Калькулятор объема сабвуфера

Объём корпуса – ключевой параметр при постройке сабвуфера. Динамик с неправильным объёмом звучит плохо: бас превращается в гудение или, наоборот, становится почти неслышным. Именно поэтому расчёт объёма короба начинают до того, как вырезать первую деталь.

Калькулятор выше позволяет рассчитать оптимальный объём по параметрам Тиля-Смолла вашего динамика. Ниже – подробное объяснение того, как работает расчёт и как выбрать тип корпуса.

Параметры Тиля-Смолла: что вводить в калькулятор

Параметры Тиля-Смолла – это набор характеристик, которые описывают поведение динамика в корпусе. Большинство производителей указывают их в документации на сабвуфер. Если документация утеряна, параметры можно найти на сайте производителя или измерить самостоятельно с помощью специального оборудования.

Резонансная частота (Fs)

Частота собственного резонанса динамика без корпуса, измеряется в герцах. Чем ниже Fs, тем глубже бас способен воспроизвести динамик. Для сабвуферов типичное значение – 20–50 Гц. Динамик с Fs ниже 30 Гц считается подходящим для глубокого баса.

Общая добротность (Qts)

Параметр, который показывает, насколько динамик склонен к резонансу. Вычисляется по формуле Qts = (Qes × Qms) / (Qes + Qms), где Qes – электрическая добротность, Qms – механическая. Для сабвуферов:

• Qts < 0,3 – динамик подходит для фазоинвертора
• Qts 0,3–0,5 – универсальный выбор
• Qts > 0,5 – лучше работает в закрытом ящике

Эквивалентный объём (Vas)

Объём воздуха, который обладает такой же жёсткостью подвеса, как и сам динамик. Измеряется в литрах. Чем больше Vas, тем больший корпус нужен динамику для нормальной работы. Это не прямой показатель – Vas используют в формулах для расчёта.

Формулы расчёта объёма

Калькулятор использует упрощённые формулы, которые дают хороший результат для большинства динамиков общего назначения.

Оптимальный объём закрытого ящика

Для расчёта применяют коэффициент альфа (α), который зависит от параметров динамика:

α = 1,44 × (Vas / Vb), где Vb – искомый объём корпуса.

Чтобы найти Vb, сначала вычисляют параметр Qtc (желаемая добротность системы):

Qtc = Qts × √(1 + Vas/Vb)

Для большинства сабвуферов оптимальное значение Qtc лежит в диапазоне 0,7–1,0. Подставляя желаемое Qtc в формулу, получают искомый объём.

Альтернативный подход – эмпирическая формула для объёма закрытого ящика:

Vb = Vas / k

где k – коэффициент, зависящий от Qts:

Объём фазоинвертора

Фазоинвертор требует большего объёма, чем закрытый ящик для того же динамика. Приблизительная формула:

Vb(ФИ) ≈ Vas × 1,5

Точный расчёт учитывает настройку порта и желаемую частоту настройки. Порт настраивают на частоту в диапазоне 25–45 Гц в зависимости от параметров динамика.

Как выбрать тип корпуса

Закрытый ящик

Простейший вариант – герметичный корпус без отверстий. Преимущества:

• Простота изготовления – минимум расчётов, достаточно выдержать объём
• Надёжность – нет проблем с настройкой порта
• Контроль баса – быстрая и точная атака, плотный низ
• Компактность – требует меньше объёма, чем фазоинвертор

Недостатки:

• Меньшая отдача на низах по сравнению с фазоинвертором
• КПД системы ниже примерно на 3 дБ
• Требует более мощного усилителя для той же громкости

Закрытый ящик подходит для динамиков с высокой добротностью (Qts > 0,5), для установки в ограниченном пространстве, для тех, кто ценит точность звука над максимальной громкостью.

Фазоинвертор

Корпус с отверстием (портом), который излучает звук в противофазе с тыльной стороной динамика. Преимущества:

• Более высокая отдача – прирост громкости до 6 дБ на частоте настройки
• Лучшее воспроизведение глубокого баса
• Возможность настройки характера звука через длину и площадь порта

Недостатки:

• Сложнее в расчёте и изготовлении
• Порт вносит искажения при высоком уровне сигнала
• Требует точного расчёта – ошибка в объёме или настройке порта ухудшает звук
• Большие размеры корпуса

Фазоинвертор оптимален для динамиков с низкой добротностью (Qts < 0,35) и для тех, кто хочет максимальную громкость в автомобиле.

