Аннотация: Принцип и способ нейтрализации деформирующего воздействия натянутых струн на корпус скрипки
Длительное воздействие натянутых струн, сила которого достигает 50 кг, приводя корпус скрипки в напряженное состояние, может вызвать деформации, превышающие пределы упругости корпуса, что вызывает деформацию корпуса и негативно отражается на звучании инструмента и его внешнем виде.
Как отмечено в [1], у скрипки, как механической конструкции натяжение струн действует на корпус в двух направлениях. Натяжение между верхним и нижним порожками создаёт силу сжатия корпуса в продольном направлении, а перегиб струн через подставку - силу давления в поперечном направлении.
Рассмотрим более подробно картину распределения сил натяжения струн, воздействующих на корпус скрипки. Силу натяжения струн Р в области перегиба струн на подставке можно разложить на две составляющих Р1 и Р2, воздействующих на подставку в двух взаимно перпендикулярных направлениях (см. Фиг. 1.). Р1 это сила давления на подставку, а через нее на корпус скрипки в поперечном направлении. Сила Р2, действующая на верхний конец подставки вдоль корпуса скрипки, уравновешивается силой Р3, действующей на подставку в противоположном направлении, при условии равенства углов между подставкой и струнами с обеих сторон от подставки.
В области клоцев силу натяжения струн Р можно представить как сумму составляющих Р4, Р5 и Р4', Р5'. Силы Р4, Р4' действуют перпендикулярно корпусу скрипки, а силы Р5, Р5' сжимают корпус скрипки в продольном направлении. При строго перпендикулярной к корпусу установке подставки и при равенстве углов наклона струн по отношению к корпусу в области верхнего и нижнего клоцев силы Р4, Р1 и Р4', а так же Р5, Р5' равны по величине. Но в общем случае они могут быть и различными.
Разберем более подробно деформирующие воздействия поперечных составляющих Р4, Р1 и Р4' и продольных Р5, Р5' на корпус скрипки, и для большей наглядности будем рассматривать эти воздействия и вызываемые ими деформации корпуса по отдельности.
Сила давления подставки на верхнюю деку - Р1, частично передается посредством душки и на нижнюю деку. Это давление подставки стремится выгнуть обе деки вниз (рис. 2.). Силы Р4 и Р4', действуя на концы дек, еще более усиливают эту деформацию. При этом верхняя дека будет уплощаться, а нижняя - изгибаться вниз.
Силы сжатия Р5, Р5' оказывают сжимающее действие на верхнюю деку и растягивающее действие на нижнюю деку. Это действие струн передается на корпус через гриф, нижний порожек, верхний и нижний клоцы, и изгибает корпус вверх (Рис. 3.).
То есть, под действием продольных и поперечных сил корпус скрипки деформируется в противоположных направлениях. Разумеется, это чрезвычайно упрощенное описание деформаций корпуса скрипки при натяжении струн дает только приближенную, качественную картину. Определение детальной картины распределения напряжений и деформаций в корпусе скрипки задача сложная, так как связана с очень большим количеством переменных величин. Однако такой упрощенный теоретический подход позволяет сделать очень важный для практики вывод, а именно, можно так подобрать соотношение продольных и поперечных сил, что их результирующее воздействие будет деформировать корпус скрипки минимальным образом.
Распределение сил по этим направлениям зависит от угла перегиба струны на подставке, который, в свою очередь, определяется соотношением высот порожков и подставки и углом наклона грифа инструмента к корпусу. Силы сжатия корпуса скрипки в продольном направлении по-разному действует на корпус в зависимости от высоты струн, так как высота струн является плечом действия этих сил.
Разберем подробнее, какие параметры элементов скрипки влияют на величину этих разнонаправленных деформирующих воздействий.
Сила давления подставки зависит от угла перегиба струн над ней, который определяется соотношением высот подставки и порожка и углом наклона грифа. Увеличивая высоту подставки, мы увеличиваем это давление, уменьшая ее высоту, уменьшаем и давление.
Следовательно, если корпус скрипки после натяжения струн деформируется вниз, то это значит, что давление подставки чересчур большое, и необходимо уменьшить его путем уменьшения высоты подставки. Если корпус скрипки деформируется вверх, то давление подставки недостаточно, и надо его увеличить путем увеличения высоты подставки.
