Как сделать сферическую колонку
Изготовление сферической акустической системы
Поводом для изготовления сферической акустической системы послужила статья М. Забавы (Радио №12 1969 г.). Работая в дополнительном образовании, с ребятами делал такие АС небольшого размера, предназначенные для установки на полку или стол возле ПК.
Услышав звучание именно в таком оформлении, решил изготовить для себя, с установкой на пол, соответственно размером побольше.
Первоначально купил гимнастический шар без рельефа диаметром 75 см (хотя сначала нужно обзавестись низкочастотным динамиком или мощным высококачественным широкополосным).
Затем перепробовал много вариантов обклеивания, в процессе на этой сфере. В итоге пришёл единому варианту.
Изготовление состава для папье-маше
Итак, накачиваем гимнастический шар, оставляем небольшой участок, через который потом можно было его извлечь. Начинаем обклеивать. У меня ушло несколько месяцев на изготовление.
Лучше этим заниматься в тёплом помещении или же дождаться лета и в жаркие солнечные дни клеить на улице. Тогда процесс ускорится. Слой должен быть не менее 1 см.
Закончив, берём низкочастотный, высокочастотный или широкополосный головки и делаем шаблоны с них для изготовления основы для крепления.
Проверяем, чтобы динамик свободно входил и примыкал к динамику. Затем, берём многослойную фанеру, обводим по шаблону, выпиливаем, зачищаем наждачной бумагой, подгоняем под динамик.
Теперь нужно приложить фанерные вставки к шару, обвести тонким маркером и вырезать по внутреннему контуру и срезать по горизонтали, чтобы фанера пластом прилегала к отмеченному месту.
После нужно прикрепить к шару. Делаем это так. Сначала отмечаем места, где будут отверстия для крепления динамика и вне этих точек намечаем вспомогательные под крепление основания к шару.
Подбираем или заранее покупаем определённое количество винтов (плоская шляпка) с шайбами и граверами. Сверлим вспомогательные отверстия сначала в фанерных вставках, затем отметив на шаре, и, в нём.
Берём герметик, выдавливаем ровным слоем по форме основания по краям. Прикладываем основание из фанеры и стягиваем винтами.
Изначально АС была закрытого типа, но по расчёту в программе WinISD под НЧ динамик LA-S412, предпочтительнее был фазоинвертор. И действительно, разница было ощутимая. Объём моего шарика 220 литров. Широкополосных качественных не нашёл у нас в продаже, поэтому решил сделать двухполосную систему. Высокочастотный динамик на 150 Ватт с «откушенным» рассекателем (прочитал, что он ухудшает качество воспроизведения), но если дома маленькие дети, ту лучше этого не делать или искать мелкоячеистую сетку, тоже касается и НЧ динамика. НЧ 400 Ватт.
Подключение динамиком параллельное НЧ 4 Ома, ВЧ 8 Ом. Подводимая максимальная мощность (если верить характеристикам производителей динамиков) 550 Ватт.
Подставка сделана из пластмассового ведра на 20 литров, обрезанное. Покрашена жёлтой плакатной гуашевой краской смешанной с клеем ПВА. В дальнейшем планирую расписать и покрыть лаком. Поверхность можно зашлифовать и до более гладкого состояния.
P.S. Внутреннюю поверхность перед началом изготовления можно покрыть звукопоглощающим материалом сделав развёртку. При маленьких размерах системы можно и в конце изготовления обклеить. У меня отсутствует.
Сферические колонки из ДСП
Рис. 1. Самодельные сферические колонки своими руками из ДСП
Мечта сделать круглые колонки появилась у меня давно, в начале 80-х годов. Воодушевили проспекты фирмы Grundig, которая выпускала сферические колонки. Сейчас я не нашел на их сайте ни одного упоминания об этих славных изделиях. Я не буду углубляться здесь в преимущества или недостатки шаровой формы. Это огромная и отдельная тема. Цель технологическая — рассказать о том, как это делалось на коленке и на кухне.
20 лет назад я так и не придумал приемлемого способа осуществить идею. Была попытка склеить из папье-маше. Детский надувной мяч, обьемом
16 литров, обклеивался кусочками газет. После месяца(!) склеивания удалось достичь толщины корки 10мм. Ведь каждый слой приходилось сушить! Потом он благополучно перекочевал на помойку — слишком мал объем и тонкие стенки.
