Подвеска, исследования различных конструктивных решений

Представьте себе ситуацию. Вы купили динамик, собрали ящик, включили и слушаете — результат радует, бас разборчивый, упругий и плотный, много деталей, ничего не гудит, отдельные удары барабанов и их послезвучия отлично слышны, и так далее. В общем, все хорошо, восторг.

Но вот проходит буквально пара месяцев, а восторга почему-то не осталось— громкость уже не радует, ранее четкие удары сливаются в гул, вместо привычной разносторонней музыки слушать возможно только заниженные треки…

Многие скажут «просто стало мало» или «привык». У нас на этот счет есть другая версия — вам банально достался динамик с подвеской, не способной длительно сохранять свои характеристики.

В отличие от других проблемных моментов типа спаленной катушки, обрывов и разрушений элементов, подвеска «умирает» плавно, постепенно. Часто заметить это сразу не представляется возможным — уши день за днем привыкают и адаптируются к «новому» звуку, который каждый следующий день радует лишь чуть-чуть меньше, чем это было еще вчера.

Чтобы разобраться, мы провели ряд интересных исследований, способных пролить свет на проблему.

Основы

Подвеска динамика включает в себя два ключевых элемента: центрирующая шайба и подвес.

Функциональность подвески проста и понятна: обеспечить линейность на всей величине хода, вернуть подвижную часть в исходное положение.

Обе функции прямо зависимы как от массы подвижной части, так и от величины хода, так и от скорости смещения.

Очевидно, чем интенсивнее нагружен элемент, тем быстрее он изнашивается. Соответственно, чем больше небольших волн имеет шайба большего диаметра, тем дольше она сохраняет свои свойства. Чем больше подвес, тем дольше он отработает. При этом, оба эти утверждения легко могут быть оспорены — материалы и технологии развиваются, позволяя в большей мере преодолевать ограничения.

При прочих равных, чем менее упругая(«мягкая») подвеска, тем ниже динамик сможет работать, но тем ниже будет эффективность и тем резче будет спад ниже Fs, тем ниже будут искажения в рабочем диапазоне. Чем большей упругостью обладает подвеска, тем большей будет эффективность, тем более плавным будет спад давления ниже Fs, тем большей будет величина искажений.

Как видите, при прочих равных, и «мягкая» подвеска, и «жесткая» имеют равный совокупный набор достоинств и недостатков: выбирая что-то одно, лишаетесь чего-то другого.

Однако, как показывает практика, ситуацию «при прочих равных» сильно меняет использование различных материалов и технологий. Более совершенная подвеска будет не только более долговечной, но и обеспечит лучшие показатели в эффективности и звуке.

Чтобы разобраться в проблеме, мы провели ряд исследований различных конструктивных решений, более или менее распространенных сегодня.

Центрирующая шайба

Мы выделили несколько типов шайб, используемых в современных динамиках. Рассмотрели технологию их производства. Проделали различные тесты…

Арамид

Центрирующая шайба из арамидной ткани. В сабвуферах DD не применяется.

Этот тип шайб знаком еще нашим дедам и прадедам. Подбор упругости достигается применением арамидной ткани различной толщины и различных пропиток, обеспечивающих сохранение формы и рабочие свойства.

При должном подходе к производству, шайба обеспечивает достаточную надежность, наиболее доступна, но теряет в характеристиках гораздо быстрее прочих.

Применение оправдано в динамиках, не обладающих сколько-нибудь большим ходом. В противном случае шайба прекращает выполнять свои функции в полной мере очень и очень быстро.

Номекс (Nomex)

Центрирующая шайба из NOMEX от DD. Применяется на младших линейках динамиков DD Redline производства 2017 года включительно.

Номекс — это арамидная ткань, пропитанная специальными составами для улучшения важных свойств, таких, как прочность и термостойкость.

Применяется сравнительно не так давно, тк производство таких шайб существенно сложнее и затратнее ввиду наличия предварительной обработки и пропитки. Упругость достигается путем подбора нужной толщины ткани (выбор достаточно ограничен).

Работает значительно лучше чистого арамида во всех смыслах. Применение оправдано как в короткоходных динамиках, так и в длинноходных, конструктивно способных разместить шайбы большого диаметра, умещающих несколько небольших волн.

Без хим.анализа вы никак не отличите Номекс от окрашенного арамида. А т.к. шайбы из Номекс существенно технологичнее и дороже, то с подделкой сталкивается едва ли не каждый любитель и каждый профессионал, приобретая дешевые динамики — никто не будет устанавливать туда шайбу ценой в 30-50% от себестоимости динамика, а красиво написать NOMEX в характеристиках хочется всем.

Сэндвич

Центрирующая шайба-сэндвич DD. Для различных моделей динамиков выполнялась из 4-16 слоев. Более не применяется.

