Профессионально о струны от Thomastik-Infeld: как происходит разработка новой струны

Представляем вашему вниманию новый материал от Thomastik-Infeld из серии профессиональных бесед, посвященных струнам. Сегодняшняя статья расскажет читателю о создании струн: определит различные материалы, используемые в процессе изготовления струн, определит важные характеристики звучания, на которые ориентируются при разработке, расскажет о расчете силы натяжения и его роль в проектировании новой струны. И все это - простыми словами о принципиально важно в процессе создания струны от начала до конца.

Как изготавливается струна?

Струны - это современная, высокотехнологичная продукция; это сочетание физики, математики, материаловедения, науки о коррозии, высокоточной обработки и конструирования инструментов. Уже на протяжении столетия мастера Thomastik-Infeld исследуют, разрабатывают, конструируют и изготавливают струны. В этой статье читатель получает возможность заглянуть «за кулисы» производства и ознакомиться с процессами и этапами изготовления струны в компании Thomastik-Infeld.

Задание: изготовить скрипичную струну Ля.

Частота звучания (440 Гц) и длина вибрирующей части струны (32,5 см) определены заранее.

Процесс.

1. Определение желаемой силы натяжения струны

Сначала устанавливается определенная сила натяжения струны. Мастера Thomastik-Infeld стремятся установить силу натяжения струны как можно меньше, но высокой настолько - насколько это нужно. Почему? Установка слишком малой силы натяжения струны привело бы к обретению скрипкой так называемого носового призвука, а также - значительному снижению продолжительности эксплуатации струны. Это значит: при малой громкости струна будет слишком быстро прижиматься к грифу и вздрагивать, звучание струны будет искажаться в случае большей нагрузки и тому подобное. Установка слишком большой силы натяжения струны приведет к перегрузке инструмента. Это повлечет потерю акустических цветов и обертонов, а сама скрипка вступит трубного призвука.

Основа струны также должна выдерживать определенный натяжение струны. Если сила натяжения струны определена в 5,5 кг, то основа струны должна без проблем выдерживать нагрузку не менее 5,5 кг. Сила натяжения определяет массу, необходимую для настройки струны на основной тон. Мастера Thomastik-Infeld придают наибольшее значение безопасности и надежности. По этой причине в расчеты включается дополнительный коэффициент безопасности - некий запас прочности для того, чтобы струна не лопнула в случае большей нагрузки. Это очень похоже на канатную дорогу, которая не должна оборваться, даже если нагрузка на нее выше, чем предусмотрено.

Сила натяжения струны это величина массы на единицу длины (массы струны в длине вибрирующей части струны). Как пример: для достижения силы натяжения струны с вымышленным значением X, нужно рассчитать 10 грамм на метр. В конце концов, общая сумма масс всех используемых материалов должна составлять 10 грамм на метр. При подборе отдельных материалов это необходимо тщательно учитывать.

На этом этапе уже определены три параметра: частота звучания, длина вибрирующей части и сила натяжения струны.

       2. Детализированное определение характеристик, которыми должна обладать струна:

• Акустичні характеристики (блиск і теплота звучання);
• Акустичне різноманіття (багате і насичене або чисте звучання);
• Звуковий конус під час виконання (широка або зосереджена спрямованість звуку);
• Чесність (струна заглушує інструмент або підкреслює індивідуальний характер інструменту);
• Стійкість до тиску смичка (максимальна здатність зносити тиск у фортіссімо, впевнений відклик в піаніссімо);
• Динамічний діапазон, міцність та гучність (від 3P до 3F);
• Властивість модуляції (поблажлива проти модульованої);
• Модуляція гучності (тихе і гучне виконання);
• Час акустичного прориву (металевий тон, звучання після зміни струни);
• Стабільність строю;
• Тривалість служби обмотки струни (стійкість до корозії, стійкість до тертя тощо);
• Акустична тривалість служби;
• Відклик при зміщенні лівої руки;
• Смичковий відклик;
• Лівостороння гаптика (чутливість для пальців лівої руки);
• Правостороння гаптика (відчуття на дотик смичком);
• Схильність продукувати вовчий тон, гудіння, свист;
• Сила натягу струни.

     3.Следующим шагом является поиск необходимых материалов и их сочетаний, каждый раз в соответствии с нужной массы. С этого момента начинается изготовление струны.

Сначала, следует выбрать материал основы струны. Это может быть синтетика (полиамиды, такие как нейлон или перлон, полиэстер или широкий спектр полиарилетеркетонив), хромированная сталь (без покрытия или с покрытием) или углеродистая сталь (как плетеный или тросовый керн). Материал основы струны несет на себе силу натяжения струны, обеспечивает акустическую и гаптических направленность, а также определенный вес (величина массы на единицу длины). Например, вес синтетической основы составляет 1,6-2 г / см3, а вес стали - 7,3-7,8 г / см3.