Но вот благодаря Genn (см. 2*), который в своей статье надоумил на интересную технологию, и пришла мысль сделать шарики из наборных колец дсп. Толщину дсп выбрал 16 мм и просчитал набор колец. Материал закупался сначала на одну колонку. Ведь я не знал, что получится, и получится ли вообще. Пришлось покупать стопку квадратов дсп 50х50х50.
Рис. 2. Изготовление сферических колонок
В результате образовались отходы, часть которых пошла потом на второй экземпляр. В результате на вторую колонку ушло в 2 раза меньше материала, чем на первую. Сначала были размечены диски и выпилены электролобзиком. В центре дисков сверлились отверстия для последующей центровки шара. Все диски, конечно, были пронумерованы.
Рис. 3. Изготовление сферических колонок 
Рис. 4. Изготовление сферических колонок
Диски свинчевались шурупами. После чего были разобраны и пропилены внутренние диаметры.
Рис. 5. Изготовление сферических колонок
Рис. 6. Изготовление сферической акустики
Кольца склеивались столярным клеем розового цвета на основе ПВА. Держит он намертво. После смазывания кольца клеем, оно привинчивалось в намеченные отверстия. Это гарантировало правильную центровку. В результате был получен шар со ступенчатой поверхностью.
Рис. 7. Изготовление сферической акустики
Ступенька выравнивалась крупным рашпилем, который буквально выкрошил лишний материал. Как ни странно, этот этап прошел довольно гладко и ровно. Лишнее просто скашивалось, и зарезать в ненужную сторону не так просто. Рашпиль просто натыкается как бы на стену.
Рис. 8. Изготовление сферических колонок 
Рис. 9. Склейка корпуса сферических колонок
Рис. 10. Изготовление сферических колонок
После приведения формы и поверхности в надлежащий вид, я пропитал шар грунтовкой.
Рис. 11. Изготовление сферических колонок 
Рис. 12. Изготовление сферических колонок
Отверстие фазоинвертора разместилось внизу колонки. Далее возник вопрос с внешним оформлением. Рассматривались разные варианты — покрытие шпоном, покраска. Была даже интересная идея оклейки желтыми и красными листьями. Этакий гербарий 🙂 В конечном счете, я использовал самое простое и, в то же время (на мой вкус), хорошо смотрящееся решение — жидкие обои.
Рис. 13. Изготовление сферических колонок 
Рис. 14. Изготовление сферических колонок
Подставка под сферические колонки сделана на базе бывших табуреток, ножки которой сделаны в виде ласточкина хвоста. Сверху привинчено кольцо из ДСП, обнесенное золотистым порожком. Сейчас мне самому эти подставки не очень нравятся, и идет поиск более интересного решения. Хочется сделать что-то типа ножки шахматной фигуры с тяжелым основанием. Например, блин от штанги.
Рис. 15. Внешний вид сферических колонок своими руками 
Рис. 16. Внешний вид сферических колонок своими руками
Труба фазоинвертора настраивалась на частоту 40 герц. Я не сторонник фильтров высокого порядка, поэтому фильтр внутри первого порядка. Просто емкость МБГП на пищалку. Стенки внутри остались ступенчатые и покрыты поролоном. Резонанс сферы без фазоинвертора около 60 гц. Фазоинвертор настраивался в основном на слух. Теперь о звуке. Я считаю, что мои ожидания полностью оправдались. Хоть и большой труд, но он того стоил. Мне очень нравится звучание. Многое зависит, конечно, и от усилителя.
Спаринг партнер шариков — ламповый двухтактный усилитель мощностью 50 ватт. Особенно хорошо звучат средние частоты, но и бас впечатляющий. Колонки, на мой взгляд, просто идеальны для классической музыки. Я также (и в основном) слушаю на них рок.
Pink Floyd «Wish you were here», например, просто тестовый диск. Комната, конечно, нуждается в суровых акустических переделках. Обстановка спартанская и холостяцкая. Так что, уж извините..
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
Тема: Сферическая акустика
Опции темы
Задумал изготовить корпуса для акустики в сферической форме. Слыхал, что сфера это лучшая форма для акустики, но толком недогоняю почему. Изначальный каркас изготовил из папье маше, салфетки, цемент, пва. Сейчас толщина стенок 8-10мм, диаметр 125см, и я предполагаю, что надо покрывать чем-то жестким. Даже при такой толщине, на стук, корпус уже глухой. Подскажите, в чем отличия глухого и жесткого корпуса? Как измерить параметры корпуса, и расчитать фазоинвертор. Зарание спасибо, фото ниже.
