Правильне дихання чи новий погляд на акустичну лінзу
Доброго часу доби, шановні засідателі!
Правильно, «пупирі», пірамідки тощо) Давайте розбиратися разом. Якщо на секунду припустити, що про акустичні лінзи багато хто з нас дізнався з цього і подібного форумів, то варто згадати і те, чого нас навчали в школі. Про акустичні лінзи там нічого не говорили (треба буде внести до програми середньої освіти), але про оптичні більшість повинні пам'ятати) Ми пам'ятаємо, що лінзи бувають збираючі та розсіювальні, різні тобто, але у всіх у них є головна оптична вісь (є ще побічні, але давайте поки не ускладнюватимемо). З головною оптичною віссю пов'язане розміщення або джерела світла або зображення, коротше хоч щось, але пов'язане.
Пірамідки, що стали модними, при всій їх корисності (я і сам їх собі нарізав і давно визнав їхню користь), жодним чином лінзою не є, тому, як не володіють тією найголовнішою оптичною віссю і майже інваріантні до розташування джерела, в нашому випадку джерела звуку .
Ось одна велика піраміда або ще краще конус, вісь якого збігається з віссю динаміка, ще може назватися акустичною лінзою, що розсіює, і є такі приклади тут на драйві (на жаль, не зміг відшукати приклад) Але набір окремих пірамідок є просто розсіювачем, хоч і виконують таку функцію. Якщо повернутися до оптики, тобто лінза, що розсіює, а є матова поверхня, і те і інше розсіює, але одне лінза, а інше - ні.
І останнє, що хочеться сказати про пірамідки, то це матеріал.
Якщо пірамідки із твердого матеріалу, від якого добре відбивається звук (можна перевірити експериментально), то цев чистому вигляді розсіювач, він подібний до такої ж конструкції з дзеркальних пірамідок і світла. Світло розсіється на всі боки при мінімальному поглинанні.
Якщо пірамідки м'які, то в оптиці це відповідало б якомусь каламутному прозорому матеріалу на кшталт товстого м'ятого поліетилену. Світло також розсіється на всі боки, але частина його ще й поглинеться. Не можна сказати, що це обов'язково гірше, може, так і потрібно, це вже окрема дискусія.
Отже, ми з'ясували, що по праву вважатися акустичною лінзою, що розсіює, може тільки суцільний конусоподібний предмет із щільного матеріалу, вісь якого збігається з віссю динаміка. А що ж із збираючими? Якщо згадати оптику, то ми всі пам'ятаємо, що лінза, що збирає від розсіюючої, відрізняється коміром-навиворітністю (ось так слівце я загорнув) ) Випукла/увігнута. Ну а в акустиці суцільний конусоподібний предмет навиворіт буде порожнистий конусоподібний предмет. Нічого не нагадує? Правильно! Рупор.
Рупорні чи то пищалки, чи то сабвуфери, і є самі що ні на є збираючі акустичні лінзи, вони саме збирають, тобто концентрують звук, яким міг би розходитися на всі боки з відносно помірною інтенсивністю в значно більшу інтенсивність але в одному вибраному напрямку, яке саме і вважатиметься головною оптичною віссю цієї лінзи. Цей ефект з пищалками знайомий усім, ну а з сабвуферами не так очевидно через довжину хвилі і малого простору салону автомобіля. До речі, як і оптиці, лінзи діють в обидві сторони і можуть бути як для випромінювача так і для приймача.
Все, епілог закінчую, я нарешті сказав, все що думаю про лінзи і, якщо буде де дискусія, мені буде на що послатися) Переходжу тепер до теми, якою, власне, іхотів поділитися.
Роздуми про аеродинаміку та постановка задачі.
Нещодавно я встановив фронтальні низькочастотники у двері, виготовив для цього непогані, на мій погляд, подіуми, завдяки жорсткості яких отримав нарешті довгоочікувану мікродинаміку. Не те, щоб я чимось незадоволений, але душа вимагає творчості та вдосконалення і ось що прийшло в мою волохату) голову.
Подивимося на мій динамік, будь він закріплений на низькому подіумі в плоскому акустичному екрані, який я позначив червоною жирною смугою.
Дифузор за вказівкою підсилювача слухняно ходить і розштовхує повітря перед лицьовою стороною перед тильною стороною, відповідно, по інший бік підвищеного тиску у дифузора буде розрядження. Так як довжини хвиль в даному випадку на порядок перевершують розміри динаміка, то в ближній від нього зоні не говоритиме про хвилі, а поговоримо просто про повітряні потоки змінного напрямку. Напрямки потоків я зобразив жирними бірюзовими лініями, видно, що під вільним акустичним екраном вони вільно розходяться, адже їм нічого не заважає. Пунктирними синіми лініями я показав перетин потоку, що збільшується по ходу від дифузора, який також збільшується, символізуючи таким чином свободу, рівність і братерство. Чому рівність та братерство? Та тому, що в таких умовах майже всі потоки йдуть з однією швидкістю, не утворюючи турбулентностей, можна сказати ламінарно. (Вибачте мені мою ідеалізацію, знаю, що ідеально нічого не буває). Динамік вільно дихає, об'єм «закритого ящика дверей» на встановленій швидкості спілкується з дифузором правильно і вчасно його демпфуючи, чи не заважаючи.
А тепер прошу уявити те, що зробив я, а саме помістив динамік у тунель. Так, тунель у мене повсім правилам, що розширюється, та перетин між стінкою тунелю і магнітом більше площі дифузора чи не вдвічі, але чи використовується ця площа? Давайте розумітися.
Тут доведеться розбити процес дихання динаміка на два окремих процесу, саме вдих і видих.
Вдих: дифузор рухається назад, углиб дверей, засмоктуючи повітря із салону та накачуючи двері тиском через тунель. А чи не заважає йому щось? Заважає! Кожна нерівність, кожна сходинка заважає. Так, перетин розширюється, але на кутах виникають завихрення. Багато спостережливих людей помічали невеликі снігові вихори біля кутів будинку в завірюху, ось те саме відбувається і на всіх інших кутах. На раптовому для повітряного потоку розширенні, де «кінчається» магніт, з'являється завихрення. Ну і хрін би з ним! Ну хай собі завихрюється, начебто, проблема! Але цей вихор краде дорогоцінний обсяг і перетин тунелю, і вільного для ламінарного течії повітря місця, що залишилося, залишається не так багато, як хотілося б. Подивіться на пунктир виділені перерізи. Вони практично не ростуть, незважаючи на те, що є місце.
Видих. Динамік штовхає повітря в салон, створюючи розрядження у двері та всмоктуючи на себе повітря через тунель. Тут все ще гірше. Не треба бути мудрецем, щоб зрозуміти, що застрибнути на сходинку набагато жорсткіше, ніж зістрибнути з неї. Так відбувається і тут, завихрення на краях магніту при русі повітря «вгору» стають відчутно великі, ще більше звужуючи вільний для ламінарного потоку перетин і може виявитися, що цей перетин навіть виявиться меншим, ніж площа дифузора і тоді прощай вся наука; дифузору просто надто важко рухатиметься вперед, йому як горло перекривають.
На обох картинках (і «вдих» і «видих») я, крім основного повітряного потоку,додав ще маленький через отвір вентиляції котушки. Цьому маленькому потоку теж заважає різка сходинка, саме тому в потужних та якісних динаміках, де охолодження котушки життєво необхідне, цей отвір доповнений значною лійкою для оптимального повітрообміну та теплообміну разом з ним, як на цьому середньочастотнику від аудіо-монстра динаудіо