Bandpass (бандпасс)

Корпус с двумя камерами, где динамик находится между ними. Звук выходит только через порт. Это наиболее сложный тип, требующий точных расчётов. Преимущества – высокая отдача и возможность формирования определённого характера баса. Недостатки – габариты, сложность и критичность к точности изготовления.

Практические ориентиры по объёму

Если параметры динамика неизвестны, можно использовать усреднённые значения в зависимости от диаметра динамика. Это не заменяет точного расчёта, но помогает на этапе планирования.

Объём для разных диаметров динамиков

Значения указаны для динамиков с типичными параметрами. Конкретная модель может требовать существенно других значений.

Внутренний или внешний объём?

В калькуляторе и таблицах указывается внутренний объём корпуса. При распиле материала учитывают толщину стенок. Если корпус изготавливают из фанеры толщиной 18 мм, объём деталей нужно вычесть из чистого внутреннего объёма.

Пример: нужен внутренний объём 50 литров. При толщине стенок 18 мм и размерах корпуса 50×40×35 см (внутренние) объём древесины составит примерно 2,5–3 литра. Значит, внешний объём должен быть около 53 литров.

Размеры корпуса: как рассчитать пропорции

Оптимальная форма корпуса – не куб. Чтобы избежать стоячих волн внутри корпуса, стороны делают с соотношением примерно 1 : 1,6 : 2,5. Это не критично, но улучшает качество звука.

Пример расчёта размеров

Задан объём 50 литров. Соотношение сторон 1 : 1,4 : 2,2. Обозначим меньшую сторону как x:

x × 1,4x × 2,2x = 50 000 см³

3,08x³ = 50 000

x³ = 16 234

x ≈ 25 см

Получаем размеры: 25 × 35 × 55 см. Это внутренние размеры – при разметке деталей добавьте толщину фанеры.

Площадь порта фазоинвертора

Для фазоинвертора важна площадь порта. Слишком узкий порт создаёт шум воздуха, слишком широкий – неэффективен. Рекомендуемая площадь:

Sпорта = 0,8–1,0 × Sдиффузора

где Sдиффузора = π × (D/2)². Для 12-дюймового динамика (диаметр 30 см) площадь диффузора ≈ 707 см², значит, площадь порта – 560–700 см².

Это может быть один круглый порт диаметром 27–30 см или несколько меньших. Длина порта рассчитывается исходя из объёма корпуса и частоты настройки – для этого используют отдельные формулы или онлайн-калькуляторы фазоинвертора.

Типичные ошибки при расчёте и сборке

Игнорирование параметров динамика

Самый частый промах – выбор объёма «на глаз» без учёта параметров Тиля-Смолла. Два динамика одинакового диаметра могут требовать объёмов, отличающихся в два-три раза.

Пренебрежение объёмом заполнителя

Акустическое оформление внутри корпуса иногда заполняют демпфирующим материалом (синтепон, вата). Заполнение увеличивает эффективный объём корпуса примерно на 15–20%, что требует корректировки расчёта.

Неправильный диаметр и длина порта

Порт недостаточной площади начинает «свистеть» при высокой мощности. Порт излишней площади не даёт эффекта фазоинвертора – система работает почти как закрытый ящик.

Слишком тонкие стенки корпуса

Стенки корпуса должны быть жёсткими. Оптимальная толщина:

• 8–10 дюймов: 16–18 мм фанеры или MDF
• 12 дюймов: 18–22 мм
• 15 дюймов: 22–25 мм

Тонкие стенки резонируют и окрашивают звук.

Что дальше

После расчёта объёма переходят к изготовлению корпуса:

1. Определите точные размеры с учётом толщины материала
2. Рассчитайте размеры порта для фазоинвертора
3. Нарисуйте развёртку и раскроите детали
4. Соберите корпус на саморезах или столярном клее
5. Проклейте все швы силиконовым герметиком
6. Установите динамик и проверьте звук

Если результат не устраивает – подстройте объём. Уменьшить объём просто: добавьте брусок или доску внутри корпуса. Увеличить объём сложнее – придётся перестраивать.

Disclaimer: статья носит информационный характер. Результаты расчёта – ориентировочные. Для точного определения параметров конкретного динамика обратитесь к документации производителя или специалисту по автозвуку.