Устройство для возбуждения звука
Полезная модель относится к акустике и может быть использована для колоколов в колокольнях. Задачей полезной модели является повышение длительности и чистоты звучания гармонического аккорда колокола малой октавы, составляющей гармонический мажорный аккорд до, ми, соль, до. Технический результат достигается тем, что в устройстве для возбуждения звука, содержащем корпус колокола и язык с бойком, причем нижняя часть языка имеет противовес, внутренняя поверхность корпуса колокола имеет синусоидальную форму, выполненную в пределах 0,043-0,127 внутренней высоты от нижнего основания колокола.
Полезная модель относится к акустике и может быть использована для колоколов в колокольнях.
Известна конструкции колокола, язык которого выполнен с бойком
(Патент US, №3941082, G 10 К 1/06, 1976).
Недостатком известного устройства является невозможность реализации трех гармоник одинакового уровня звукового давления.
Наиболее близким по выполнению является устройство для возбуждения звука, содержащее корпус колокола и язык с бойком, причем язык выполнен регулируемым и фиксируемым по длине с расчетным противовесом (Патент RU, №2115959, G 10 K 1/28, 1996).
Недостатком известной конструкции колокола является разный уровень звучания с выделением преимущественно одной гармоники.
Задачей полезной модели является повышение длительности и чистоты звучания гармонического аккорда колокола малой октавы от 3/4 (в интервале 250-350 Гц) до целой октавы (в интервале 250-500 Гц), составляющей аккорд до, ми, соль, до.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для возбуждения звука, содержащем корпус колокола и язык с бойком, причем нижняя часть языка имеет противовес, внутренняя поверхность корпуса колокола имеет синусоидальную форму, выполненную в пределах 0,043-0,127 внутренней высоты от нижнего основания колокола.
На фиг.1 представлена конструкция устройства для возбуждения звука. На фиг.2 представлен график зависимости уровня звукового давления L (Дб) от частоты звучания f (Гц) колокола.
На фиг.3 представлен график зависимости уровня звукового давления L (Дб) от частоты звучания f (Гц) для колокола с внутренней поверхностью корпуса, выполненной по синусоидальной форме в пределах 0,043-0,127 внутренней высоты от нижнего основания колокола.
Устройство для возбуждения звука содержит корпус колокола 1, внутренняя поверхность которого имеет синусоидальный профиль 2, выполненный в пределах 0,043-0,127 внутренней высоты от нижнего основания колокола, язык колокола 3 с бойком 4 произвольной формы (шар, цилиндр), причем нижняя часть языка снабжена дополнительной массой - противовесом 5.
Данная конструкция колокола позволяет при ударе языка 3 о корпус колокола 1 излучать гармонический аккорд малой октавы более длительного и чистого звучания мажорного гармонического аккорда до, ми, соль, до.
Зависимость уровня звукового давления от частот L=1(f) представлена графически на фиг.2, где где L - уровень звукового давления (в децибелах); f1=250 Гц - частота звучания ноты «до»), f2=268 Гц - частота звучания ноты «ми», f3=350 Гц - частота звучания ноты «соль», время звучания аккорда 1 секунда.
Частота звучания каждой ноты аккорда находится в следующей зависимости (формула Фенклера):
где S - толщина колокола;
R i - внутренний радиус поверхности колокола в i-том сечении;
В - коэффициент скорости колебаний колокола в зависимости от материала и высоты расположения массы, излучающей звук.
Из этого следует, что частота звучания каждой ноты аккорда находится в зависимости от толщины колокола и внутреннего радиуса поверхности колокола.
В ударном месте, где звучит основной тон гармоники радиус изменяется по синусоиде 
. Звук, отражаясь от поверхности синусоидального профиля за счет изменения амплитуды колебаний обеспечивает частоту звучания полного гармонического аккорда от 250 Гц до 500 Гц (фиг.3).
От нижнего основания колокола до 0,043 внутренней высоты нижнего основания колокола, профиль внутренней поверхности выполнен по прямой линии, поэтому изменить профиль на синусоидальный можно только в том месте, где внутренняя поверхность изменяется по кривой и находится ударное место, т.е. в интервале от 0,043 до 0,127 внутренней высоты нижнего основания колокола. В этом интервале площадь сечения боковой поверхности не изменится, а с изменением профиля по синусоиде расширяются амплитудные колебания гармоники от 3/4 октавы до целой октавы.
Устройство для возбуждения звука работает следующим образом. Звонарь при помощи тяги (не показана) приводит в движение нижнюю часть языка 3, которая в свою очередь соударяется бойком 4 с корпусом колокола 1.
Устройство для возбуждения звука, содержащее корпус колокола и язык с бойком, причем нижняя часть языка имеет противовес, отличающееся тем, что внутренняя поверхность корпуса колокола имеет синусоидальную форму, выполненную в пределах 0,043-0,127 от нижнего основания внутренней высоты колокола.