Вместо одного толстого слоя, в конструкциях этих шайб для достижения целевого значения упругости применяется несколько тонких слоев.

Технология превосходит в надежности и характеристиках, а так же, в удобстве настройки упругости путем использования нужного количества слоев в зависимости от задач.

Сэндвич может быть выполнен как из чистого арамида, так и из Номекс — второе по понятным причинам лучше и дороже. Может быть выполнен как из большего количества более тонких слоев, так и из меньшего количества более толстых — второй вариант снижает преимущества, но и цену тоже.

Говоря о цене, вы должны понять: хороший сэндвич — это дорого, а плохой сэндвич — дешево и не столь эффективно. Более плотные и более тонкие арамидные ткани дороже сами по себе, а сэндвичи из них могут достигать 10 и более слоев — все это значительно увеличивает цену.

Вместе с тем, характеристики таких шайб, а особенно на основе Номекс, позволяют обеспечивать высокую надежность и долгий срок службы динамиков, обладающих внушительными величинами хода.

Пример. Центрирующая шайба-сэндвич DD производства 2006 года, выполнена из нескольких слоев арамида. Более не применяется. Впоследствии материал для сэндвича заменен на Номекс.

Композит

Композитные центрирующие шайбы производства DD. Набор из 6 различных материалов.

Композит, или другими словами, композиция из двух и более разнородных материалов — новое в производстве центрирующих шайб. Самым значимым качеством любых композитов является объединение многих полезных свойств различных материалов в одном.

Технология освоена лишь единичными производителями и позволяет добиваться действительно впечатляющих результатов, превосходящих все прочие.

Наибольшее влияние на высокую цену этих шайб оказывает объем исследований, необходимых для создания и производства итогового материала. Сам процесс производства так же часто требует полного переоснащения линий и других кардинальных технологических изменений.

Иными словами, композит — это круто, но вариант дороже других.

Подвес

Нагрузка на шайбы часто существенно большая, чем на подвес. Иногда распределение составляет 80\20 в пользу шайб. Тем не менее, подвес — такой же элемент подвески, выполняющий схожие задачи. А значит, обойти его стороной мы не можем.

Все же, в случае с подвесами все несколько проще. Большинство современных подвесов выполняется из ППУ (пенополиуретан)— легкие, достаточно прочные и надежные. Меньшее количество сделано из резины — тк обладают существенным весом, то хороши лишь там, где подвес сравнительно мал.

Прессованный ППУ

Прессованный подвес из ППУ применяется на младших линейках DD.

Самый простой и доступный тип ППУ-подвеса выполнен из термопрессованного поролона. Легок, прост, доступен, но обладает не самой большой прочностью.

Применяется в конструкции динамиков, не предполагающих сверх-высоких нагрузок — тут подвес действительно уместен и максимально полезен.

Сэндвич

Многослойный подвес из ППУ. Применяется во многих конструкциях DD.

Как и в случае с шайбами, большей прочности и лучших характеристик можно добиться путем применения сэндвича из нескольких более тонких слоев.

Такие подвесы вполне справедливо дороже, а вместе с тем, существенно прочнее и долговечнее. Могут быть применены в конструкции самых мощных динамиков.

Пропитка

Подвес из ППУ, пропитанный спец. составом. Применяется в конструкции многих сабвуферов DD.

Еще одним способом улучшить свойства ППУ является предварительная пропитка подвеса. Производство пропитанных подвесов сложнее всех прочих, чем обусловлена более высокая стоимость.

В сравнении с сэндвичем, такой подвес более легок, но чуть менее прочен. Последняя особенность требует использование большего профиля подвеса. В конечном счете, преимущества подвеса перевешивают недостатки.

Исследования и выводы

Перед собой мы поставили два вопроса для изучения: как быстро подвеска выйдет на стабильные параметры; как долго подвеска сможет удерживать стабильное значение упругости.

Чтобы получить ответы, мы провели 100-часовое исследование центрирующих шайб всех описанных типов в работе. Каждый тип шайбы применялся на расчетном ходе, равном половине заложенного профилем запаса — такой режим свойственен ее нормальной работе в условиях повседневной эксплуатации.

Контрольные точки замера упругости выбраны следующие: 0, 30мин, 1ч, 2ч, 4ч, 10ч, 20ч, 50ч. и 100ч. Последующее значение 1000 часов на графике являются предполагаемым, расчетным. Погрешность измерений не превышает 3%.

Величина упругости выражена в %. 100% соответствует начальной упругости, 0% — полная потеря упругости (наступает при разрушении структуры материала).

Результат наглядно проиллюстрирован на графике ниже.

Итак, вот что мы имеем…

Через 100 часов непрерывной работы на полноценное стабильное значение упругости вышла только подвеска на композитных шайбах — этой шайбе хватит нескольких часов разминки и еще несколько часов для достижения стабильных параметров. Однозначный лидер теста и самый удобный, стабильный, надежный вариант для пользователя.

