Рупор. Теория, расчет.

[Unstopable1212]

Доброго времени суток, уважаемые любители автозвука! Сегодня я хотел бы представить вашему вниманию всю информацию по расчету и моделированию рупорных сабвуферов, найденную мной на просторах Интернета. У данного акустического оформления масса плюсов одним их которых является чудовищный КПД до 50%. При этом минус всего один, но он перечеркивает все имеющиеся плюсы - это размер, но об этом ниже. Сразу уточню, что речь будет вестись исключительно о расчете экспоненциального обратно нагруженного рупора. Здесь я постараюсь представить все в простой и понятной форме, а получилось или нет судить вам. Итак начнем.

Рупор - это акустический трансформатор, преобразовывающий акустическую энергию высокого давления и низкой колебательной скорости в районе горловины в низкое давление и высокую скорость в раструбе. Кроме этого рупор по сути является полосовым фильтром так как имеет нижнюю и верхнюю частоту среза. Схема рупора:

Из данной схемы мы видим, что для построения рупора нам нужно рассчитать следующие параметры: объем предрупорной камеры, площадь горла рупора, площадь устья рупора и длину рупора.

Начнем с предрупорной камеры. Она предназначена для согласования динамика с рупором, а также является акустическим фильтром высоких частот. Объем рассчитывается по следующей формуле:

где Sг - площадь горла, Fh - верхняя частота среза.

На практике же объем данной камеры часто диктуется размером задней части динамика

Здесь я немного нарушил последовательность и предыдущей формуле появилась одна неизвестная - площадь горла рупора. Рассчитывается по следующей формуле:

Сразу замечу, что данная формула даст вам минимальную площадь горла для определенного динамика, на практике же для узкогорлого рупора можно использовать горло площадью от 30 до 80% от площади диффузора. От площади горла напрямую зависит демпфирование динамика, а также длина рупора(это будет видно из формулы длины), поэтому, чтобы сделать рупор чуть компактнее я рекомендую умножить полученное значение на 1,5. Это позволит значительно укоротить рупор, но немного уменьшит КПД.

Следующим на нужно рассчитать площадь устья. Вот формула:

где Fc - нижняя частота среза(настройка). Здесь вроде все понятно переходим к расчету длины рупора:

где m - коэффициент расширения рупора. Из формулы видно, что именно изменяя площадь горла мы влияем на длину рупора, потому что все остальные параметры фиксированы для определенной частоты настройки.

Теперь остановимся поподробнее на коэффициенте расширения. Это очень важный параметр, т.к. от него ЗАВИСИТ НАСТРОЙКА РУПОРА. Считается по следующей формуле:

В данном случае рупор этим кардинально отличается от ЧВ, где настройка определяется исключительно длиной трубы. Опять же эффект ЧВ в обратно нагруженном рупоре также присутствует, т.к. длина рупора получается немаленькая.

И в завершение расчетов нам понадобится еще одна формула, а именно выражение описывающее изменение площади рупора от горла до устья:

где L - расстояние от горла рупора.

Для того чтобы сильно не заморачиваться с бумажными расчетами я сделал лист в Excel для упрощения данного процесса.

https://drive.google.com/file/d/0B8wWg7KI8JAZenBWNll5aUxjY2s/view?usp=sharing

На первом листе вбиваем площадь горла и та муже смотрим длину рупора и площадь устья. На втором листе можно вбить площадь горла и нужный коэффициент расширения и получить посантиметровое расширение рупора от горла к устью.

Хотелось бы сказать пару слов про небезызвестный Horneresp. Данная программа предназначена скорее не для расчета, а для моделирования рупоров. Полученные расчеты мы уже можем вбить в нее вместе с параметрами имеющегося динамика и посмотреть, что примерно будет на выходе. Хотя результат в программе будет справедлив лишь для прямого рупора, свернутые рупора на данный момент не подвергаются адекватному математическому моделированию. Нам же Horneresp поможет в следующем. После расчета(особенно на низкую настройку) мы получаем просто огромные рупора(вот он и всплыл главный недостаток) как же с этим бороться? Есть лишь один способ - обрезать рупор со стороны устья. При этом нужно помнить, что каждый отрезанный сантиметр уменьшает КПД рупора, а при значительном уменьшении и вовсе убивает рупор, превращая его сначала в подобие ЧВ, а при большем обрезе в типичный фазоинвертор. Обрезая рупор, прогоняйте его в Hornrespe, до тех пор пока "рупорная" АЧХ не начнет кардинально видоизменяться.