мне тоже интересно..будет ждать ответов..
Dima Shinberg, В Вашем климате будет изготовить проще. давление в шарике к вечеру сильно падало, приходилось вешать в ванной, и врубать душ из горячей воды.
Yurec_pipec. Сейчас в большой моде корпуса с непрямоугольной формой. Как пример, смотрите проект Троелса Грейвсена http://www.troelsgravesen.dk/Ekta.htm. Из рисунков видно, что корпус сзади суживается. Это придаёт особую жёсткость корпусу и вибрации по нему меньше распространяются. Про технологию изготовления у него на сайте ничего не нашёл, но вроде если фанеру разогреть паром, то она гнётся. Но какие фирмы в Минске этим занимаются, я не знаю. См. также http://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=18389
Насчёт шара лично моё ИМХО, что это слишком сложно и не оправдано. Хотя удачные прецеденты были. Смотрите http://www.geocities.com/george_krilov/admitri.html. Человек делал два года. Чем Вас привлёк динамик Daytona? Про него ничего не знаю, хотя слушал какой-то студийный монитор с восьмидюймовым пропиленовым динамиком. Особо не понравилось. Моё ИМХО, что лучше взять бумажные типа SEAS.
electron, меня мода особенно не интересует. мне интересно, как ведут себя волны в жестком, глухом, комбинированом корпусе.
В «Радио» году эдак в 91-92 была статья, два 75ГДН изобариком и корпус из шариков (папье-маше) с ФИ. Дизайн конечно был суперский!
Читая раздел для начинающих, нашёл такую ссылку http://www.assembly.nm.ru/audio/as/makeev.html. У меня возник вопрос, для чего всё это делается? Ясно, что такой корпус будет жёстким. Но проблему жёсткости можно и попроще решить. По поводу резонансов звуковых волн (стояков), то тут у меня большие сомнения в преимуществе шара. В параллепипеде будет три стояка, а в шаре один, но большой. Насчёт равномерности АЧХ (baffle-step), есть программа, моделирующая АЧХ для реальных корпусов (EDGE). Любопытно было бы промоделировать. Если хочется чистого звука, то тут слабым местом будет динамик (он вроде не для двухполоски). Что толку в сложном корпусе, если есть вопросы к динамикам и фильтрам? Где-то рядом человек делает четырёхпоосный Наутилиус. Почитайте. Поскольку я начинащий, то от комментариев воздержусь.
Добавлено через 36 минут
Yurec pipec. Посмотрел фотографию в первом посту. действитеьно, корпус слишком великоват. Отдачи по басу не будет. Может лучше делать корпус с плоской прямоугольной передней панелью, а задние стенки сделать криволинейными? Преимущество в том, что можно взять готовый проект в сети, пусть прямоугольный. Но нужно правильно расчитать объём корпуса.
Тоже однажды думал сделать сферические АС.
Но так получилось что продал акустику и купил наушники.
Но технологию продумал,до мельчайших подробностей,попробую изложить её:
Для начала-сделать рисунок на ДВП или бумаге 1:1,разбить его на равные части,приблизительно по 30мм,а точнее по толщине колец.Затем сделать маленькие шаблончики,для каждого кольца отдельно,чтобы каждое кольцо соответствовало своему профилю при обработке,вид сбоку.
Склеивать из древесины кольца (желательно ПВА,водостойким.также желателен зубчастый шип для соединения массива.слои дерева желательно выбирать радиальные),и затем вытачивать лобовым способом на токарном станке по дереву.Паз для соединения колец между собой,можно делать в пол-дерева,можно и по-другому(но паз сделать из соображений жесткости соединения желательно).
Постепенно,идти от меньшего кольца к большему,будет получаться полусфера,которую удобно шлифовать на токарном станке в собранном,скленном состоянии,но только на небольших оборотах!
Попутно выточить отверстие под динамик.
Итак, получились две полусферы.Посредине половинок,сделать соеденительный паз,причём не собирать их на клей,пока не сделать тщательную пригонку половинок,чтобы не было зазоров и провесов.
