Уважаемые коллеги!
Это сообщение предназначено тем из вас, кто либо уже практикует изготовление обвитых струн, либо намеревается это делать в ближайшем или неопределённом будущем.
Экземпляр портативного станка для производства обвитых струн фортепиано (на главной странице форума пониже справа размещена ссылка на соответствующий информационный материал под названием «Станок») недавно ушёл за рубеж, но его приобретатель в силу сложившихся на данный момент обстоятельств не смог приехать в Россию, чтобы поучаствовать в мастер-классе по освоению всех тонкостей пользования станком, как это до сих пор было принято с другими приобретателями. Поэтому пришлось разработать персонально для него подробнейшую (в буквальном смысле – «буквоедски» подробную) инструкцию пользователя и, в особенности, раздел акустического контроля величин натяжения кернов перед навивкой, где пришлось разъяснять целесообразность, полезность и, не побоюсь сказать, обязательность(!) такой процедуры.
Сразу же считаю необходимым оговориться, что тему производства обвитых струн с навивкой канители на НЕНАТЯНУТЫЙ КЕРН (эта идея уже мелькала на страницах нашего форума) обсуждать не намерен, поскольку жизнь тем ценнее, чем меньше тратишь её на глупости.
С уважаемым Администратором форума мы договорились о том, что сопровождающую видео станка прежнюю инструкцию мы в будущем заменим этой, вновь разработанной. Но мне, к сожалению, известны примеры того, как даже прочитав (или, традиционно, не прочитав!) инструкцию, некоторые изготовители обвитых струн почему-то игнорируют эту необходимость (акустический контроль) и продолжают определять натяжение кернов наощупь, дёргая их рукой. Поэтому считаю полезным обратить на это ваше внимание особо, потому что пренебрежение точностью величин натяжения кернов способно свести на нет все остальные действия, сколь бы правильно они ни осуществлялись, что и намереваюсь в этом сообщении обосновать.
Для начала привожу касающийся этой темы фрагмент (три страницы) из книги Н. А. Дьяконова «Рояли и пианино. Конструирование и производство».
И отвечаю на вполне резонный вопрос: «Что же такого нового вносит раздел моего изобретения о способе акустического контроля в описываемую Н. А. Дьяконовым технологию?» Поэтому сразу же отсылаю читателя к самой первой фразе главы из его книги, где говорится, что дефекты обвитых струн обычно выявляются НА ПОСЛЕДНИХ СТАДИЯХ ПРОИЗВОДСТВА, то есть когда в неправильно изготовленной струне исправить уже ничего нельзя и её остаётся утилизировать и заменить вновь изготовленной (разумеется, если и она не окажется такой же бракованной). Так вот, акустический контроль величин натяжения кернов позволяет практически со стопроцентной гарантией не допустить тех дефектов, которые в иных случаях переводят стрýны в разряд бракованных.
Теперь по существу. Привожу ещё один фрагмент из Дьяконова (стр. 307), где существенное выделено красным.
В подтверждение привожу рисунок того, что происходит при натяжении готовой струны в музыкальном инструменте, если при её изготовлении керн натянуть недостаточно.
Но это ещё не всё. Иного рода дефекты возникают, если керн перед навивкой натянуть чрезмерно избыточно. Чтобы не повторяться, с подробным описанием последствий недотяжки и перетяжки кернов рекомендую ознакомиться в соответствующем фрагменте вышеупомянутой инструкции в несколько изменённой, «форумной» вёрстке.
(Начало фрагмента инструкции)
Разметка параметров будущей струны
Качественное изготовление обвитой струны требует предварительных манипуляций с двумя из её параметров, длиной рабочего участка будущей струны и длиной обвитой части, которая должна быть на 18-20 мм короче, во избежание «наползания» обвивки на клангштабик или аграф при настройке. При работе на портативном станке для разметки рекомендуется не ставить каким-либо образом (например, с помощью маркёра или загибов) метки на самом керне, а использовать наклейки на ребре опоры, как это показано на фото ниже, потому что в ходе окончательного натяжения при дальнейшем удлинении керна метки на керне «поплывут», а метки на опоре останутся на месте. На фото расстояние между внутренними обрезами синих наклеек – это длина рабочего участка, а между внутренними обрезами левой синей и красной наклеек – длина обвивки.
