Глава 4

происходить предварительная регулировка клавишного механизма;

обычно изначально устанавливается расстояние между молоточ-

ком и струной примерно 45-47 мм [2].

Следует отметить, что поскольку основные элементы клавишно-

го механизма сделаны из древесины и войлока, то его свойства

существенно зависят от изменения влажности и температуры.

Кроме того, при работе клавишного механизма создается неко-

торый шум; он влияет на тембр инструмента и придает ему осо-

бый колорит (что играет определенную роль при идентификации

инструмента).

Молоточек является одной из основных действующих частей

клавишного механизма. Форма, структура и физические особенно-

сти головки молоточка оказывают большое влияние на громкость

и тембр получаемого звука.

В современных фортепиано применяются молоточки, деревянная

головка которых (керн) обтянута прессованным войлоком высокой

степени жесткости (так называемый «молоточковый фильц» —

рис. 4.3.45).

Акустические свойства молоточка определяются формой его

ударной части, массой и жесткостью молоточковой головки:

— под ударной частью условно понимается область по пери-

метру от центра шириной 10-15 мм в басовом и 3-5 мм в дискан-

товом регистре инструмента. По мере повышения звука радиус

полукруглой части головки (а, следовательно, и ширина ударной

части) прогрессивно уменьшается. Из двух возможных конструк-

ций, представленных на рис. 4.3.45, вторая геометрическая фор-

ма позволяет получить меньший радиус ударной части при сохра-

нении массы молоточка, а чем меньше радиус ударной части (т. е.

чем меньше площадь соприкосновения молоточка со струной), тем

острее получается удар по струне и тем более ярким становится

звук [59, 63];

— масса головки молоточков в роялях меняется примерно от

10 г в басовом до 3,8 г в дискантовом регистре. С точки зрения по-

вышения КПД клавишного механизма (следовательно, и увели-

чения передачи энергии от клавиши к струне) массу молоточка

(M ) полезно увеличивать по сравнению с массой остального

(L

(L

механизма (M1), поскольку КПД пропорцио-

нален отношению этих масс [11]:

ШД~Мм/(Мм + M1)

Рис. 4.3.45. Форма

молоточков

Однако с ростом массы молоточка рас-

тет время соприкосновения его со струной;

кроме того, увеличиваются силы, действую-

щие на рычаги клавишного механизма, что

требует соответствующего увеличения его

жесткости, а это в свою очередь влияет

Акустика музыкальных инструментов. Акустика речи и пения

325

на скорость молоточка при подлете к струне. Для повышения эффек-

тивности необходимо также увеличивать разницу в скорости между

подлетом молоточка к струне (V0) и его отлетом (Vk), т. к. КПД про-

порционален отношению квадратов этих скоростей

КПД ~ (V02 - V2)/V02

Таким образом, с точки зрения повышения эффективности нуж-

но найти компромисс между двумя противоречивыми требования-

ми: увеличением массы молоточка по сравнению с массой клавиш-

ного механизма и обеспечением его максимальной скорости при

подлете к струне. Как показали измерения в концертных роялях,

при сильных ударах (/) скорость молоточка V0 достигает 5 м/с

(18 км/час). Для обеспечения такой скорости и используются моло-

точки с указанной выше массой;

— жесткость — важнейший параметр, влияющий на акусти-

ческие характеристики; малая жесткость молоточка делает звук

фортепиано глухим, слабым и бедным высокими обертонами;

завышение жесткости делает звук слишком резким, металличе-

ским. Пример изменения спектра для тона С4 с молоточками раз-

ных жесткостей показан на рис. 4.3.46. Жесткость молоточка зави-

сит от толщины и плотности войлока, его модуля упругости,

коэффициента сжатия, однородности структуры и др., а также

формы ударной части. Толщина и объемная плотность войлока на

головках молоточков плавно изменяются от басовой части (16-

30 мм, 0,4-0,5 г/см3) к дискантовой (4-10 мм, 0,52-0,7 г/см3).

Следует отметить также, что жесткость молоточковой головки не-

линейна, т. е. деформация сжатия головки не пропорциональна ве-

личине приложенной силы. Это имеет большое значение для обес-

печения качества звучания фортепиано (подробнее об этом будет

сказано дальше [2, 59, 60]).

Процесс соударения молоточка со струной определяется ме-

стом удара, скоростью молоточка при подлете к струне, временем

соприкосновения, физико-механическими параметрами струны

и молоточка и т. д.

Р,дЬ

Рис. 4.3.46. Спектр звука С4 с молоточками разной жесткости

326