После полной склейки,выточить блинчики диаметром приблизительно 100мм(из мягкой породы дерева-липа,осина,тополь),в них сделать контрпрофиль наружного диаметра сферы.Сделать их две штуки,чтобы зажимая ими сферу по краям,шлифовать её на станке,оставляю при этом целостность ее формы.
Также очень удобно и правильно шлифовку слоёв лака производить на токарном станке.
Подиум по желанию,точёный или фигурный,на сколько хватит фантазии и денег..
Но это видимо,не самый лёгкий способ.
Может кому-то и пригодится!
А что если сделать такую конструкцию: Взять два пластмассовых шарообразных плафона разного размера. Больший аккуратно разрезать. Вложить меньший в больший. Склеить наружный шар. Совместить отверстия. Вставить терминалы для подключения. Заполнить пространство между шарами каким-нибудь клейким составом или даже песком. И наконец, вклеить в отверстие кольцо для крепления динамика. Ширина кольца может совпадать с шириной зазора между фланцами плафонов.
Сферическая акустика вне вакуума: преимущества, субъективная оценка, производство
При подготовке статей цикла “Анатомия домашних акустических систем” я упустил важный момент, касающийся акустического оформления — сферическую форму корпуса. Этим материалом я хочу восполнить пробел цикла и подробно рассказать о том, чем хороши сферы в качестве корпуса для АС. Кроме того, в посте будет немного информации о промышленном производстве таких систем в России, которое осуществляет компания Deluxe Acoustics.
Хочу отметить, что несмотря на сравнительную эффективность шарообразной формы корпуса, такие акустические системы редко появляются на рынке. Причина — относительная трудозатратность производства и итоговая высокая стоимость. Как правило, такие системы представляют собой экспериментальными концепты, либо мелкосерийный астрономически дорогой хайэнд. Deluxe Acoustics одна из немногих компаний в мире, рискнувших организовать массовое производство сферической акустики и, вероятно, единственная, сделавшая шарообразные корпуса основной концепцией акустического оформления и дизайна.
Под катом подробно о преимуществах сферического акустического оформления, история производства сферической акустики в РФ, субъективная оценка звучания напольной АС от Deluxe Acoustics и небольшой фоторепортаж о производстве этих систем.
Преимущества сферы или зачем это всё нужно
Начну, как обычно, с краткого исторического экскурса. В 1951-м году один из пионеров современных акустических исследований, звукоинженер компании RCA Records, автор 35 патентов Гарри Ф. Олсон провел исследование эффективности корпусов акустических систем различных форм. Исследования Олсона показали, что АС прямоугольной формы сильно подвержены дифракции, которая появляется в связи с огибанием и отражением звуковых волн от внешних границ. Это явление совсем не благотворно влияет на верность воспроизведения. Дифракционные эффекты пагубно отражаются на равномерности амплитудно-частотных характеристик АС. Так для куба неравномерность АЧХ достигает значения ±5 дБ, а для кабинетов, созданных из прямоугольных панелей — ±3 дБ.
Кроме того, прямые параллельные стенки приводят к многочисленным внутренним перекрестным отражениям волны, т.е. генерируются т.н. стоячие волны. Эту проблему пытаются решать за счет толстого слоя демпфирующих материалов или лабиринтного оформления. Эффективность первого решения часто оставляет желать лучшего, второго — баснословно дорого. Использование мощных демпферов может существенно снизить чувствительность, особенно на низких частотах. “Благодаря” стоячим отражениям в стереопанораме помимо кажущихся источников звука можно четко определить реальные источники — правый и левый канал. В большинстве АС с прямоугольной формой полностью устранить этот эффект не удается.
Гарантированное избавление от стоячих волн может дать корпус без прямых и близких к прямым углов, т.е. путём снижения количества переотражений (как источников резонанса). Таким корпусом является сфера. Благодаря плавной форме поверхности, прилегающей к головке громкоговорителя, появляется возможность избавиться от дифракции. Кроме того, шарообразные корпуса АС изготавливают из материалов с высоким декрементом затухания, дополнительно наполняются сравнительно небольшим слоем “демпфера”, что в свою очередь еще больше снижает вероятность возникновения нежелательных резонансных призвуков.
