Свежие комментарии

Струйный усилитель звука

Мы привыкли, что звук можно усиливать только электрическим способом. Однако, это неверно.
Можно построить девайс, который будет усиливать звук… струей воды!

str_usilitel_zvukaСоберем такое устройство.

Оно состоит из сопла, из которого вытекает струя воды (1). Струя падает на резиновую мембрану (2). Мембрана натянута на металлической трубе (3), с одной стороны трубы возле мембраны в ней сделан патрубок, на котором надет картонный рупор (5).

Главная задача, чтобы из сопла выходил именно ламинарный поток воды. То есть струя должна быть абсолютно ровной, не разбиваясь на капли. При этом высоту сопла над мембраной нужно подобрать такой, чтобы струя была максимальной длины — при поднятии сопла еще чуть выше струя разобьется на капли. Этого добиться не так просто — выход из бака должен быть набит ватой или другим подобным волокнистым материалом, разбивающим любые потоки внутри бака с водой. Также волокнистый материал должен гасить звуковые колебания, могущие идти из бака с водой. Очень важным является и форма сопла.

Более того — сопло у нас основной элемент.
Дело в том, что если на сопло поступают звуковые колебания, то от них ламинарное течение воды нарушается и вода разбивается на капли, которые ударяются о резиновую мембрану. При этом эти капли оказываются «модулированы» звуковыми колебаниями. Усиление звука зависит от высоты сопла над мембраной (то есть от кинетической энергии, которую запасла вода при падении) и от размера мембраны.

Настройка такого прибора — искусство. Нужно подбирать диаметр сопла и давление воды в баке. Нужно предусмотреть мембрану, прикрепленную к соплу для передачи звуковых колебаний и изолировать остальные части от звука. Наводки могут быть отовсюду — вплоть от вагонов подземки за четыре квартала или от телеги с брюквой под стенами храма. Нужно будет поиграться и с формой и размером резиновой мембраны — от этого зависит АЧХ характеристика усиления.

Конечно, коэффициент усиления не так высок, а диапазон частот узковат, особенно плохо с высокими частотами.
Поэтому из спектра человеческого голоса более-менее усиливают узкий кусок средних частот, в районе 3 KHz, ну как совсем старая радиоточка, хотя в ней высоких частот будет поболее.
Вообще лучшая частота усиления — это которая совпадает с частотой естественного распада струи на капли.

Эта девайсина изобретена не сегодня, впервые она была собрана в 18-м веке. Но после первых демонстраций она была разобрана. Зрителям усиленный звук голоса показался настолько страшным, что они просто разбежались!

Однако, «демонический» звук попаданцу может оказаться очень даже на пользу.
Сама конструкция усилителя такова, что может быть воспроизведена в любую эпоху, начиная с шумеров. Все металлические части могут быть заменены деревянными (за исключением приемной мембраны в сопле — там нужна высокая жесткость). Усилительная мембрана вместо резиновой может быть из любого тонкого и упругого органического материала — это и рыбий пузырь и тонкая кожа, и стенка бычьего желудка.

Зато представьте — если где-нибудь в храме аккуратно вынести металлическую мембрану-микрофон за пределы помещения (чтобы не было видно и слышно говорящего), то как будет рычать и рокотать потусторонний голос в полутемном зале! Надо еще замуровать бутылки в стены с открытым горлышком для пущего резонанса. Незабываемые впечатления зрителям обеспечены.

23 комментария Струйный усилитель звука

  • Hludens

    Есть способ проще и приятнее (без страшных спецэфектов):
    перед мембраной, на расстоянии миллиметра, установлен срез трубки, из которой идет равномерный поток воздуха (меха+ ресивер в виде мехов с грузом). Вся конструкция сидит в рупоре, мембрана на входном отверстии, трубка проходит через выходное.
    Когда мембрана дрожит, расстояние меняется и таким образом выходящий воздух модулируется колебаниями мембраны.
    Коэффициент усиления зависит от давления воздуха и хода мембраны.
    Впрочем при неправильной регулировке можно получить и рычания (усиление только низких частот) и шипение.

