Построение сабвуфера

После изготовления подиумов пришла очередь подумать о сабвуфере. Конечно, можно было бы просто купить корпусной саб, но для меня это слишком легкий путь:-) Да и вообще, готовый ящик - несколько неоднозначная вещь... Поэтому решил делать ящик самостоятельно.

Материалов по выбору, расчету и изготовлению вуферов масса. Для начала я изучил все статьи А.Елютина о теории и практике "сабостроения" на его сайте http://www.caraudio.ru/. В данный момент там находится журнал "Автозвук", но искомые странички мне все-таки удалось отыскать. Также можно посмотреть "Бубуку" Клауса. А по работе с композитными материалами много ценных сведений можно подчерпнуть здесь и здесь.

Обосновывать свой выбор головки для саба я не стану, скажу только, что купил у Вадима динамик MTX Thunder 5124 - 12 дюймов соответственно. Параметры головки указывали на закрытый ящик, производитель рекомендовал 1.25 cu.ft, а с учетом характеристик зубильного салона Вадим рассчитал 1.22 cu.ft. На чем я основывался.

Внимательно ознакомившись со всеми рекомендациями, решил строить ящик типа "stealth" (скрытый, неправильной формы, повторяющий форму части багажника) из стеклоткани и углеволокна со стенками из фанеры. Коллекцию всевозможных сабвуферов можно посмотреть здесь. Я же предоставлю свой вариант изготовления.

Материалы и инструмнеты

Из основных материалов мне понадобилось:

• Эпоксидка, 9 флаконов по 300 гр, пр-во г. Дзержинск;

• Стеклоткань толщиной 0,3 мм (скорее всего она промышленная) - без воска, с синтетическими волокнами - порядка 2,5 кв. м.;

• Углелента, толщиной 0,1 мм и шириной 0,4 м - порядка 4 м.

• Лист фанеры 9 мм - порядка 1,8 кв.м.;

• Полиэфирная шпаклевка со стекловолокном - 150 гр.;

• А также шкурка, гвоздики, шурупы, бумажный скотч, пластилин, аэрозольная краска "Matson", клей типа "Момент", термоклей, карпет (ковролин).

Электролобзика у меня нет, поэтому использовал обычные пилы - широкую и узкую, также электродрель, строительный фен "Black&Decker", ножницы по металлу, нож-резак и еще молоток :-)

Выклейка

Решил разместить вуфер слева в багажнике - меньше расстояние до аккумулятора и больше места в нише из-за отсутствия горловины бензобака. Место, которое находится за пластиковой заглушкой, тоже задумал использовать, и как потом оказалось не зря, это дополнительно 5 литров объема.

Для начала подготовил поверхности: все заклеил бумажным скотчем, включая пластиковую боковину. Затем с помощью картона, скотча и пластилина сделал обечайку (торцы) вокруг выреза вровень с кромками, предварительно наклеив кусок пенки 8-мм на внутреннюю поверхность заднего крыла. Это для того, чтобы готовая форма не упиралась в крыло изнутри. Здесь важно проследить, чтобы боковые картонные стенки располагались под небольшим углом, иначе слепок невозможно будет вытащить из отверстия. Потом тем же пластилином немного подкорректировал получившуюся матрицу для придания более плавных обводов слепку. Пластилин разогревал феном.

Подготовленную таким образом поверхность обильно смазал литолом и приступил к оклейке. Стеклоткань накладывал внахлест, полосками шириной порядка 15 см, слегка подогревая их феном и выдавливая пузырьки. Поверхность смолой не мазал (она в литоле), а предварительно пропитывал полоски. На этом этапе я не очень ясно представлял себе будущую форму ящика, поэтому заклеил заведомо большую площадь.

Не удалось сфотографировать форму перед оклейкой. Стеклоткань положена в один слой внахлест, сквозь нее виден бумажный скотч и пластилин.

Эпоксидка медленно полимеризуется при низких температурах, поэтому мне пришлось искать теплый гараж для затвердевания формы. Это оказалось гораздо легче, чем я предполагал, и, после ночевки машины в огромном теплом заводском гараже я торжественно выдрал получившийся слепок, правда с некоторым усилием...