Среди отечественных авторов о преимуществах сферической формы АС писали Верховцев и Лютов — авторы периодического издания “Практические советы мастеру любителю. Электроника. Электротехника. Материалы и их обработка” (1988 год, стр. 93), А также Ирина Алдошина (СПБГУ) и Александр Войшвилло (JBL) “Высококачественные акустические системы и излучатели”.
АС из школьного глобуса
В 1994-м году русский инженер и изобретатель Алексей Дорохов создал уникальную для того времени 3-полосную акустическую систему с шаровидным корпусом. Диаметр большой сферы, в которой размещался низкочастотный модуль, составлял 425 мм, как у стандартного советского школьного глобуса. На основной шарообразный модуль были смонтированы вращающиеся СЧ и ВЧ-боксы. За необычный внешний вид изобретение было прозвано “инопланетянин”. Известно, что прототипом этой АС был обычный глобус, в который вставили динамик.
В 2012-м году Алексей Дорохов и Валерий Пантелеймонов в Санкт-Петербурге основали компанию Deluxe Acoustics. Быстро создав оснащенную производственную базу и разработав необходимые технологические циклы, компания начала выпуск акустических систем со сферическими корпусами. Новые АС были разработаны на основе того самого “инопланетянина” 1994-года.
В 2015 году Алексей Дорохов решил запатентовать свои акустические системы со сферическими корпусами. Патент.
Интересно, что помимо формы корпуса в изобретении Дорохова присутствует множество других оригинальных инженерных решений. Например:
Субъективные впечатления
В качестве тестовой, я решил субъективно оценить напольную акустику Deluxe Acoustics Sound Flowers DAF-300, стоимостью 133 000. Перед описанием субъективных ощущений, рекомендую ознакомиться с техническими характеристиками АС.
Для прослушивания был использован японский усилитель Rotel RKB-850. Источник — медиаплейер Cowon.
Музыкальный материал (все файлы в формате flac оцифрованные с оригинальных CDDA-источников):
Моцарт В.А. — Dies Irae — Реквием, Государственная капелла г. Москва под управлением Е. Алмазова (1994 год)
Metallica — Fade to black — “Ride the lightning” (1984 год)
25/17 — Горький туман — “Русский подорожник” (2014 год).
Система оставила очень приятные впечатления. Я не большой знаток аудиофильских эпитетов, но могу охарактеризовать звук АС как точный, почти мониторный. Самая характерная особенность — отсутствие четко локализованных реальных источников, при реалистично выстроенной панораме и хорошо локализованных кажущихся источниках звука (КИЗ). Сцена (стереопанорама) ощущается как объемная и глубокая, при перемещении по шоуруму КИЗ не “уплывают”, что, вероятно, обусловлено широкой диаграммой направленности. Субъективно АЧХ ощущается как сравнительно ровная, выраженность частот сбалансирована. ВЧ и НЧ спокойные, что может не очень впечатлить людей, которые любят акцентированное их воспроизведение. СЧ услышал как отчетливые и яркие. По моему мнению, главное достоинство системы — выраженность стереоэффекта и объемность звучания, что вполне коррелирует с теоретической базой, на основе которой её разрабатывали.
Производство — фоторепортаж
Думаю, что будет уместным рассказать о некоторых особенностях производства Deluxe Acoustics, и представить фотографии производственного процесса.
Сферы изготавливаются на станках с ЧПУ. Допустимые погрешности при обработке акустически значимых поверхностей составляют менее 0,5 мм.
После этого заготовки красят и тщательно просушивают.
Для предотвращения повреждений перед началом того или иного этапа заготовки хранятся на специально оборудованных стеллажах, предотвращающих деформацию.
Следующим этапом является флокирование внешних поверхностей.
Сборка систем производится вручную.
После проведения тщательного тестирования и селекции (проверяется каждая система) АС упаковываются и поступают в продажу.
Без лицемерного патриотизма могу отметить, что эти АС не уступают западным аналогам, а некоторые из них существенно превосходят. Также следует отметить, что принципы, на основе которых разработана эта акустика не являются частью аудиорелигии, а имеют доказанные основания. Сегодня АС Deluxe Acoustics востребованы не только в России, но и за её пределами. В 2015-ом её продукция вошла в топ-40 новинок года среди мировых производителей АС на выставке CES в Лас-Вегасе. Мне приятно, что в РФ есть компании, способные конкурировать на достаточно тесном рынке качественного аудио.
По традиции — небольшой опрос по теме.
Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.