Соревнования по dB Drag всегда вызывали повышенный интерес публики. Зрелищные, интригующие, ежеминутно приносящие сюрпризы, они ежегодно привлекают десятки новых добровольцев, для которых цель одна — создать SPL-ный автомобиль и установить новый рекорд по звуковому давлению. Правда, добиваться рекордных результатов удается далеко не всегда, а вот техника у таких новоиспеченных энтузиастов выходит из строя регулярно. Виной тому — незнание простейших принципов построения SPL-ных аудиосистем. О них, а также об общей концепции автомобиля для соревнований по звуковому давлению и пойдет речь в этой статье. Сразу оговоримся, что она в первую очередь адресована новичкам в этом виде спорта — тем, кто хочет достичь по-настоящему хороших результатов.
Браться за создание SPL-ного автомобиля, поддавшись сиюминутному настроению и не зная тонкостей технологии, по меньшей мере, глупо. История знает немало примеров, когда вчерашние участники соревнований по SQ (качеству звучания), увлеченные зрелищем, решались попробовать свои силы в dB Drag, но кроме разочарования от проигрыша и сожаления об испорченных компонентах (сгоревших усилителях, сабвуферах) не получали ровным счетом ничего. Для многих участников этот урок не прошел даром, и буквально через пару месяцев они уже стояли на пьедестале победителей. Такое чудесное превращение происходило по одной простой причине: они усвоили, что нет ничего общего между соревнованиями по качеству звучания и неограниченному звуковому давлению.
Вот мы и подобрались к самому интересному — тому, ради чего и задумывалась статья: каким должен быть SPL-ный автомобиль, какому типу кузова отдать предпочтение, из каких соображений подбирать аудиокомпоненты, как настроить аудиосистему. Все эти, а также много других не менее важных вопросов задает себе каждый, кто всерьез задумывался о построении SPL-ного автомобиля. Сейчас мы постараемся ответить на наболевшие вопросы. Для начала — о конструкции и содержимом SPL-ного автомобиля. Выбор автомобиля для соревнований по неограниченному звуковому давлению, пожалуй, одна из самых ответственных задач, и от того, насколько он будет верен, зависит не столько конечный результат, сколько тот объем финансовых и трудовых затрат, которые потребуются для достижения достойных значений звукового давления. Чтобы не ошибиться, уже на начальном этапе проекта необходимо четко представлять, каким требованиям должен отвечать кузов автомобиля, предназначенного для соревнований по SPL. Таких требований три. Во-первых, кузов автомобиля должен быть максимально жестким, во-вторых, как можно более герметичным, и, в-третьих, достаточно просторным, способным вместить нужный объем аудиокомпонентов — сабвуферов, аккумуляторов, усилителей.
Итак, перечень требований определен, но прежде чем перейти к детальному рассмотрению каждого пункта и обсуждению его значимости, вспомним об одном любопытном свойстве салона автомобиля. С ним знаком каждый, кто хоть раз занимался проектированием автомобильного сабвуфера. Начиная с некоторой частоты, своеобразной точки перегиба, салон автомобиля начинает плавно усиливать сигналы низких частот в среднем с крутизной подъема АЧХ около 12 дБ/окт. Усиление растет обратно пропорционально частоте звуковых колебаний и в области инфранизкого баса может достигать 15 дБ и более. Частота, с которой начинается подъем амплитудно-частотной характеристики, зависит главным образом от линейных размеров салона автомобиля, а точнее — от его длины (F=170/L, где L — длина салона). Отсюда следует, что чем меньше протяженность салона, тем раньше акустика салона «возьмется за дело» и тем полезнее будет ее вклад для SPL-ной аудиосистемы. Проиллюстрируем это на конкретном примере двух полярных автомобилей, например, «Оки» и ее антипода — «Волги» с кузовом «универсал». Для крошечного салона «Оки» точкой отсчета станет частота около 90 Гц, у крупногабаритной «Волги» с ее салоном длиной под четыре метра — порядка 50 Гц. Выводы напрашиваются сами собой: при прочих равных аудиосистема, установленная в «Оке», даст на несколько децибел большее звуковое давление, чем такая же, внедренная в «Волгу».
Впрочем, это уже следствие, вернемся же к причинам. Почему акустическое усиление зависит именно от длины салона автомобиля и откуда оно берется? Дело в том, что звук распространяется в виде волн, а любая волна имеет длину, напрямую связанную с частотой колебания (l=c/f, где l — длина волны, с — скорость звука (340 м/с), f — частота колебаний). Пока частота звука относительно высока, а длина волны мала, звук может спокойно путешествовать по салону автомобиля. Однако стоит частоте понизиться, скажем, до 100 Гц, как длина волны возрастет до серьезных величин. Без малого три с половиной метра — это уже не шутки. Впрочем, пугаться рано: переломный момент в процессе распространения волн наступит только тогда, когда половина длины волны (в нашем случае — около 1,7 м) превысит длину салона. Тогда в дело вступит компрессионный механизм возбуждения звука. Динамик (вернее, сабвуфер) превратится в своеобразный насос, который будет регулярно то сжимать, то разрежать воздух в салоне автомобиля, вызывая перепады звукового давления. По мере снижения частоты звукового сигнала амплитуда смещения диффузора сабвуфера будет возрастать, а эффективность работы нашего «насоса» — повышаться. Проще говоря, диффузор будет все сильнее и сильнее сжимать воздух, что и приведет к росту звукового давления — в среднем, с крутизной около 12 дБ/окт.