Стенки

Число, форму и размер боковых стенок прикидывал уже по месту, вырезая их из картона и скрепляя клеем-расплавом (продается в виде стержней, плавится паяльником либо вставляется в спец."пистолет"). Но на этом этапе есть очень важная проблем, решение которой не столь тривиально.

Как прикинуть объем ящика? Готового ответа я так и не нашел, пришлось что-то придумывать. Коробка от динамика вмещала 20 литров, поэтому на глазок вырезал из картона и скрепил стенки так, чтобы получилось полторы коробки. Более точно измерить объем можно только при помощи сыпучих или жидких веществ... Может подойти и крупа (30 литров крупы :-О)), и песок, и керамзит, и пенопластовые шарики... Про воду пока речь не идет - конструкция негерметична в принципе. Но свежее решение пришло само собой, правда не сразу: в обычные пакеты для мусора я налил воды по 6 литров, завязал их и просто побросал в макет ящика! Хотя конструкция чуть было и не рассыпалась из-за тяжести воды, но цели своей я достиг...

Затем вырезал стенки уже из 9-мм фанеры, стараясь учесть уменьшения объема в дальнейшем: толщина стенок, объем брусков и ребер жесткости, эпоксидку (9 флаконов по 300 гр), стеклоткань и тд. Новые стенки скрепил термоклеем и вторично произвел замер. Если есть сомнения в правильности замеров, то можно ширину стенок сделать с запасом и отрезать лишнее потом, когда будет набрана достаточная прочность.

Верхнюю стенку пришлось вделать с вырезом под динамик в штатном месте накладки. Так я планирую организовать тыловую подзвучку.

Этот вырез под штатный динамик "тыловой подзвучки". использована та же фанера 9 мм, эпоксидка и маленькие гвоздики.

Далее скреплял стенки между собой при помощи шурупов (саморезов), брусочков и эпоксидки. Бруски лучше вырезать из твердых пород дерева: бук, дуб, береза. Места под шурупы (я взял 4х25 мм) разметить и предварительно засверлить сверлом 0,5-0,75 диаметра шурупа, иначе брусок расколется. Также хочу добавить, что скреплял боковые стенки между собой не отделяя заднюю - чтобы постоянно контролировать положение деревянной части относительно стеклопластиковой. То есть разрывал временное клеевое соединение, ставил брусок и опять фиксировал участок термоклеем.

Саморезы расположены несколько хитро - чтобы они не "встретились" внутри бруска. Для лучшего утапливания головок место предварительно рассверлил большим сверлом.

Деревянная обвязка в один слой, дно еще не приклеено основательно. Слепок изнутри пришлось немного подшлифовать.

Когда деревянная обвязка высохла, капитально приклеил к ней заднюю стенку эпоксидкой, прибив штапичными (маленькие такие) гвоздиками по периметру для полного прилегания. После этого срезал излишки слепка и кое-где эти гвоздики повыдергал...

Слепок отлично приклеился к деревянной стенке на самом неровном участке. Если приглядеться, то по периметру заметны следы от гвоздиков.
При стыковке все щели заполнял смесью смолы и опилок.

Первоначальная форма была готова. Даже на этом этапе ящик оказался полностью герметичен, поэтому я замерил объем водой, причем уже без применения целлофановых пакетов...

Увеличение прочности

Для увеличения жесткости деревянных стенок достаточно было просто прибить\наклеить еще один слой фанеры. Но я решил на свой страх и риск немного усложнить себе задачу и применить композитный материал - "сэндвич".

Между двумя фанерными стенками зажал три слоя углеволокна со смолой, причем волокна располагались вдоль - поперек - вдоль. Дополнительную стенку решил высверлить, сделать таким образом "сотовую" структуру. Как мне кажется, эти дырки не снижают общую прочность\жесткость конструкции, но заметно улучшают демпфирование стенок. Да и тому же в сумме это дополнительных 2 литра объема :-)) Вполне возможно, что эти дырки - спорный вопрос. Здесь я не уверен на 100% в правильности своих действий, однако испытания показали неплохие результаты...