Со всеми шайбами, а с сэндвичами особенно, нужно быть очень аккуратными в первые несколько часов разминки — тут вряд ли возможно подводить номинальную мощность, тк легко сжечь катушку. Спустя 10 часов работы сэндвичи только начнут разминаться в нормальном режиме, а спустя 100-150 часов выйдут на стабильные параметры. Не лидер, но вполне достойный вариант.

Чем меньше слоев в сэндвиче и чем более толстые\плотные слои, тем ближе характеристики сэндвича к аутсайдерам теста.

Однослойная шайба по сути вообще не прекращает разминаться на протяжении всего срока службы. Через 100 часов вы не только не увидите стабильных параметров, но и растеряете половину от начальной упругости. А далее потеряете еще больше, но уже не так быстро. Таким образом, чтобы получить от этой шайбы достойную работу, необходимо располагать 400% запасом по ходу, заложенному в профиль — этого просто не удастся сделать при крупных диаметрах катушки и\или серьезных величинах хода. В противном случае динамик можно считать «одноразовым» — вкрутить, послушать несколько недель, заменить.

Шайба из NOMEX несколько выигрывает у чистого арамида, но вполне вероятно, что через 1000 часов работы результаты будут ближе рассчитанных нами.

Чтобы ускорить все эти процессы, вы можете увеличить ход выше среднего. Разминка пройдет быстрее, деградация упругости так же ускорится. Однако, как сказано выше — никогда не подводите много мощности в первые часы работы: 50% RMS будет вполне достаточно для начала.

Чем более интенсивный характер использования динамика на протяжении срока службы, тем быстрее деградирует подвеска. Вполне вероятно, что упругая шайба превратится в тряпку гораздо раньше, чем об этом думает добросовестный производитель, опираясь в исследованиях на номинальный линейный ход.

Параметры динамика, полученные спустя час разминки, как это принято большинством, лишь в редких случаях будут отражать действительность. Необходимо как минимум 30-50 часов разминки, предшествующей измерениям, иначе информация окажется бесполезной в плане механики и чувствительности.

Прослушивание образцов

Самая короткая часть статьи, тк прослушивание происходило в стенде без каких-либо перенастроек оформления и не претендует на объективность. Только частное мнение, которым можно поделиться, и к которому не стоит относиться серьезно — мы лишь потратили немного личного времени после теста, чтобы удовлетворить свой интерес, и, возможно, чей-то еще.

Первым делом стоит отметить, что новый динамик и размятый — это два разных динамика, отличных буквально в каждом аспекте. Новый динамик может быть громче на верхних частотах, но это единственный плюс. Явные искажения, отсутствие низа, быстрый перегрев катушки — вот что такое новая подвеска без разминки.

Шайбы, отработавшие хотя бы час, уже имеют гораздо меньше таких «прелестей». Линейной работа подвижной части, как это задумано производителем, становится лишь спустя 10-50 часов (в зависимости от типа шайб и интенсивности разминки).

Композит запомнился прекрасной отдачей — динамик звучит нейтрально, ровно, без существенных искажений и без явных резонансов, глубоко, при этом без слышимых потерь в верхней части. Удивил тот факт, что работа ниже и выше Fs не имеет ярко выраженной разницы, ни в звуке, ни в ходе. Кроме этого, композиту требуется гораздо меньше времени, чтобы размяться — динамик из коробки сразу звучит достойно, а уже спустя всего несколько часов выходит на расчетные параметры. Однако, звук не такой четкий и резвый, как это делает шайба-сэндвич.

Сэндвичи звучат достаточно детально, отдельные удары слышны даже лучше композита, но искажений больше, диапазон не такой широкий в нижней части, а звук кажется несколько сухим. Кроме того, вариант показался чуть громче прочих. Вполне возможно, продолжение разминки может приблизить звучание к композиту, но спустя 100 часов композит оказывается явно предпочтительнее для каждодневного прослушивания.

«Однослойки» (и «двухслойки», случайно оказались под рукой) отметились достаточно мягким низом, но не впечатлили ни громкостью, ни точностью. Вариант подкупает разве что доступностью, тк на универсальность и ширину диапазона звук не тянет. Стоит отметить, наши эксперименты прошли с использованием крупных 3-дюймовых катушек. Есть некоторая уверенность в том, что с меньшим диаметром катушки такой тип шайб может быть реализован значительно лучше.

Заключение

У нас не было возможности исследовать все существующие варианты неограниченное время. Однако, ко всему исследованию мы подошли в достаточной мере серьезно, чтобы на основании полученных данных можно было делать сколько-нибудь достоверные выводы.

В других условиях, с другими профилями и диаметрами шайб, результаты исследования вполне могут оказаться другими. Вероятность такого поворота можно оценить как 10 из 100, то есть — может быть, но очень вряд ли.

Спасибо за внимание!