Расчет короба для сабвуфера онлайн

Что такое расчет короба для сабвуфера

Расчет короба для сабвуфера — это определение оптимального внутреннего объема, размеров корпуса и параметров акустического оформления (порта, щелей, камер) на основе электромеханических характеристик динамика. Правильный расчет обеспечивает максимальную отдачу, глубокий бас без искажений, согласованность с усилителем и защиту динамика от перегрузок. Неверный объем или настройка порта приводят к потере низких частот, дребезгу, перегреву катушки и быстрому выходу саба из строя.

Онлайн-калькулятор автоматически рассчитывает параметры короба по данным производителя динамика (Тиля-Смолла) или введенным вручную значениям. Вы получаете объем, габариты, чертеж раскроя материала, длину и диаметр порта для разных типов оформления: закрытый ящик (sealed), фазоинвертор (ported/bass-reflex), бандпасс (bandpass), изобарик (isobaric). Калькулятор учитывает смещение динамика и магнита, толщину стенок, количество динамиков, тип материала и желаемую характеристику звучания.

Параметры Тиля-Смолла для расчета

Основные параметры динамика

Fs (резонансная частота) — собственная частота колебаний подвижной системы динамика в свободном воздухе, Гц. Определяет нижнюю границу воспроизведения. Для глубокого баса нужен Fs 25–35 Гц.

Qts (полная добротность) — отношение реактивного сопротивления к активному на резонансе. Характеризует демпфирование диффузора. Qts 0.3–0.4 — для закрытого ящика, 0.4–0.7 — для фазоинвертора, выше 0.7 — для бандпасса или free air.

Vas (эквивалентный объем) — объем воздуха с той же упругостью, что и подвес динамика, литры. Ключевой параметр для расчета объема короба: чем больше Vas, тем больше нужен короб. Для 12" саба типично 30–80 литров, для 15" — 60–150 литров.

Дополнительные параметры

Sd (площадь диффузора) — эффективная площадь излучающей поверхности, см². Используется для расчета смещения и объемной скорости.

Xmax (максимальное линейное смещение) — ход диффузора в одну сторону до нелинейных искажений, мм. Определяет максимальную громкость и глубину баса. Для SPL нужно Xmax от 15 мм, для SQ достаточно 10–12 мм.

Re (сопротивление катушки) — активное сопротивление звуковой катушки, Ом. Обычно 2, 4 или 8 Ом. Влияет на согласование с усилителем и расчет электрической добротности Qes.

Le (индуктивность катушки) — индуктивность на средних частотах, мГн. Влияет на АЧХ выше 100 Гц, для сабвуфера менее критична.

Типы акустического оформления

Закрытый ящик (Sealed Box)

Герметичный корпус без портов и отверстий. Динамик работает на упругость воздуха внутри короба, что увеличивает жесткость подвеса и поднимает резонансную частоту.

Преимущества: компактный размер, легкий расчет, быстрый и контролируемый бас, хорошая переходная характеристика, прощает ошибки в объеме ±20%, защита динамика от перегрузки на низких частотах.

Недостатки: меньшая отдача на 3–6 дБ по сравнению с фазоинвертором той же мощности, требует больше мощности усилителя.

Объем: для Qts 0.3–0.4 оптимален объем 0.7–1.0 × Vas (компактный ящик с добротностью системы Qtc 0.7–1.0). Для глубокого баса — 1.2–1.5 × Vas (Qtc 0.5–0.6).

Применение: домашние Hi-Fi системы, автозвук SQ, компактные установки, низкочастотники для студий.

Фазоинвертор (Ported/Bass-Reflex)

Корпус с портом (туннелем), настроенным на определенную резонансную частоту Fb. На частоте настройки воздух в порту колеблется в фазе с диффузором, увеличивая отдачу на 3–6 дБ. Ниже Fb динамик разгружается, выше — работает как в закрытом ящике.

