Ящик склеен, сабвуфер играет, но на громком басу в багажнике что-то гудит, а из салона слышно «бубнение», которого не было на расчётной АЧХ. Приложи руку к стенке: она ходит вместе с динамиком. Стенка стала вторым излучателем.
Давление внутри ящика сабвуфера на громком басу измеряется килопаскалями, и стенка площадью в пол квадратного метра испытывает силу в сотни ньютонов. Прогибаясь, она излучает звук с задержкой и своими резонансами, добавляет призвуков и «съедает» часть энергии.
Как ставить распорки: пошагово
Первым делом смотри на размеры стенок. Самая «опасная» стенка та, что больше и тоньше остальных: у неё собственный резонанс самый низкий. Обычно это задняя стенка и крышка ящика сабвуфера.
Для прямоугольной панели, опёртой по краям, первая частота: f = (π/2)·√(D/(ρ·h))·(1/a² + 1/b²), где D = E·h³/(12·(1−ν²)) это цилиндрическая жёсткость, h толщина, a и b стороны.
Для МДФ 19 мм со стороной 50 × 50 см это около 142 Гц. Одна распорка посередине делает пролёт 25 × 50 см, и частота вырастает примерно до 356 Гц: в 2,5 раза. Реальные стенки склеены по краям жёстче, чем в модели, и частоты у них выше, но пропорция та же.
Если поделить стенку ровно пополам, получишь две одинаковые панели с одинаковым резонансом. Смещай распорку, например в пропорции 40/60, тогда резонансы половинок разойдутся и не будут подпитывать друг друга.
Стержень или брусок между противоположными стенками: просто и мало занимает объёма. Рамка (window brace) это пластина с большими вырезами, соединяет четыре стенки сразу и почти не мешает воздуху. Рёбра жёсткости на стенке снаружи или изнутри подходят для крышек и стеклопластика. Всё клеится на полиуретановый или столярный клей, одни саморезы в распорке дребезжат.
Распорки занимают место. Брусок 40 × 40 мм длиной 40 см занимает 0,64 л, рамка из МДФ ещё больше. Вычти их из внутреннего объёма, иначе получишь ящик меньше расчётного, и Qtc уйдёт вверх.
Самая простая проверка: простучать стенку костяшкой: звонкий «бум» с долгим хвостом значит, что панель живая. Точнее положить смартфон с приложением-виброметром на стенку и прогнать свип: на резонансе увидишь выброс. Или сравнить АЧХ в ближнем поле у стенки и у диффузора.
Распорки или толще стенка?
Частота резонанса растёт линейно с толщиной (при прочих равных), а с уменьшением пролёта квадратично. Переход с 19 на 22 мм МДФ поднимает резонанс примерно на 16 %, одна распорка в разы. Масса при этом растёт гораздо меньше. Поэтому на сабвуфере рациональнее 18–19 мм плюс грамотные распорки, чем 30 мм без них.
Где ещё в машине нужна жёсткость панелей?
Подиумы и дверные короба это те же панели, только поменьше. Широкое кольцо под мидбас на тонкой пластиковой обшивке тоже колеблется. В моей Mark X в дверях техотверстия закрыты алюминием 2 мм на заклёпках, а поверх толстая вибра: жёсткость плюс демпфирование, логика та же, что у распорок и виброизоляции.
На соревнованиях SQ гул корпуса и дребезг слышны на тестовых треках с басом сразу, и судьи отмечают такие призвуки. Хороший бас начинается с того, что звучит только динамик.
Где чаще всего ошибаются с распорками
- Ставить распорку ровно посередине: две одинаковые половинки резонируют на одной частоте.
- Крепить распорки только саморезами, без клея.
- Не учитывать объём распорок и динамика.
- Бороться с гулом стенки ватой внутри: заполнение гасит воздух, а не стенку.
Пара вопросов, которые обычно прилетают, когда ящик уже на столе и в руках шуруповёрт.
Одна распорка на каждую панель длиннее 30–35 см, со смещением от центра, это ориентир для ящика сабвуфера. Большие задние стенки и крышки иногда просят две. Точнее можно прикинуть по частоте резонанса панели: она должна уйти заметно выше полосы, в которой играет сабвуфер. Проверяют результат простукиванием или виброметром на свипе.
В маленьком ящике распорки часто не нужны: резонанс стенки растёт обратно пропорционально квадрату пролёта. Прикидка по той же модели: панель МДФ 19 мм 30 × 30 см резонирует около 390 Гц против 142 Гц у панели 50 × 50 см. Это уже выше полосы сабвуфера. Если стенка всё равно звенит при простукивании, лишняя перемычка не помешает.
Нет, вибродемпфер распорку полностью не заменит: демпфирующий слой гасит хвост колебаний, но почти не поднимает частоту резонанса стенки. Распорка добавляет жёсткость и уводит резонанс вверх, демпфер добавляет потери. Лучше всего работают вместе, как в дверях с алюминием и толстой виброй поверх. Про материалы читай статью «Вибродемпфер».
В фазоинверторе стенки нагружены так же, как в закрытом ящике, поэтому распорки нужны по тем же правилам. Дополнительно следи, чтобы распорка не стояла вплотную к входу порта и не перекрывала поток воздуха: рамка с большими вырезами здесь удобнее сплошного бруска. Объём распорок вычитают из расчётного, иначе сместится частота настройки фазоинвертора.
Подиумам и корпусам СЧ динамиков жёсткость нужна не меньше, чем ящику сабвуфера. Их панели меньше, поэтому резонансы выше, но как раз там и играет СЧ динамик, на сотнях герц и выше. Тонкий пластик или скорлупа подиума звенят в рабочей полосе и окрашивают голос. Помогают рёбра, толщина и демпфирование, а не только клей по краю. Подробнее в статье «Подиумы».
Распорки закладывают в чертёж ящика сразу, вместе с расчётом объёма. Как пройти путь от выбора оформления до готового корпуса, собрано в шаге «Выбор оформления для динамиков». Если хочется сразу на цифрах, открой калькулятор оформления E.BAEV.Air.
Стенка гудит, а куда ставить распорку, непонятно? Пришли размеры ящика и фото в Telegram-чат EBAEVSQ, прикинем частоты.
Источники
- Л. Беранек, «Акустика» (русский перевод, 1965)
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
- С. Д. Бать, «Любительские громкоговорители»
- R. H. Small, серия статей о закрытых и фазоинверторных системах, Journal of the Audio Engineering Society, 1972–1973
См. также: Материалы корпусов, Резонанс, Виброизоляция, Дребезг панелей, Закрытый ящик.