Рупоры цилиндрического фронта волны Ю-78.95.001 и Ю-48.80.001

Изображение рупора Ю-78.95.001 с головкой 1А-17 из [2]

Высокочастотные рупоры цилиндрического фронта волны (жарг. "губастый рупор", по внешнему виду) с заводскими шифрами Ю-78.95.001 и Ю-48.80.001 разработаны НИКФИ для унифицированной кинотеатральной звуковоспроизводящей аппаратуры "Звук" и выпускались с 1967 г. на ЛОМО и Кинап-Самарканд [1]. Рупор типа Ю-78.95.001 предназначен для использования с высокочастотной головкой 1А-17, затем до начала 1990-х годов использовался с головками типа 1А-20 и 1А-22. Более крупный рупор Ю-48.80.001 рассчитан на работу с двумя головками 1А-16 через V-образную горловину-переходник. Эти рупоры пришли на смену рупоров с акустической линзой как более простые в производстве и превосходящие по характеристикам. Методика расчета и конструкция предложены И. Храбан [2].

Форма рупора определяет его широкую диаграмму направленности по горизонтали для охвата боковых зрительских мест и узкую диаграмму направленности по вертикали, что позволяет снизить потери энергии и уменьшить паразитные отражения от потолка зала, ухудшающие разборчивость.

Рупоры отливались из алюминиевого сплава. Согласно [2] готовилось также изготовление этих рупоров прессованием из пластмассы в виде двух склеиваемых половин, однако судя по отсутствию фотографий таких рупоров, реализовано это, вероятно, не было.

В таблице приведены характеристики рупоров из [1].

История разработки рупора цилиндрического фронта волны приводится в [3]:

Длительное время для получения нужной широкой диаграммы направленности высокочастотных излучателей в громкоговорителях применялись многоячейковые рупоры. Количество ячеек в вертикальной и горизонтальной плоскостях диктовалось нужными углами раскрытия характеристик направленности и доходило до 12-15 (3х4, 3х5). Шагом вперед по сравнению с громоздкими многоячейковыми рупорами явились акустические цилиндрические и сферические рассеивающие линзы. В отечественной кинопромышленности были внедрены акустические линзы с переменным показателем преломления, предложенные в 1953 г. Б. Белкиным [4] и разработанные лабораторией звуковоспроизведения НИКФИ. Однако несмотря на упрощение по сравнению с многоячейковыми рупорами, в технологическом отношении акустические линзы все же довольно сложны. Поэтому актуальными остались поиски путей создания еще более простого высокочастотного рупора с достаточно широкими характеристиками направленности без применения специальных рассеивающих устройств.

Поискам новой формы рупора помогли исследования, проведенные Рёшем, показавшим, что, вопреки установившемуся мнению, фронт волны в экспоненциальном рупоре не является плоским. Он сохраняется плоским только до сечений, диаметр которых не превосходит 1/20 диаметра выходного отверстия рупора; далее фронт волны становится шаровым с примерно постоянным радиусом, величина которого пропорциональна длине звуковой волны, соответствующей критической частоте рупора. В отличие от решений, описанных в работах Шмидта [5], мы исходили из необходимости реализовать указанный эффект прежде всего в горизонтальной плоскости и ввести такие упрощения в конструкцию рупора, которые не оказывали бы существенного влияния на характеристики направленности его в вертикальной плоскости, пределе допускалась возможность получения цилиндрического волнового фронта в устье рупора, что соответствовало бы обычному рупору с рассеивающей цилиндрической линзой с переменным показателем преломления.

Рупор, удовлетворяющий требованиям, имеет две особенности:
1) профиль осевого сечения рупора горизонтальной плоскостью представляет собою сектор с углом α;
2) профиль сечения рупора вертикальной плоскостью криволинейный.

Вид этой кривой определяется, во-первых, выбранной формой сечения рупора горизонтальной плоскостью, а во-вторых, законом изменения площадей сечений рупора вдоль его оси. Начиная с некоторого расстояния от горла, у данного рупора по экспоненциальному закону возрастают не площади плоских перпендикулярных оси сечений, как в обычном экспоненциальном рупоре, а площади концентрических цилиндрических сечений, также нормальных к его оси. Вследствие этого мы и назвали этот рупор цилиндрическим. Расчет такого рупора сводится к нахождению профиля сечения рупора вертикальной плоскостью.

Сравнительные характеристики направленности рупора с линзой ВЧ-звена громкоговорителя 30А-15 и нового рупора снимались на открытом воздухе путем подачи 1/3-октавных полос розового шума. Микрофон находился на расстоянии 4 м [3].

Из таблицы видно, что новый рупор превосходит рупор с линзой по стабильности угла раскрытия диаграммы направленности. В реверберационной камере НИКФИ произведены сравнительные измерения акустической мощности, показавшие одинаковый к.п.д. нового рупора и рупора с линзой. При сравнительном прослушивании громкоговорителя 30А-15 с двумя типами рупоров различия в звучании экспертами не замечались. Полученные результаты исследований цилиндрического рупора показали, что он с успехом заменяет линзовый рупор. Новый рупор не только значительно упрощает отливку изделия, но и дает экономию металла (более 1 кг на каждый рупор). Разработанный цилиндрический экспоненциальный рупор применен в громкоговорителях унифицированного ряда кинотеатральной аппаратуры "Звук" [3].

• [1] И. Храбан. Высокочастотные рупоры двухполосных громкоговорителей аппаратуры "Звук" // Журнал "Киномеханик" 1967 №9, стр. 32.
• [2] И. М. Болотников. Громкоговорители (Библиотека киномеханика). М.: Искусство, 1971.
• [3] И. М. Болотников, И. А. Храбан. Цилиндрический экспоненциальный рупор // Техника кино и телевидения 1968 №3, стр. 20-23.
• [4] Б. Белкин. Звуковая рассеивающая линза с переменным показателем преломления. // Труды комиссии по акустике, сб. 8, 1955.
• [5] H. Schmidt. Über eine neuartige. Lautsprecherkombination, Funk und Ton, 1950, 4, Nr. 5.