Преимущества: максимальная отдача в полосе настройки, экономия мощности усилителя, более глубокий бас при том же объеме, популярен в автозвуке.

Недостатки: требует точного расчета объема и порта (ошибка ±10% критична), больший размер, возможны шумы воздуха в порте, перегрузка динамика ниже Fb при высокой мощности.

Объем: 1.2–2.5 × Vas в зависимости от желаемой настройки. Меньший объем — выше настройка (40–50 Гц, громкость), больший — ниже (28–35 Гц, глубина).

Настройка порта: для SQL — 32–38 Гц, для SPL — 40–50 Гц, для SQ — 28–32 Гц. Длина порта зависит от объема и диаметра.

Применение: автомобильный аудио, концертные системы, домашний кинотеатр с акцентом на басы.

Бандпасс (Bandpass)

Динамик установлен между двумя камерами: задняя закрытая, передняя с портом наружу. Звук идет только через порт, динамик скрыт. Обеспечивает максимальную громкость в узкой полосе частот (обычно 40–80 Гц).

Виды: 4-го порядка (одна камера портированная), 6-го порядка (обе камеры с портами).

Преимущества: максимальная громкость на резонансе (+6–10 дБ), защита динамика от пыли и повреждений, направленность звука через порт.

Недостатки: очень узкая полоса воспроизведения, критичный расчет (ошибка ±5% приводит к провалам АЧХ), большой размер, сложная настройка, хуже переходная характеристика.

Применение: SPL-соревнования, дискотечные системы, специфические автозвук-инсталляции.

Как пользоваться калькулятором

Шаг 1. Выбор типа короба

Укажите желаемый тип акустического оформления: закрытый ящик, фазоинвертор, бандпасс 4-го или 6-го порядка. Для новичков рекомендуется начать с закрытого ящика или фазоинвертора.

Шаг 2. Ввод параметров динамика

Введите параметры Тиля-Смолла вашего сабвуфера: Fs (Гц), Qts, Vas (литры), Sd (см²), Xmax (мм), Re (Ом). Данные указаны в спецификации производителя или на сайте динамика. Для популярных моделей калькулятор может иметь встроенную базу.

Укажите количество динамиков: для двух одинаковых динамиков в одном корпусе удвойте Vas и Sd.

Шаг 3. Параметры короба и настройки

Для закрытого ящика: выберите желаемую добротность системы Qtc (0.5–1.0) или задайте объем вручную. Калькулятор рассчитает результирующий Qtc, частоту среза F3 (-3 дБ) и форму АЧХ.

Для фазоинвертора: укажите желаемую частоту настройки Fb (Гц). Для автозвука SQL оптимально 32–38 Гц, для SPL — 45–50 Гц. Калькулятор предложит объем короба и параметры порта.

Тип порта: круглый (труба ПВХ, гильза), щелевой (прямоугольное отверстие с туннелем из МДФ), пассивный излучатель (дополнительный диффузор без магнита).

Материал и толщина стенок: МДФ 16 мм, 18 мм, 22 мм; фанера 15 мм, 18 мм; ДСП 16 мм (не рекомендуется для мощных сабов). Калькулятор учтет объем материала при расчете внутреннего объема.

Шаг 4. Получение результатов

Калькулятор выдаст:

• Внутренний объем короба (нетто) с учетом смещения динамика, магнита и толщины стенок.
• Внешние габариты (длина × ширина × высота) для заданной формы (прямоугольная, трапециевидная).
• Параметры порта: диаметр (мм), длина (см) для круглого; ширина × высота × глубина (см) для щелевого. Для калькуляторов с визуализацией — схема размещения порта.
• Частота настройки Fb и результирующая АЧХ системы.
• Раскрой материала: размеры деталей (передняя стенка, задняя, боковые, верх, дно) с учетом толщины и пазов.
• Объем смещения: динамик и магнит занимают обычно 2–5 литров, вычитаются из общего объема.
• Рекомендации по демпфированию: количество синтепона или акустического поролона для закрытого ящика (обычно 50–100 г/литр объема).