К сожалению, теоретически предсказываемый рост звукового давления далеко не всегда наблюдается на практике, и это наглядно демонстрируют амплитудно-частотные характеристики, снятые опытным путем на некоторых серийных автомобилях. Их низкочастотный участок только в общих чертах напоминает прямую наклонную линию, обещанную теорией, и вот почему. Дело в том, что все теоретические изыскания и доводы чаще всего строятся на упрощенных моделях исследуемых объектов. В нашем случае это салон автомобиля, и, говоря об акустическом усилении 12 дБ/окт, мы считали, что он представляет собой замкнутый объем со стенками из очень жесткого материала. В действительности же мы имеем кузов, который даже ребенок может прогнуть пальцем, салон, где сотни отверстий и щелей, великое множество поглощающих поверхностей. Вот они-то и омрачают радужную картину, сводя на нет усилия сабвуфера. Последний вместо того чтобы развивать высокое звуковое давление, сдувает пыль со всех щелей в автомобиле, заставляет вибрировать тонкие кузовные панели и неплотно прилегающие декоративные детали салона. Разумеется, такого рода занятия отнюдь не прибавляют звукового давления, а отнимают, причем потери здесь достаточно ощутимые. Для иллюстрации величины потерь обратимся к соревнованиям по неограниченному звуковому давлению. Взглянув на результаты одноклассников из разных категорий, например, «Street» и «Super Street», можно заметить интересную особенность: в среднем результаты во второй категории на 8 дБ выше. Эта прибавка объясняется тем, что в категории «Super Street» можно модифицировать заднюю часть салона автомобиля, приблизив ее к теоретической модели.
Из сказанного следует, что чем лучше подготовлен кузов и салон автомобиля, тем выше обещает быть результат. Но при соблюдении одного очень важного условия: конструкция автомобиля должна изначально иметь некоторые предпосылки к этому виду спорту. Под предпосылками подразумеваются уже упомянутые жесткость кузова и герметичность салона. К сожалению, времена, когда кузова автомобилей изготавливались из 2-мм стали, остались в прошлом, сегодня серийные образцы собираются из деталей толщиной не более 0,7 мм, так что говорить о конструктивной жесткости таких кузовов можно лишь с большой натяжкой. Поэтому выбирать автомобиль надо с пристрастием, особое внимание обращая на машины с минимумом дверей и остекления, а из всевозможных типов кузовов предпочтение отдавать универсалу или хэтчбеку. Примерами подобных автомобилей могут послужить отечественные «Нива» (в трехдверном исполнении), «восьмерка», «Ока» и украинская «Таврия». По понятным причинам, хороши в SPL-ном применении и среднеразмерные фургоны, особенной популярностью они пользуются среди европейцев и американцев. Вторая составляющая успеха — герметичность салона — тоже немаловажный фактор, но, как показала практика, среди отечественных автомобилей найти приемлемого кандидата не так-то просто, другое дело — иномарки. Надо признать, что в категориях «Street» и «Super Street» у них гораздо больше шансов на успешное выступление, нежели у отечественных автомобилей.
Прекрасно понимая, что участники, выступающие в категориях «Street» и «Super Street», очень редко имеют возможность приобрести отдельный автомобиль для SPL, нам хотелось бы дать несколько практических советов по доводке уже имеющейся машины.
Для начала еще раз напомним прописную истину. Любые мягкие детали салона автомобиля отлично «впитывают» звуковую энергию, а любые вибрирующие детали превращают ее в тепловую. Полностью избавиться от этих источников потерь нельзя, но можно частично нейтрализовать их влияние. Что для этого требуется? Если в автомобиле установлены матерчатые обшивки дверей, заменить их на аналогичные пластиковые. Проверить состояние всех резиновых уплотнителей в дверях и при необходимости заменить их. Отрегулировать дверные замки таким образом, чтобы дверь плотнее прилегала к кузову. Потуже затянуть крепления всех декоративных деталей отделки салона. На время замера устранить все препятствия на пути звуковых волн, сложив несъемные сиденья и удалив съемные. Проведя такой комплекс работ и не забывая, что звуковое давление отличается завидным упрямством и вечно стремится выбраться наружу через любые лазейки, вплоть до неприкрытых воздуховодов печки или отверстия под кабели в щитке моторного отсека, можно смело рассчитывать на пусть и незначительное, но улучшение результата.
Продолжение следует ….
По материалам журнала Car&Music