Экзотика. VW TRANSPORTER. Сабвуфер Audiobahn AWIS-15 и боевая машина Team «Осмос+». Двое на одного

Случай редкий, своего рода смешение жанров. Сабвуфер - это обычно для рубрики «На ковер!». Автомобиль - это для «Систем» или, если это что-нибудь сильно оттопыренное - «Экзотика». Но здесь во всех отношениях случай особенный. Этот сабвуфер вне специально для него устроенного автомобиля - абстракция, предмет инженерного искусства. А автомобиль - обычный VW Transporter, был бы интересен только малому бизнесу, не будь внутри этого (именно этого) сабвуфера.
Сабвуфер в боевой машине для SPL-соревнований, созданной совместно фирмой «Дельта Электроникс» и установочной студией «Осмос+», всего один, но там на него набрасываются два усилителя, вместе пытающиеся разорвать его в клочки. Или показать рекордное звуковое давление. Как повезет.
Шансы и на первый, и на второй исход дела высоки. Поскольку оба усилителя - чудовищные Audiobahn 5000SPL, чья мощность, совпадающая с номером модели, была подтверждена нашим тестом в №4 за этот год. Пять тысяч ватт на выходе, при условии питания напряжением 14,4 В и сопротивлении нагрузки 1 Ом. Когда «Дельта» и «Осмос+» задумывали эту установку, базовую концепцию выбрали сразу и без дискуссий. Машина должна была стать уникальной: всего один сабвуфер, большой, но не феерический по калибру. И с этим (тоже принято было без прений) решили рвать соперников как стаю промокашек. Такой вот план.

ПРОПУСТИТЕ СПЕЦТРАНСПОРТ!

Платформу для боевой машины выбрали так, как это сейчас делают нередко, оптимальные решения идут нарасхват. VW Transporter - это по геометрии (и по назначению) вместительный ящик. Если начинать с хвоста, внутренний объем можно спокойно, без утомительной экономии, использовать для агрегатов систем питания и усиления. А стенку, отделяющую кабину от всего остального, поставить там, где это нужно. Для достижения цели.
С усилением тоже не пришлось маяться. Муки выбора, конечно, способствуют воспитанию характера у гармоничной личности, но когда в пределах досягаемости есть заведомо самый мощный реально существующий усилитель, то можно и не мучиться. К тому же, чтобы закрыть вопрос о ресурсах мощности, «пятитысячных» взяли два. Было где взять: проект развивался по классическому принципу «твой пар, мой машина». Паром «Дельта» взялась проект обеспечить в изобилии.
Два 5000SPL встали, как предусмотрено их конструкцией, в силовую раму, воздвигнутую в метре от задней двери «Транспортера». При этом регулировки на передней панели были доступны, а средства индикации - видны операторам системы, управляющим ею через заднюю дверь. А через боковую сдвижную дверь, через которую обычно затаскивают и вытаскивают товары народного потребления, открывается доступ к задним стенкам усилителей, где сосредоточены узлы присоединения. Если помните, это сдвоенные, для повышения пропускной способности, гнезда под силовой провод самого большого существующего калибра AWG0 и акустический кабель, схожий по стати.
Источник энергии, помимо генератора на двигателе (замененного, разумеется, усиленным), состоит из батареи очень страшных на вид, но весьма эффективных для выбранного применения «танковых» аккумуляторов работы подольских мастеров, их поместили под пол кормового отсека, поэтому длина проводов до усилителей оказалась относительно небольшой. Отсюда, при открытой «товарной» двери, хорошо виден корпус главного агрегата автомобиля - сабвуфера. Собственно корпус конструктивно объединен с задней стенкой водительской кабины. Все это дело сооружено из собранной в два (местами - три) слоя 20-миллиметровой фанеры, стыки усилены полиэфирной шпаклевкой со стекловолокном, а параллельные передняя и задняя стенки прошиты стальными стяжками, удерживающими стенки от деформаций под действием давления внутри корпуса.
«Рабочая» сторона сабвуфера, выходящая в кабину, производит на частично подготовленного зрителя странное впечатление. Совсем неподготовленный подвоха не замечает: стоит динамик, большой, значит - громко играет, у этого никаких вопросов не возникает. Для того чтобы они возникли, тот, кто смотрит в кабину, должен хоть немного разбираться в устройстве басовой акустики. Такой тут же задаст себе, а потом и находящемуся поблизости специалисту естественный вопрос: как этот динамик играет, если можно одновременно увидеть его и со стороны диффузора, и со стороны магнита, то есть, по существу, головка работает в незамкнутом пространстве?