Расклёпка участков керна под концевые замки обвивки
Керн расклёпывают внутрь габаритов обвивки на 25-30 мм (для двойной обвивки – на 40-50 мм). У красной метки расклёпку смещают влево на 3-4 мм. Во-первых, потому, что при окончательном натяжении керн ещё немного удлинится и этот промежуток уменьшится, а во-вторых, чтобы последние замковые витки обвивки слегка вышли за пределы расклёпанного участка и закрыли от взгляда расклёпанную часть.
Подготовка к окончательному натяжению керна
Перед окончательным натяжением керна между ним и кромкой опоры устанавливают два съёмных порожка, совместив их вершины с метками габаритов рабочего участка будущей струны.
Назначение этих порожков – передавать опоре колебания натянутого возбуждаемого щипками керна, превращая таким образом опору в резонатор, подобно тому, как штег фортепиано передаёт колебания деке, и тем самым обеспечивая возможность осуществлять акустический контроль величины натяжения керна по высоте производимого им музыкального тона.
Целесообразность и способы расчёта высоты тона керна
В литературе по технологиям фортепианостроения в теме по изготовлению обвитых струн пишут, что всех случаях керн перед навивкой должен быть натянут с усилием бóльшим, чем впоследствии готовая струна будет натянута в музыкальном инструменте. Объяснить это требование несложно. Если керн недотянуть, то затем, при бóльшем натяжении его уже в составе струны, он неизбежно дополнительно удлинится, отчего, во-первых, витки обвивки, ранее уложенные плотно друг к другу, разойдутся, причём неравномерно, что вызовет неравновесность погонных масс отдельных участков струны и, следовательно, несовпадение частот гармоник их обертонов, что образует «паразитные» внутренние биения (акустическую грязь) в звучании тона; во-вторых, керну неоткуда взять материал для удлинения, кроме как из самого себя, то есть удлиняясь, он становится тоньше, а имеющие меньшую упругость витки меди, внутри которых находится керн, практически сохраняют изначально заданный диаметр, следовательно, между ними (то есть обвивкой в виде плотного и неизменяемого по размерам «корсета» и внезапно «похудевшим» керном) неизбежно возникновение нарушения плотности контакта одного с другим, что также чревато иногда сразу же, а иногда со временем, снижением качества звучания струны вплоть до потери основного тона. Однако если же керн чрезмерно перетянуть, то, во-первых, в худшем случае, это чревато его обрывом, а во-вторых, в случае лучшем, перенапряжённый керн усиленно стремится втянуться внутрь «трубки», образованной из витков обвивки. И чаще всего при ослаблении натяжения с целью съёма изготовленной струны со станка ему это удаётся. И тогда происходит скольжение концевых замковых витков по расклёпанным участкам керна в начале и/или конце обвивки, причём с частичным или полным проворотом их вокруг керна (так как обвивка тоже напряжена и стремится раскрутиться), от чего до сих пор её удерживали только замки, и такая струна либо сразу, либо в процессе эксплуатации теряет необходимые акустические свойства.
Традиционно операторы струнонавивальных станков определяют величины натяжения кернов, «дёргая» их рукой, и тем самым ставя качество изготовляемых струн в прямую зависимость от их личного индивидуального опыта, чутья и везения. Но при таком способе «контроля» и у самого опытного оператора погрешности неизбежны, причём даже значительные. Именно поэтому даже на предприятиях с хорошо отлаженными производственными процессами немалое количество уже изготовленных обвитых струн выбраковывают. Во избежание этого в описании изобретения портативного станка изложен способ высокоточного акустического контроля величин натяжения кернов индивидуально для каждой из изготовляемых струн, который включает в себя производство расчётов этих величин и контроль натяжения кернов в точном соответствии с этими расчётами.
Для расчёта величин натяжения кернов и, соответственно, частот и наименований производимых ими тонов разработана специальная программа в редакторе Excel, интерфейс которой приведён на иллюстрации ниже и которая целиком «работает» под ОС Windows, а её верхняя часть (две таблицы на светло-зелёном фоне) также под ОС Android. Файл с этой программой входит в комплект станка, передаваемого приобретателю. В качестве примера в ячейках таблиц программы зафиксированы данные расчёта величины натяжения керна для производства обвитой струны
ми контроктавы отечественного пианино С-13. Правила пользования программой, которая работает в системе единиц измерения «сантиметр-грамм-секунда», состоят в следующем.