Чисто для эксперимента собрал себе рупорный саб, вот он:

Внутри выглядит следующим образом:

Звук похож на ЧВ, но без размазанности, четкий, напористый бас с сильным панчем. Данный экспонат настроен довольно высоко - 45 Гц, но не обрезан практически. Это опять же не обратно нагруженный рупор, а с компрессионной камерой, по сути ЗЯ нагруженный на рупор.

Вот вроде бы и все, чем хотел поделиться по рупорам, дал, так сказать, пищу для размышлений. Если возникнут вопросы - смело задавайте, по возможности попытаюсь на них ответить.

[deepreykztz]

Это дальнобойное про-оформление.В машине оно мало эффективно,хотя если машина -икарус "гармошка",то вполне.

[Unstopable1212]

Это дальнобойное про-оформление.В машине оно мало эффективно,хотя если машина -икарус "гармошка",то вполне.

Это понятное дело. Просто привел пример из жизни, что сам делал. Если уж на то пошло, рупор вообще в машину запихнуть проблематично. Просто нашел на форуме тему по рупорам, а там практически ничего нет по расчету и решил немного исправить ситуацию

[CheZeT]

а как обстоит вопрос с "горблением?" Не в даваясь в подробности, Как заставить рупор горбить максимально?

[Yauhen]

Схема не совсем от этого рупора. По факту должно быть что-то вроде:

 

 

И первая "лопата", которая прямо перед динамиком (на последнем рисунке короба), формирует немного странное сечение.

После неё всё уже как бы нормально.

 

 

_

[Федюньчик]

Не в даваясь в подробности' date=' Как заставить рупор горбить максимально?[/quote']

Предположу, что надо много пилить, чтобы самому понять. Тут рупор вряд ли кто пилил работающий на горб, а если и пилили, то по звуку он вряд ли отличим от ФИ Чисто моё мнение

[CheZeT]

Предположу, что надо много пилить, чтобы самому понять. Тут рупор вряд ли кто пилил работающий на горб, а если и пилили, то по звуку он вряд ли отличим от ФИ Чисто моё мнение

 

Много пилить это самый верный способ.

По звуку вообще пофиг как он будет. Если рассматривать рупор в боевой системе

[Федюньчик]

По звуку вообще пофиг как он будет.

Может и будет работать в машинах, где частота 50+ Гц, там хотя бы длина рупора около 2 метров, а тем у кого частота около 40 - это нереально много шкафов надо потратить на создание работающей боевой системы

[Unstopable1212]

а как обстоит вопрос с "горблением?" Не в даваясь в подробности, Как заставить рупор горбить максимально?

По сути, обратно нагруженный рупор будет горбить на частоте, где проявится эффект четвертьволновика, но на самом деле необрезанный рупор в каком бы то ни было "горблении" не нуждается, т.к. КПД достаточно высок.

[Unstopable1212]

В конце рупор просто для примера привел, какой сам делал, а схема приведена для обратно нагруженного рупора. Первая секция перед динамиком - это предрупорная камера. Как то так

[Федюньчик]

А сравнивал по цифрам в Дб результат, ФИ против рупора? Кто кому везёт?

[Unstopable1212]

А сравнивал по цифрам в Дб результат, ФИ против рупора? Кто кому везёт?

Честно говоря, замерить даже нечем:sorry:. При одинаковой подводимой мощности рупор в любом случае должен выдавить больше ФИ из-за повышенной чувствительности. Опять же как это чудище поведет себя в авто я не берусь предсказать на 100%, нужно обязательно хоть какой-нибудь рупор более-менее необрезанный засунуть в авто и сделать замер, а потом уже решать, что делать дальше. У меня в наличие пока лишь тот, что на фото, его запихнуть можно только в универсал, пока такой возможности нет, но если будет интерес к теме к весне возможно сделаю эксперимент. Самому очень интересно

[Yauhen]

50% КПД, по-любому перебор. Это более чем +20 дБ прибавка по уровню звукового давления.

 

 

_

[Unstopable1212]

50% КПД, по-любому перебор. Это более чем +20 дБ прибавка по уровню звукового давления.

 

 

_

Я это не сам придумал, вроде как Клипш получал что-то в этом районе. На русском мало инфы.:pardon:

[Василий Папко]

Так какой лучше обратно нагруженный или с компрессионной камерой?