Формулы для расчета короба

Объем закрытого ящика

Для добротности системы Qtc используется формула:

Vb = Vas / [(Qtc / Qts)² - 1]

где Vb — объем короба (литры), Vas — эквивалентный объем динамика, Qts — полная добротность динамика, Qtc — желаемая добротность системы.

Новая резонансная частота системы:

Fc = Fs × √(Qtc / Qts)

Частота среза -3 дБ:

F3 = Fc × √(2^(1/Qtc) - 1)

Объем и настройка фазоинвертора

Для заданной частоты настройки Fb объем рассчитывается методом итераций или эмпирически:

Vb ≈ 15 × Vas × (Fs / Fb)³ × (1 / Qts)

Точнее использовать таблицы выравнивания (alignment tables): Чебышева, Баттерворта, QB3 и др.

Длина круглого порта (см):

Lv = [(2.35 × 10⁴ × Sv) / (Fb² × Vb)] - (1.463 × √Sv)

где Sv — площадь сечения порта (см²), Vb — объем короба (литры), Fb — частота настройки (Гц).

Для щелевого порта аналогичная формула с поправкой на форму.

Рекомендуемая площадь порта

Для предотвращения шумов воздуха минимальная площадь порта:

Sv ≥ Sd / 10 (для SPL)
Sv ≥ Sd / 6 (для SQ, низкая скорость воздуха)

где Sd — площадь диффузора. Для 12" динамика (Sd ≈ 500 см²) минимум 50 см² для SPL, рекомендуется 80–100 см² для комфортного звучания.

Пример расчета для 12" сабвуфера

Динамик: условный 12" саб, Fs = 30 Гц, Qts = 0.45, Vas = 50 литров, Sd = 500 см², Xmax = 12 мм, Re = 4 Ом.

Закрытый ящик (Qtc = 0.707)

Vb = 50 / [(0.707 / 0.45)² - 1] = 50 / [2.47 - 1] = 50 / 1.47 ≈ 34 литра (внутренний объем).

С учетом смещения динамика (3 л) и стенок МДФ 18 мм (5 л) внешний объем ≈ 42 литра.

Fc = 30 × √(0.707 / 0.45) = 30 × 1.25 ≈ 37.5 Гц.

F3 = 37.5 × √(2^(1/0.707) - 1) ≈ 37.5 × 1.0 ≈ 37.5 Гц (-3 дБ на этой частоте, плавный спад ниже).

Размеры короба: например, 45 см (ширина) × 35 см (высота) × 30 см (глубина) минус стенки = внутренний объем 34 л.

Демпфирование: 1.5–2 кг синтепона для снижения резонанса и сглаживания АЧХ.

Фазоинвертор (Fb = 35 Гц)

Используем эмпирическую формулу или таблицы: для Qts 0.45 и настройки Fb = 35 Гц оптимален объем Vb ≈ 55 литров (внутренний).

Выбираем круглый порт диаметром 10 см (Sv = 78.5 см²).

Длина порта:

Lv = [(2.35 × 10⁴ × 78.5) / (35² × 55)] - (1.463 × √78.5)
Lv = [1,844,750 / 67,375] - (1.463 × 8.86)
Lv ≈ 27.4 - 13.0 ≈ 14.4 см (длина туннеля внутри короба).

Внешний объем с учетом смещения: ≈ 65 литров.

Размеры: например, 50 × 40 × 35 см (наружные). Порт располагается на задней или боковой стенке.

АЧХ: пик на 35 Гц (+3 дБ относительно закрытого), затем спад 24 дБ/октаву ниже Fb.

Демпфирование: в фазоинверторе не используется или минимально (снижает добротность).

Рекомендации по материалам и сборке

Выбор материала

МДФ (Medium Density Fiberboard): оптимален для акустики. Плотность 700–800 кг/м³, не резонирует, хорошо гасит вибрации. Толщина 16–18 мм для сабов до 500 Вт, 22–25 мм для мощных систем 1000+ Вт.