Верхняя стенка. Вырез под динамик не имеет второго слоя фанеры, но потом я наклеил на него ребро жесткости.

Другое дело - набрать прочность стеклопластиковой части ящика. Оптимальным решением оказалось применение аналогичного "сэндвича". Только теперь три-четыре слоя углеволокна помещались между слоями стеклоткани. Такой "сэндвич" я аккуратно изготавливал на куске визомата (идеален кусок толстого стекла), тщательно пропитывая смолой каждый слой. Потом наклеивал его внутрь слепка. Предварительно поверхность смазывал эпоксидкой, и уже положенный "сэндвич" немного грел феном (смола размягчалась), тщательно разравнивал его, выдавливая пузыри и затем грел феном уже посильнее. После таких действий свежеприлепленный "сэндвич" "вставал" - немного затвердевал. Таким образом, вполне возможно набрать жесткость слой за слоем, не дожидаясь полной полимеризации свежих "сэндвичей".

Днище и часть задней стенки поклеены одним куском. Видно, что в "сэндвиче" слои углеленты более узкие, чем стеклоткань по краям.
Пока набрана лищь половина толщины...

Прямо по курсу - стенка, прилегающая к арке колеса. Ее пришлось усиливать, плюс еще и ребро жесткости.

По такой схеме набрал суммарную толщину в 8-10 слоев, накладывая куски внахлест и делая акцент на участках с наибольшей площадью. Также старался, чтобы "сэндвич" немного захватывал фанерные стенки. Форма выклеивалась довольно ровно, поэтому поверхность практически не шлифовал между накладкой слоев.

Углеволокно имеет высокий модуль жесткости, поэтому его применение намного упрощает задачу. Можно, конечно, обойтись и без него, но тогда число слоев стеклоткани придется увеличить... И еще один момент: композит получится гораздо прочнее, если он будет сохнуть под грузом, а не просто так. Вакуумной установки у меня нет, применять гнёт я не стал, но прижать стеклоткань мешочком с песком, наверное, было бы не лишним...

Ребра жесткости и верхняя крышка

Конструкция получалась все прочнее и прочнее. Я пробовал со всей силы прыгать на ящике, но никаких деформаций "экспертам" заметить не удалось:-) Тем не менее, поставил ребра жесткости (распорки) - обязательный элемент конструкции.

Их вырезал три штуки - из то же фанеры, шириной 3-4 см. Конечно, не так просто удалось "близко к тексту" повторить рельеф стеклопластиковой поверхности, но я особо над этим не усердствовал... Ребра наживил гвоздиками к деревянным стенкам, заполнил щели между ними и слепком смесью смолы и опилок, а потом по месту стыка положил полоски стеклоткани. На дно ниши приклеил буковый брусочек, заклеив его сверху куском стеклоткани. Ну вот теперь прочность точно достигла отметки "ЛИНКОР" :-))

Ящик и верхняя крышка готовы к соединению.
По краю стенок приклеил полоски фанеры - немного увеличил ширину стенок и, соответственно, объем ящика.

Верхнюю крышку тоже вырезал из фанеры. Между двумя 9-мм заготовками зажал пару слоев углеволокна и слой стеклоткани со смолой, скрепил фанерки гвоздиками и прижал грузом. Отверстие под динамик вырезал заранее, а уже к высохшей композитной конструкции приклеил и прибил дополнительное кольцо. Оно немного добавляет жесткости крышке, да и шурупы крепления динамика будут прочнее держаться за счет более долгого пути в дереве....

После проверки поверхностей крышку торжественно приклеил к ящику, намертво привинтив ее шурупами. Мелкие неровности и головки шурупов зашпаклевал и зашкурил. Стеклопластиковую часть ящика тоже шпаклевал, но только крупные раковины - поверхность слишком неровная и "выводить" ее начисто не имеет никакого смысла.