За исключением струны без обмотки (например - скрипичная струна Ми, гитарные струны), струны Thomastik-Infeld состоят из нескольких слоев. Согласно желаемых характеристик звука и обработки, мастера выбирают материал поверхности струны (материал крайнего, внешнего слоя). Далее следует выбрать тип, количество последующих слоев и материал для них. Мастера определяются с использованием округлого и плоского провода для внутренних слоев струны, обозначают сколько округлого и плоского провода наматывается на основание струны параллельно, то есть одновременно. Предостережение на этом этапе: величина массы на единицу длины.

Это, естественно, создает ограничения и трудности. Чем больше плотность и диаметр основания струны, тем меньше материала можно использовать для ее обмотки, чтобы величина массы на единицу длины точно соответствовала техническим условиям.

Чем выше должно быть звучание струны, тем меньше должна быть ее общая масса. M (масса) = (плотность) x V (объем). Чем больше плотность материала, тем меньшего объема достаточно для достижения той же массы. Например, серебро имеет очень высокую плотность, 10,5 г / см3. Зато алюминий имеет плотность 2,6 г / см3. Это означает, что для достижения одинаковой массы алюминия нужно будет использовать значительно больше (большая толщина проволоки), чем серебра (меньшая толщина проволоки).

Конечно, можно было бы использовать для обмотки струны совсем небольшое количество серебра. Однако этого было бы недостаточно для достижения механической устойчивости, поскольку полоска серебра в обмотке была бы чрезвычайно тонкой. Следует выдержать определенную толщину полосы металла для обмотки, чтобы гарантировать ее механическую устойчивость. Этот фактор также нужно учитывать при выборе материалов обмотки.

Кроме того, необходимо принимать во внимание консистенцию и жесткость используемых материалов, а также - их толщину. Например, скрипичная струна Ми с обмоткой, с силой натяжения струны 7,7 кг, имеет основу из углеродистой стали диаметром 0,22 мм. Чтобы обеспечить такую ​​силу натяжения, следует использовать для обмотки основы этой струны алюминиевый провод (плотность металла - 2,7 г / см3), толщина которого составляет примерно 0,04 мм. Если бы эта струна была обмотана проволокой с хром-стали (плотность металла - 7,9 г / см3), то его толщина составляла бы примерно 0,013 мм, то есть - треть от толщины обмотки из алюминия. Толщина же обмотки из серебра составит лишь четверть толщины обмотки из алюминия. Хром-сталь - это очень устойчивый, прочный материал. Именно поэтому, можно изготавливать струны Ми с обмоткой из хром-стали, несмотря на минимальную ее толщину. Серебро, зато является мягким материалом и быстро подвергается повреждений при стрессовых нагрузках. Как результат, скрипичные струны Ля и Ми, а также - альтовая струна Ля не производятся с серебряной обмоткой.

Компания Thomastik-Infeld работает с прессами высокой точности, которые были спроектированы и собраны мастерами Thomastik. Это оборудование производит металлические полосы с точностью до 0,5 микрометров (0,0005 миллиметра). Как и в спорте, эти цифры на самом деле имеют существенное значение и выводят струны Thomastik в лидеры на рынке. Преодолев 214 километров и пробыв около пяти часов в пути, Марсель Киттель выиграл велогонку Tour de France 2017 с отрывом всего в 0,0003 секунды (при средней скорости 70 км / ч это соответствует расстоянию разрыва с соперником на примерно 6 мм). Маленький любопытный факт: компания Thomastik-Infeld была одним из главных разработчиков Боуден-трос для велосипедов.

Возвращаясь к струнам: для струн с очень высоким звучанием, как скрипичные струны Ми и Ля, а также - альтовая струна Ля, масса основы струны составляет большую часть общей ее массы. Это означает, что для этих струн можно применять только очень небольшое количество массы материала обмотки. Это еще одна причина, почему существует таких струн, как скрипичные струны Ми и Ля с серебряной обмоткой или альтовая струна Ля с серебряной обмоткой.

В заключение.
Время изготовления одной струны занимает от 1,5 до 10 минут. Но процесс ее разработки может занять до 2 лет. Первые струны-прототипы тестируются, совершенствуются и дорабатываются до тех пор, пока не будет достигнуто предварительно определенного, желаемого результата, а также - пока струна не будет соответствовать стандартам качества Thomastik-Infeld.