    • kraz

      Не понял конструкцию.

      И еще один штрих — металлическая мембрана-микрофон не должны быть слишком чувствительной, иначе пойдет самовозбуждение.

      • 2:5080/205

        http://hrenovina.net/4515
        Пневматический усилитель звука. Войсом орать на мембрану, вероятно, тоже можно.
        Работает по принципу ревуна — открывание и закрывание потока создает волну. Соответственно, две идентичных решетки, незначительное смещение которых создает значительное изменение сечения трубы, через которую идет сжатый воздух. Электричество не требуется, энергию можно «накопить» в баллоне.
        Сам ревун таки тоже небесполезная штука — прост как цилиндр (диск, лента — пофиг) с дырками, а воет так, что… В реале были попытки действовать ими на толпу, х.з. насколько успешные — теоретически, должно оказывать деморализующее действие. Но у на тут все ученые, а тогда могли и обосраться, т.к. принцип понятен не был и все сверхгромкие звуки приписывались сверхъестественному.
        Есть свидетельства, что дикари впадали в панику от огнестрела только из-за звука выстрела (поскольку отношение к потерям от «понятного» холодняка и луков/арбалетов было достаточно адекватным).

        • kraz

          Не, ну это уже хайтек! Да какой хайтек — это же стимпанк!!
          И, кстати, сирену вот с диском с дырками я буду отдельно описывать.
          Я как-то в детстве ее сделал из пылесоса и толстого картонного круга — удивительный эффект.

          А в статье предлагаю куда ниже качеством и параметрами, но крайне примитивный струйный.

        • Hludens

          Близкий родственник моего, только описанный мною вариант попроще в изготовлении.
          вместо щелевого клапана — просто трубка и мембрана размещенная максимально близко к срезу трубки.
          Принцип тот же, незначительное смещение мембраны вызывает значительное изменение щели между срезом трубки и поверхностью мембраны.
          Ну а обвязка аналогична, большой рупор для усиленного звука, маленький рупор куда кричать, насос (меха) и ресивер (тоже меха но под грузом)..

          • 2:5080/205

            А где/куда в твоей схеме подается сжатый воздух? И вообще IMHO конструкции все ж таки принципиально разные. Момент — струйка воды на грани неустойчивости, чтобы сбивалась звуковыми колебаниями, т.е. не выдержит даже незначительной внешней вибрации, да и от порывов ветра ее придется защищать. А пневмоусилителю пофиг — на базе него хоть матюгальник на движущейся повозке делай.

            • Hludens

              Гидно и пневмо? конечно разные, а вот мой и твой — принцип один и тот же.

              Воздух подается в трубку которая практически упирается в мембрану. т.е. меется кольцевая щель между срезом трубки и мембраной. Когда мембрана дрожит щель меняет свой размер. Вся эта конструкция находится в рупоре, для усиления эффекта.
              Короче конструкции — близнецы братья,только щелевой клапан по разному выполнен.

              • 2:5080/205

                А, понятно. Я просто подумал, что ты автор статьи, а твоя конструкция тоже в комментах.
                В общем, если присреццо, то надо делать пневмо — оно реально работало, хотя технология и загнулась, нро не по своей вине. Электрика была, но она там вообще не нужна, только для удобства пользования конечным девайсом.
                Статья по изготовлению патефонных пластинок просится — можно ли ее как-то осуществить без электричества, я не уверен. Резец для мастер-копии херачит довольно мощно и с самого начала электрический.
                А еще здесь я не видел ни слова про фотографию (может плохо смотрел) — весьма значимое достижение, процесс несложен для 19 в. и профит неслабый. Одно из тех изобретений, где автор реально разбогател на нем, в противовес многим, где физия умершего в нищете изобретателя теперь нарисована на соответствующей страничке учебника 🙂