«СВОБОДНО» ИЛИ «ОТКРЫТО»?

Орлы боевые из «Осмоса+» уже устали отвечать на этот вопрос, придется их выручать. Примененное в «Транспортере» акустическое оформление получило название Open Air. Не путать с free air, означающим акустический экран. Оформление типа free air получилось бы, если бы сабвуфер был врезан в стенку, отделяющую кабину от грузового отсека, стенка была бы герметичной, а все, что за ней - наплевать какое, лишь бы не было акустического короткого замыкания между передней и задней стороной диффузора. То, что при этом получилось бы, - схематично показано на рисунке. Однако такой тип акустического оформления - редкость в SPL-машинах. Если сделать объем за диффузором замкнутым, в виде жесткого ящика с объемом, сравнимым с эквивалентным объемом динамика, получится классический закрытый ящик. Для музыки это лучший тип оформления, а для SPL - нет. Гораздо эффективнее фазоинвертор. Сделали фазик, все по правилам, вот динамик, вот выход тоннеля, настроенного на нужную частоту. Теперь посмотрим, что произойдет, если начать увеличивать объем ящика при сохранении частоты настройки. Тоннель будет нужен все короче и короче, причем если увеличить его сечение (обычно это приводит к возрастанию длины и доставляет головную боль создателям музыкальных систем), то все равно рано или поздно окажется, что длина его сравнима с расстоянием до динамика. Так рождается корпус типа Open Air, где тоннель фазоинвертора - часть внутреннего пространства корпуса, с огромным (и потому способствующим эффективности фазоинвертора) поперечным сечением. Для «большей лучшести» в таких корпусах сглаживают резкие переходы, так что получается как бы гигантский волновод от тыльной стороны диффузора к передней стенке. Главная проблема, связанная с таким типом оформления, - это совершенная невозможность его расчета. Все существующие методики и модели предполагают тоннель фазоинвертора по размерам на порядок или два меньше объема корпуса, а здесь непонятно, где заканчивается объем ящика и где начинается тоннель.
А нужно ли все это, в смысле увеличения объема, сохранения частоты настройки и пр. сабвуфера для его эффективной работы на SPL? Сейчас разберемся, только вначале познакомимся с собственно сабвуфером.

