее, что удалось получить без глобальной переделки корпуса сабвуфера.
Конечно, подобного (не самого лучшего), результата можно было добиться используя всего один порт большего сечения - например используя полипропиленовую трубу с внутренним диаметром 90 мм.
Но такой трубы под рукой не оказалось. Кроме того, по моему субъективному мнению, пара портов смотрится эстетически более привлекательно, чем один порт большего диаметра.
В ходе всех расчетов удалось снизить максимальную скорость воздушного потока в портах с 14 до 10 м/с. Хотя мне и не удалось довести этот параметр даже до приемлемой величины, такой результат меня устроил, потому что переделывать корпус сабвуфера ради установки порта значительно большего сечения в мои планы точно не входило. В следующий раз такой ошибки я не допущу и изначально буду проектировать корпус сабвуфера таким образом, чтобы уместить в нем трубу с длиной и диаметром, достаточными для получения оптимальной скорости воздушного потока.
На этом с расчетами все, переходим к рассказу о том, как эти расчеты воплощались в железе, точнее в дереве, а еще точнее - в ДСП.
Прежде всего готовый сабвуфер необходимо было вскрыть, а сделать это можно было только полувандальным методом, добравшись до саморезов, скрытых под слоями краски и шпаклевки.
Просто вывинтить саморезы для того, чтобы демонтировать верхнюю панель корпуса сабвуфера недостаточно, ведь она кроме того приклеена на герметик к остальной части корпуса.
Не без помощи инструментов и грубой силы силы, верхняя панель корпуса сабвуфера была успешно отделена от остального корпуса.
После удаления отслоившихся частей верхней панели, очистки от остатков герметика и после вытаскивания синтепон из корпуса, сабвуфер принял следующий вид:
Далее был удален весь ватин из фронтальной камеры и демонтирована старая труба порта.
После этого было выпилено отверстие под второй порт. Диаметр нового отверстия - 75 мм, старого - 88 мм.
В процессе доработки сабвуфера, дополнительно было усилены стенки корпуса путем приклеивания к их внутренней стороне накладок из ДСП толщиной 21 мм.
Дополнительные накладки на стенки корпуса повысили его жесткость, но не оказали заметного влияния на внутренний объем корпуса сабвуфера.
И далее самое главное - установка новых портов.
Труба нового порта вклеена непосредственно в корпус, в специально для нее выпиленное отверстие диаметром 75 мм. Труба, которая установлена на месте старого порта, предварительно была вклеена в кусок трубы от старого порта (для этого ее внутренний диаметр был увеличен с 74 до 75 мм), а потом уже все это вклеено в старое отверстие в корпусе.
После установки новых труб и дополнительных накладок на стенки корпуса, внутренности сабвуфера стали выглядеть так:
Лицевая сторона сабвуфера получила некоторые повреждения лакокрасочного покрытия в процессе шлифовки торцов вклеенных труб.
В этом нет ничего страшного так как, корпус сабвуфера в дальнейшем будет полностью заново отшлифован, зашпаклеван и перекрашен. Однако перед этим необходимо было наполнить внутренний объем корпуса звукопоглощающим материалом - синтепоном, а также установить на место верхнюю панель корпуса сабвуфера, для чего предварительно был нанесен герметик на все сопрягаемые поверхности.
После этого была установлена верхняя панель и надежно притянута к корпусу саморезами.
Далее корпус несколько раз шпаклевался и шлифовался, шлифовался и снова шпаклевался, до получения почти чистой поверхности под покраску. В процессе этого действа было сделано следующее фото:
И после всех эти процедур, сабвуфер обрел свой законченный вид:
Спасибо за внимание!