Влиять на направление и величину деформации можно и другим путем - высотой расположения струн над корпусом, так как высота расположения струн над верхним и нижним клоцами является плечом действия сил. Расположение струн над корпусом регулируется наклоном грифа и высотой нижнего порожка.
Если корпус деформируется вверх, то это значит, что это воздействие струн велико, и необходимо уменьшить его путем уменьшения высоты расположения струн над верхним и нижним клоцами. Это достигается уменьшением высоты нижнего порожка и увеличением угла наклона грифа относительно корпуса. Если деформация корпуса направлена вниз, то это значит, что действие струн на корпус недостаточное, и мы увеличиваем его путем увеличения высоты расположения струн над клоцами увеличением высоты нижнего порожка и уменьшением угла наклона грифа относительно корпуса скрипки.
Таким образом, варьируя величину этих противоположных по действию деформирующих сил путем изменения параметров подставки, нижнего порожка и грифа можно добиться отсутствия деформации корпуса и оптимального звучания инструмента.
Следует отметить, что скрипичные мастера выбирают эти параметры из своего опыта и интуиции. Существуют рекомендуемые мастерами диапазоны их значений. Так, В. Стахов [1] определяет угол перегиба в 150 - 155º, при высоте накладки грифа над верхней декой 20 мм. Высота подставки у разных мастеров варьируется в диапазоне 30 - 35 мм, высота струн над грифом от 2,5 до 4,75 мм [2]. Разумеется, что правильный выбор конкретных параметров - чрезвычайно сложная задача для начинающего мастера и без правильного понимания значения монтировки теряется и ее смысл.
Автором данной статьи предложено приспособление для выявления величины и направления деформаций корпуса, которое позволяет упростить монтировку смычкового музыкального инструмента (Рис. 4.). Приспособление состоит из двух струбцин, закрепляемых на корпусе скрипки в областях верхнего и нижнего клоцев. Каждая струбцина выполнена с двумя рычагами по обе стороны от скрипки. Между концами рычагов струбцин с обеих сторон от корпуса скрипки натянуты две струны, которые настраиваются в унисон. Струбцина, закрепляемая в области верхнего клоца, имеет также третий рычаг, на момент монтировки выполняющий функцию грифа и шарнирно прикрепленный к основанию струбцины с возможностью изменения угла его наклона к корпусу скрипки и с возможностью его жесткой фиксации. По центру в основании обеих струбцин выполнены окна для скрипичных струн. Данное устройство запатентовано.
Если корпус не деформируется при натяжении скрипичных струн, то частота колебаний струн, натянутых между рычагами, будет одинаковой. Если деформация появилась, то частота струн будет различной: при снижении частоты звучания нижней струны относительно верхней, деформация корпуса направлена вниз, а при снижении частоты верхней струны деформация корпуса направлена вверх.
После устранения деформации корпуса путем изменения параметров подставки, нижнего порожка и грифа, струбцина с временным грифом используется как шаблон для установки постоянного грифа.
Понятно, что вариантов монтировки (то есть соответственно подобранных параметров подставки, нижнего порожка и угла наклона грифа), при которых не будет происходить указанных деформаций корпуса, может быть неограниченное количество, а по какому принципу выбрать из них наилучший, обеспечивающий гармоничное звучание скрипки, а так же других инструментов скрипичной группы, будет рассказано в следующей статье.
Рис.1.
Рис.2, 3.
Рис.4.
Литература:
1. Стахов В. Творчество скрипичного мастера. Л.: Музыка, 1998 г.
2. Витачек Е.Ф. Очерки по истории изготовления смычковых инструментов. М.: Музыка, 1964 г.
![[]](/img/d/nasheobosnowanienaklonnogoraspolozhenienizhnegoporozhkaugitary/statxjaodeformacijah/1.jpg)
Рис.2, 3.
![[]](/img/d/nasheobosnowanienaklonnogoraspolozhenienizhnegoporozhkaugitary/statxjaodeformacijah/2.jpg)
Рис.4.
![[]](/img/d/nasheobosnowanienaklonnogoraspolozhenienizhnegoporozhkaugitary/statxjaodeformacijah/3.jpg)