На фото часть отверстий зашпаклевана, но еще не зашкурена.
Внутри ящика видны ребра жесткости и провод к динамику.

Ящик снаружи и изнутри выкрасил черной матовой краской, хотя специалисты рекомендуют внутреннее пространство обработать антикором в аэрозольной упаковке. Также изнутри на клей "Момент" наклеил 10-мм поролон для лучшего демпфирования стенок. Снаружи часть ящика задрапировал ковролином (карпетом), использовав тот же "Момент".

Вид сзади. Этот аппендикс вставляется в дырку в крыле внутри багажника.
Покрашено аэрозолью в полтора слоя.
Внизу слева видны два столбика - это клеммы.

Вид спереди со снятым динамиком. Виден белый поролон, которым задемпфированы внутренние стенки ящика.

Клеммы купил универсальные - и под вилку, и просто под оголенный провод. Просверлил отверстия в боковой стенке и прикрутил их, промазав герметиком. Провод к динамику взял покороче и потолще, 4 кв.мм., места контактов пропаял и заизолировал.

Конечно, ящик не "СТЕЛС" в чистом виде - все-таки выступает в багажник. Но и объем у него не маленький....
На заднем плане - Э.Д.С. сабвуфера - усилитель "Kicker iХ404"

Герметизация динамика

Неправильное сопряжение динамической головки и ящика (особенно это касается ЗЯ) запросто может свести к нулю весь кропотливый труд. Конечно, существуют специальные прокладки из пористого материала, предназначенные специально для подкладывания под обод динамика. Также динамик можно приклеить к корпусу герметиком. Но как его потом отдирать? Я же применил простую и надежную технологию, дающую прекрасные результаты.

Герметик уже высох, динамик отсоединился без проблем. Целлофан тоже снимается без труда.
Внутри корпуса виден демпфирующий наполнитель - это куски синтепона, бывшие воздушным фильтром систем вентиляции.

Предварительно, на всякий случай внутренний обод корзины динамика намазал литолом. Затем нанес силиконовый герметик (отличные результаты дает фирменный "ABRO") по краю отверстия в корпусе. То, что поверхность уже затянута карпетом, нисколько не помешает. Чтобы головка не приклеилась намертво, по силиконовой дорожке нужно уложить полоски тоненького целлофана (вполне подойдут кусочки пакета - "маечки"). Далее нужно приложить динамик, ориентировав его так, как он будет стоять в дальнейшем и привинтить его всеми винтами. После затвердевания герметика динамик и целлофан должны с легкостью отсоединиться, а на корпусе должная остаться идеально подходящая под конкретную головку силиконовая прокладка.

Выводы

На мой взгляд, ящик получился. Не особо тяжелый, но жесткий и прочный. В итоге он оказался около 33 литров - ненамного меньше расчетного, но это не столь страшно - добавление звукопоглощающего материала внутрь позволяет исправить эту нестыковку... В багажнике сидит как влитой, не дребезжит, стенки не "дышат" даже на околомаксимальной громкости :-) В общем, я доволен.
На данный момент у меня нет возможности измерить АЧХ вуфера, поэтому настраивал его на слух - добавляя/убирая акустический балласт/звукопоглотитель.
Но это уже совсем другая история, проанализировать полученные результаты я пока не готов...

Продолжение разговора не заставило себя долго ждать...
15 апреля 2000 года появилась возможность проверить сабвуфер в деле на первых соревнованиях SPL-клуба. Для меня оказалось полной неожиданностью, но вуфер (плюс немного "фронта") в номинации "СОЛО" продемонстрировал звуковое давление в 132,5 децибеллы - лучший результат вреди всех участников, а также занял второе место (127,1 дБ) в своем классе. Для одной "двенашки" это очень серьезный результат.
По качеству звука соревнования не проводились, только по количеству :-), но в приватном прослушивании участники положительно отзывались о звуке вуфера. Надеюсь, что когда-нибудь он будет оценен профессиональными судьями...

Статья составлена по публикациям Дмитрий Цыпченко из города Москвы.

Источник: http://ch.pp.ru