В белые ячейки самой верхней таблицы вводят исходные параметры будущей струны: длину (в сантиметрах!) рабочего участка будущей струны, частоту колебаний в герцах (эти вводимые параметры автоматически отразятся в белых ячейках таблички ниже), диаметр керна и диаметр первой и второй обвивок (тоже в сантиметрах!). Для экономии в действиях можно просуммировать диаметры первой и второй обвивок и вставить суммарный результат в ячейку диаметра навивки 1 или 2, без разницы; конечный результат от этого не изменится. Введя последнее значение, следует вывести курсор компьютерной мыши за пределы табличного поля и «кликнуть» левой кнопкой на любом сободном месте. Сразу же после этого в верхней голубой ячейке на светло-зелёном фоне появится расчётная величина натяжения этой струны в музыкальном инструменте в граммах (в нашем случае это 101423,4 грамма или, что то же самое, 101,4 килограмма), а в нижней голубой ячейке тоже на светло-зелёном фоне появится расчётная частота колебаний керна, натянутого с таким же усилием (в нашем случае это 158,6 Гц). В нижней таблице стандартных частот тонов (на светло-фиолетовом фоне) находят близкое к этой частоте значение в сторону повышения (это необходимо в расчёте на будущую релаксацию керна вновь изготовленной струны). В нашем случае это 164,8 Гц (в таблице соответствующая ячейка выделена). Проследив по строке влево, определяют, что это частота тона
ми, а по столбцу вверх – что это
ми малой октавы. Следовательно, керн, натянутый с таким же усилием, что и в музыкальном инструменте струна
ми контроктавы, должен при возбуждении давать тон
ми малой октавы.
Ещё проще находить частоты кернов по нижним таблицам на светло-фиолетовом фоне, для чего в компьютере необходимо включить разрешение на работу с макросами.
Для выполнения расчётов в таблице частот находят ячейку с частотой колебаний будущей струны (в нашем случае это
ми контроктавы, т. е. 41,2 Гц.) и «кликают» по ней левой кнопкой мыши. Тотчас эта же частота продублируется в ячейке под обозначением
f в нижней табличке в виде полоски. Затем последовательно вводят в соседние ячейки этой же таблички длину рабочего участка будущей струны (
L), только её общую толщину, то есть керн плюс все обвивки (
D струны) и, наконец, диаметр керна (
d керна). Все эти величины – в сантиметрах(!). Далее курсор выводят за пределы табличного поля и «кликают» левой кнопкой мыши на любом свободном месте. Затем наводят курсор на клавишу
«Найти частоту» и «кликают» на ней левой кнопкой мыши. Вследствие этого в ячейке нижней таблички под обозначением
f’ (искомая частота) появится значение частоты тона, который должен давать керн, натянутый с тем же усилием, что и будущая струна в музыкальном инструменте (в нашем случае это 164,81 Гц.), а в таблице частот тонов окажется выделенной ячейка с обозначением этой же частоты, благодаря чему появится возможность определить по горизонтали наименование тона керна, а по вертикали его октаву (в нашем случае это опять же
ми малой октавы).
Генераторы эталонного звучания тонов кернов
Для натяжения керна до высоты расчётного тона требуется сопоставить его на слух с эталонным звучанием. Эталонное звучание можно получить либо из любого надлежаще настроенного музыкального инструмента, либо с помощью гаджета с установленным на нём специальным приложением. Пример такого приложения («Perfect Piano») приведён на фото ниже.
Окончательное натяжение керна перед навивкой
Окончательное натяжение керна перед навивкой осуществляют так же, как и предварительное, но только на втором опорно-силовом агрегате, т е. одним ключом 14 придерживают наконечник натяжителя от проворота, а другим таким же вращают шпиндель. При этом время от времени возбуждают щипками натягиваемый керн и на слух сопоставляют производимый им тон с эталонным. В момент образования между ними унисона натяжение заканчивают и в обязательном порядке (!!!) фиксируют положение наконечника натяжителя контргайкой с помощью ключа 10. Затем съёмные порожки убирают и керн тщательно обезжиривают. Теперь он полностью готов к навивке.
(Конец фрагмента инструкции)
В завершение, уважаемые коллеги, приглашаю вас обсудить вышеизложенное, готов, если появится необходимость, дать пояснения и внести уточнения, а главное, если кого-то способ акустического контроля заинтересовал, поделиться файлом вышеописанного приложения по расчётам величин натяжения кернов.