                • Hludens

                  Электричество как привод патефона лишнее, пружина вполне справлялась с этой задачей. Привод иглы тоже вполне может быть механическим, у Эдисона же получилось?
                  Но вот точная механика (винт) для нарезки мастеркопии уже является серьезным вызовом для времен до промышленной революции. Хотя наверное можно сделать и обходной маневр, например большое (метрового диаметра) колесо которое приводится во вращение ременной передачей от колеса в 5мм. при этом кулачок на ободе приводит к поступательному движению рычага с резцом.
                  Получится конечно несколько неодинаковое расстояние между дорожками в начале и в конце пластинки, но при большом диаметре колеса разница будет невелика, и не особого влияния не окажет.
                  Впрочем это уже подробности.
                  Для патефона нужна так же кое какая химия, и электричество чтобы при помощи гальванопластики делать с мастеркопии штамп. Проблемы решаемые хотя и потребуют экспериментов.

                  А вот с фотографией есть вопросы, химия там более существенная если я не путаю. Камеру то сделать легко…

                  • vashu1

                    >> А вот с фотографией есть вопросы, химия там более существенная если я не путаю. Камеру то сделать легко…

                    Если не боятся получасовой экспозиции то химия фотографии довольно проста. 🙂

                • kraz

                  Фотография еще будет.

                  А про автора, который разбогател… Я бы сказал — спорное утверждение. Но для попаданца это значения не имеет.

      • Ещё одно изобретение, опоздавшее ко времени: пневмоника.
        То же, что пневматика, но на взаимодействии воздушный струй, без каких-либо движущихся механических элементов. Родись она на полвека раньше, многие вещи в нашем мире выглядели бы иначе. А для изготовления пневмонических автоматов достаточно иметь гончарную глину и воздушный насос.
        Статья из «Науки и жизнь» за 1965 год: http://2dig.ru/journals/article/66/

        • vashu1

          Серьезный вычислитель так делать мне кажется гемморойно(хотя конечно заманчиво просто штамповать готовые пневмомакросхемы 🙂 ), а для несложного регулятора заманчиво, да.

          Такие в принципе и в РИ были, но изза развития электроники остались нишевыми, там где нужно было исключить возможность искрения.

          http://lestar-u.livejournal.com/8039.html
          >> Про пневмонику я как-то читал, как об реальной альтернативе электронике в аппаратах регулирования. Как и вся альтернатива, после повального внедрения микрочипов, она забылась. И вот сегодня, готовя к утилизации самописцы-манометры, к своему огромному удивлению обнаружил, что в качестве такового у нас когда-то использовался пневмонический регулятор аж 71 года рождения. Какими поворотами судьбы его забросило на убогую котельную (я так полагаю, что с МПО «Маш», где всяческую пневматику активно использовали) никто не знает. Я рад как дитя — впервые увидел подобный артефакт в металле, для меня это как гаджет с марса 🙂

          • В системе Белтрансгаза пневматика использовалась примерно до 2000 года. На подземное хранилище газа я попал только когда там срезали на металлолом последний шкаф пневмоавтоматики, а на одну из автомобильных газовых заправок, где стояла такая автоматика, так и не собрался.
            Но там была именно пневматика: все активные элементы были на золотниках и мембранах.

  • Йож

    КОнечно, страшно. Нелинейность у такого «усилителя» огромна.

    Пневматика лучше. Ещё лучше — термодинамический усилитель («поющая труба» с параметрами до срыва в генерацию).

  • Taras

    >Главная задача, чтобы из сопла выходил именно ламинарный поток воды. То есть струя должна быть абсолютно ровной, не разбиваясь на капли.

    Что за бред? Ламинарный — это тот, в котором нет вихрей. А на капли и турбулентный поток сам по себе не бьётся.

  • Taras

    Интересно. А на каких вообще частотах может работать струйная автоматика? И от чего предел частоты зависит?

    • Hludens

      в книге по пневмонике упоминались 10 кгц.
      подозреваю что частота зависит от типа газа и минимальных размеров элементов при которых данные эффекты наблюдаются.

  • Taras

    Усилительная мембрана вместо резиновой может быть из любого тонкого и упругого органического материала — это и рыбий пузырь и тонкая кожа, и стенка бычьего желудка.
    А поверхность воды в водоёме не подойдёт? Для «голоса Посейдона».

Leave a Reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>