БЕССМЕРТНЫЙ

Серия AWIS у Audiobahn называется Immortal, то есть именно вышесказанное. Они бывают только двух калибров: 12 и 15 дюймов, с двумя вариантами звуковых катушек - либо две секции по 2 Ом, либо... четыре, с таким же сопротивлением каждой. Попавший к нам в руки - четырехкатушечный, причем надо отметить: этот экземпляр прибыл в редакцию не в коробке, из «Транспортера» вытащили как раз тот сабвуфер, на котором были показаны сногсшибательные результаты в Тушине и в Санкт-Петербурге. Так что вопрос о «разминке» динамика можно оставить без обсуждения, если, разумеется, считать таковой работу от двух пятикиловаттных усилителей. В данном случае из усилителей было возможно извлечь все положенные киловатты, соединив катушки в две по 1 Ом каждая и прицепив к каждой паре по одному «пятитысячнику».
Конструкция «Бессмертного», в принципе, довольно традиционная, во всяком случае, если подходить к нему с мерками современного сабвуфера высокого разбора. Однако более пристальное изучение показывает: все сделано вдвойне, не только звуковые катушки. Рама AWIS-15 - могучая литая конструкция, на которой укреплен собранный из трех слоев магнит. Снаружи он закрыт защитной сеткой, но не для того, чтобы, как это делают некоторые производители акустики, зрительно увеличить размер магнита, куда здесь его увеличивать, ведь диаметр у него 180 мм, а для придания завершенного вида сетка уложена непосредственно на магнит. Над магнитом - «пояс охлаждения» с окнами, тоже забранными сеткой, на этот раз - для защиты от засорения зазора. А с противоположной стороны - мощнейшая шайба магнитопровода, притянутая ко всему остальному болтами.
Диффузор AWIS - двухслойная мембрана стеклоткань - кевлар, а центральный вогнутый колпак - из миллиметрового алюминия. Место стыка диффузора с центрирующей шайбой залито толстым-толстым слоем полимера, оттуда выходят вплетенные в центрирующую шайбу плоские проводники, переходящие потом в могучие провода, соединенные с восемью нумерованными пружинными зажимами. В общем, все признаки того, что AWIS в любых мыслимых условиях окажется действительно бессмертным. (В «Транспортере», правда, его поставили в условия немыслимые, но, как видим, он выжил).
Измерение параметров головки дало результаты необычные, ясно показывающие, что перед нами глубоко специализированное изделие. Резонансная частота (это у динамика, побывавшего в бою) - почти 48 Гц, добротность 0,79, при этом эквивалентный объем - меньше 40 л, как у некоторых «десяток». Диффузор рукой проминается с трудом. Имеется в виду - проминается на подвесе, деформировать сам диффузор немногим легче, чем фарфоровую тарелку.
С такими параметрами мы смоделировали работу AWIS в акустическом оформлении, пытаясь как бы задним числом понять, что привело конструкторов «Осмос+» к тому, к чему их это привело.
Акустику салона мы при этом закладывали не такую, как обычно, а учитывающую небольшие размеры кабины «Транспортера» в его боевом варианте. Сразу стало ясно: у закрытого ящика в SPL шансов по сравнению с фазоинвертором почти нет. С увеличением объема корпуса отдача росла, но этот рост прекратился на отметке примерно 120 л, дальнейший рост эффективности был мизерным. Отдача фазоинвертора мало зависела от частоты его настройки, здесь в силу вступал другой фактор. Слишком низкая частота означает большую амплитуду колебаний диффузора, что либо угробит динамик, либо остановит дальнейший рост звукового давления, это зависит от того, что возьмет верх - желание победить или стремление сохранить матчасть. Но и повышать рабочую частоту надо с осмотрительностью: в зачет пойдет только та часть излучения, которая находится ниже 80 Гц, таковы правила. Оптимальный компромисс - частота настройки 60 Гц (такая, кстати, была выбрана «Осмосом+» и на самом деле). И здесь отдача фазоинвертора начинает сильно зависеть от его объема. Увеличение объема с 60 до 240 л принесло ни много ни мало 6 дБ звукового давления на частоте настройки, в которую при этом, правда, надо было попадать очень точно, пик на АЧХ становится острым. Но при таком объеме и такой частоте настройки длина тоннеля даже диаметром 50 см становилась, по расчетам, нулевой. Что, собственно, и означает переход к оформлению Open Air. Теория, получается, практике не противоречит (как, собственно, и должно быть). Но для того, чтобы в реальной жизни воплотить такие параметры (напомним, методик аналитического расчета Open Air не существует), в «Осмосе+» для попадания в нужную настройку пришлось изготовить два варианта корпуса в сборе (подбирали объем и форму внутреннего канала) и 14 вариантов передней панели, с разным размером выходного сечения. Общая площадь 20-миллиметровых фанерных листов, израсходованных на процесс, оказалась достаточной для того, чтобы полностью зашить футбольные ворота. Если в один слой, то на обеих сторонах поля...

Характеристики сабвуферной головки Audiobahn AWIS-15 (по результатам измерений)

Максимальная мощность (power handling), Вт 2000*
Резонансная частота Fs, Гц 47,5
Полная добротность Qts 0,787
Эквивалентный объем Vas, л 38,2
Сопротивление постоянному току, Ом 4 х 2,0
Масса подвижной системы Mms, г 300,4
Силовой фактор BL, Тм 14,2
Чувствительность, дБ (1 Вт, 1 м) 88,7

При работе в закрытом ящике в салоне небольшого размера AWIS-15 может обеспечить и ровную АЧХ. Только это от него не требуется. То, что требуется, достигается в фазоинверторе. С ростом его объема растет и максимальное звуковое давление, но пик АЧХ становится острым, в него надо точно попасть на замере, а требуемый для настройки фазоинвертор становится огромным в поперечнике и совсем короткий. Что и приводит к корпусу типа Open Air.


ЖИЗНЬ БЕССМЕРТНОГО

«Транспортер» выступает на соревнованиях по SPL с начала сезона этого года. Всегда с успехом, все ближе подбираясь к заветной «семерке», отметка 170 дБ - знаковый рубеж, означающий выход на уровень высших мировых достижений. Между соревнованиями машина совершенствуется. Так, например, к летним выступлениям она получила в дополнение к боевому оснащению демо-отсек, где в свободное от баталий время можно показать, как работает обычная, музыкальная аппаратура Audiobahn. Но, несмотря на обилие аппаратуры в демо-отсеке, в центре композиции доминируют два 5000SPL, те самые два, что уже в который раз пытаются разорвать одинокий сабвуфер. Разорвать не получается, получается - победить...

Результаты выступления VW Transporter Team «Осмос+» в сезоне 2003 года

Источник: журнал Автозвук, 09/2003. Константин Лушенков, измерения: Юрий Евтушенко