Фанера (березовая, хвойная): прочнее МДФ, но дороже. Меньше склонна к деформации при влажности. Используется в профессиональной акустике. Толщина 15–18 мм.

ДСП (древесно-стружечная плита): дешево, но хуже гасит резонансы, склонна к расслоению при вибрациях. Не рекомендуется для мощных сабвуферов. Если использовать — только ламинированная, 18 мм.

Сборка короба

1. Раскрой: распилите МДФ по размерам с учетом толщины стенок. Внутренние грани должны образовать заданный объем.
2. Соединение: используйте клей ПВА + саморезы каждые 10–15 см. Для мощных сабов — дополнительные бруски по углам.
3. Герметизация: стыки промажьте герметиком (нейтральный силикон или акриловый). В закрытом ящике не должно быть щелей.
4. Фрезеровка отверстия под динамик: диаметр по посадочному месту (обычно чуть больше внешнего диаметра диффузора). Снимите фаску для плотного прилегания фланца.
5. Порт: для круглого — вставьте трубу ПВХ нужного диаметра и длины, закрепите. Для щелевого — соберите туннель из МДФ, скруглите входные кромки (радиус 5–10 мм) для снижения турбулентности.
6. Терминал: установите клеммы для подключения усилителя на заднюю стенку, обеспечьте надежный контакт.
7. Демпфирование (для закрытого ящика): приклейте синтепон или поролон к внутренним стенкам (кроме передней), заполните объем наполовину.
8. Покрытие: снаружи — покраска, карпет, винил, кожа. Внутри можно покрыть битумом или вибропластом для дополнительного гашения резонансов.

Установка динамика

Закрепите динамик болтами или саморезами через фланец. Между фланцем и МДФ проложите резиновую прокладку или герметик. Подключите провода к катушке, соблюдая полярность. Проверьте герметичность: закройте порт, прижмите диффузор — воздух должен выходить медленно только через щели подвеса.

Проверка и настройка после сборки

Измерение резонансной частоты

Используйте измерительный микрофон и софт (REW, AudioTool, TrueRTA). Подайте розовый шум или свип 20–100 Гц, запишите АЧХ.

Для закрытого ящика: проверьте, что F3 совпадает с расчетной ±5%. Если F3 выше — объем меньше заявленного, ниже — больше.

Для фазоинвертора: пик АЧХ должен быть на частоте Fb ±2 Гц. Если пик выше расчетной — порт слишком короткий (укоротите трубу или увеличьте длину туннеля), ниже — слишком длинный. Провал между пиками в бандпассе — ошибка объемов камер.

Прослушивание

Проверьте звучание на тестовых треках с чистыми басовыми линиями (электронная музыка, хип-хоп, test-тоны). Частоты 25–80 Гц должны воспроизводиться без искажений, дребезга, призвуков. На максимальной громкости не должно быть хлопков воздуха в порту (признак малой площади или слишком низкой настройки), стука диффузора о магнит (перегрузка).

Коррекция

Если бас недостаточно глубокий — проверьте герметичность, возможно, где-то утечка. Для фазоинвертора можно попробовать изменить длину порта ±5 см и перемерить Fb. Если бас гулкий — добавьте демпфирование внутрь короба (только для закрытого) или скруглите входные кромки порта.

Ошибки при расчете и сборке

Неверный объем: ±20% критично для фазоинвертора. Приводит к сдвигу Fb, потере отдачи или перегрузке динамика. Всегда учитывайте смещение динамика и толщину стенок.

Игнорирование параметров динамика: использование короба «на глаз» или универсальных таблиц без учета конкретного Vas, Qts. Результат — плохое звучание.

Слишком малая площадь порта: шум воздуха (свист, хрип) на высокой громкости. Минимум Sd/10, рекомендуется Sd/6–8.

Негерметичность короба: утечки воздуха снижают добротность, уменьшают бас, динамик перегружается. Проверяйте все стыки герметиком.

Отсутствие скругления кромок порта: острые входные края создают турбулентность, шум и потери. Радиус 5–10 мм обязателен для щелевого порта.

Слишком тонкие стенки: резонансы и вибрации панелей на низких частотах, особенно при мощности 500+ Вт. Используйте МДФ минимум 18 мм для мощных сабов.

Установка динамика без прокладки: воздух проходит через щели, теряется герметичность. Всегда используйте резиновую прокладку или герметик между фланцем и стенкой.

Неправильная полярность: если динамик подключен в противофазе с основной акустикой, бас на средних частотах (60–100 Гц) провалится. Проверяйте полярность фазометром или на слух.

Особенности для автомобильного аудио

Размещение в багажнике

Учитывайте доступное пространство: измерьте ширину, высоту, глубину багажника. Для седанов часто оптимален короб шириной на всю нишу (100–120 см), высотой 40–50 см, глубиной 30–40 см. Для хэтчбеков и универсалов возможны вертикальные короба за задними сиденьями.

Направление порта: в седане порт лучше направить вперед (к салону) для акустической связи через заднюю полку. В хэтчбеке порт можно направить вниз (при просвете 5–10 см) или назад (если короб у задней двери).

Акустическая нагрузка салона

Салон автомобиля — малый объем (2–4 м³), создает подъем баса на низких частотах (+6–12 дБ на 40–60 Гц). Это позволяет использовать меньший объем короба или более высокую настройку Fb (38–45 Гц) по сравнению с домашним использованием.

Вибрации и резонансы кузова

Мощный саб вызывает резонанс панелей кузова (двери, крыша, пластик). Обклейте вибропластом (битумная мастика) металлические панели вокруг короба, багажник, заднюю полку. Плотно закрепите короб к полу багажника болтами или ремнями.

Электропитание и усилитель

Для сабвуфера 300–500 Вт RMS нужен усилитель класса D (эффективность 75–85%) и проводка 4–8 AWG от АКБ с предохранителем. Проверьте, что генератор справляется с нагрузкой (80–100 А для системы 1000 Вт). Установите конденсатор (1–2 Ф) рядом с усилителем для стабилизации напряжения.

Альтернативы онлайн-калькулятору

Специализированные программы: WinISD, BassBox Pro, Hornresp (для рупорных конструкций), Unibox. Позволяют строить подробные графики АЧХ, импеданса, группового времени задержки, моделировать сложные конструкции (бандпасс 6-го порядка, изобарик, рупор).

Мобильные приложения: Subwoofer Enclosure Calculator (Android), Speaker Box Lite (iOS). Удобны для быстрых расчетов на стройке или в магазине.

Готовые таблицы и калькуляторы производителей: многие бренды (Kicker, JL Audio, Rockford Fosgate) публикуют рекомендованные объемы и чертежи для своих динамиков на сайтах. Используйте их как отправную точку.

Расчет вручную по формулам: для понимания процессов и нестандартных конструкций. Требует знания электроакустики и таблиц выравнивания.

Справочная таблица: типичные объемы для популярных размеров

Ориентировочные значения для динамиков средней ценовой категории. Точный расчет зависит от конкретных параметров Тиля-Смолла.

Заключение

Расчет короба для сабвуфера — ключевой этап создания качественной басовой системы. Онлайн-калькулятор упрощает процесс: вводите параметры динамика, выбирайте тип оформления, получаете точный объем, размеры и чертеж раскроя. Правильный короб обеспечивает глубокий, мощный и чистый бас, защищает динамик от повреждений и раскрывает потенциал усилителя. Следуйте расчетам, используйте качественные материалы, проверяйте герметичность и настройку после сборки — и ваш сабвуфер будет звучать профессионально.

Часто задаваемые вопросы

Смотрите также

Мы подобрали калькуляторы, которые помогут вам с разными задачами, связанными с текущей темой.