Что такое диффузор в машине
Перейти к содержимому

Что такое диффузор в машине

  • автор:

Для чего нужен диффузор в авто?

Впервые диффузоры начали устанавливать на гоночные автомобили еще в 1980-х годах. Первые диффузоры появились на болидах Формулы 1, затем их стали применять на раллийных авто и автомобилях, подготовленных для дрифта. Сегодня диффузор можно увидеть даже на серийном автомобиле – в качестве одного из элементов тюнинга. Крепится он на задней части автомобиля, обычно – под задним бампером.

В настоящее время при изготовлении диффузоров используют карбон – самый популярный материал в тюнинге. Основная функция диффузора – улучшение аэродинамических характеристик машины. Благодаря тому, что у диффузора есть «ребра» (обычно их три или четыре), поток воздуха, проходящий под днищем автомобиля, перераспределяется, создавая дополнительно давление и увеличивая прижимную силу машины. В болидах Формулы 1 конструкция диффузора такова, что помимо воздушных потоков, эта деталь обвеса использует для уменьшения подъемной силы задней части авто выхлопные газы. Таким образом, создается граунд-эффект, когда обвес уменьшает аэродинамическое сопротивление автомобиля, что положительным образом сказывается на его динамических характеристиках.

По своей конструкции диффузоры, устанавливаемые на болиды Формулы 1 и автомобили, подготовленные для дрифта, отличаются. Дрифтовое авто в силу специфики соревнований, вынуждено постоянно тормозить, из-за чего тормозные колодки и диски сильно нагреваются. А диффузор со специальными сечениями направляет потоки воздуха на колодки и иски, охлаждая их.

Итак, перечислим плюсы диффузора: 1) увеличение прижимной силы автомобиля, 2) уменьшение подъемной силы задней части машины, 3) охлаждение тормозных колодок и дисков у автомобилей, участвующих в соревнованиях по дрифту. Характерных минусов у диффузора нет.

Перегрев двигателя: часть вторая

Начало текста читайте на нашем сайте, в статье под названием «Перегрев двигателя: часть первая».

Перегрев двигателя: часть вторая

Какую роль играет диффузор в охлаждении

Обратим свое внимание на радиаторный диффузор.

Если он отсутствует, то возникают два проблемных вопроса. При стоянии автомашины вентиляторное устройство гонит воздушную массу, под воздействием вентиляторных лопастей воздух идет через радиаторные соты точно диаметрально лопастям. А при стоянии диффузора на месте, создается огромное разрежение воздушной массы, из-за чего воздушная масса идет не только посередине лопастей, а сквозь все пространство на радиаторных сотах. В этом случае, примерно, на 35 процентов бывает увеличена охлаждающая площадь. Если ехать с нормальной скоростью, это воздействие не будет существенным, но при стоянии либо езде с серьезной нагрузочкой на малой скорости — то, что нет диффузора, незамедлительно почувствуется.

Обращаем внимание на изображение. Воздушная масса, которая проходит через радиаторные соты, указана красненьким цветом.

Не стоит забывать, что воздушная масса не прогоняется посередине вентиляторного устройства. Существует еще 1 причинка: если отсутствует диффузор, воздушная масса ходит по закрытому кругу, из-за чего лопасти по кругу гонят около 10 процентов теплой воздушной массы. Диффузор не позволяет теплому воздуху пройти на 2-й круг. Смотрим на второе изображение, где нарисовано прохождение воздуха через соты радиаторного устройства, где стоит диффузор.

Тайное место утекания тосола

Бывает порой, что жидкость охлаждения уходит через прокладочку коллектора впуска. Когда попадает жидкость охлаждения сквозь коллектор впуска, движок не закипает, но тосол непрерывно куда-то исчезает и при падении уровня жидкости для охлаждения менее критического, начинается скрытое перегревание головочки.

Этим способом необходимо пользоваться, когда жидкость охлаждения в вашей автомашине регулярно утекает в неизвестном направлении, но течи не наблюдается нигде. Бывает, что из механизма охлаждения выходят пузырики, а тосол без определенного запаха. Тогда нужно сделать проверку жидкости на присутствие в ней окислов, это можно произвести с помощью лакмусовой бумаги, найдете ее в помещении для ремонта. Когда бумага указывает, что окислов нет, естественно, в механизм проходит воздушная масса. Когда у вас нет этой бумажки, нужно будет сделать проверку другими методами.

Способ нахождения трещины в цилиндре

Обойдемся без бумажки — необходимо разгонять мотор и по одному раскручивать свечки. Когда в цилиндре присутствует трещинка, то сразу при выкручивании свечи и отключении этого цилиндра, незамедлительно в механизм не станет идти сжатая воздушная масса либо газы выхлопов.

Движок необходимо прогреть

Штуцер можете соорудить из свечки, а именно из ее каркаса. Свечу необходимо разобрать, достать изолятор из керамики — его заменяем штуцером из латуни из компрессорного шланга. Окантовочку каркаса свечки там, где стоит штуцер, необходимо сварить, плюс еще для уверенности намазать силиконом. При наличии сомнений по поводу надежности нужно поставить внутрь штуцера трубку из пластика, которая смазана силиконом. Ожидаем застывания силикона и можно пользоваться.

Идем к иной причине перегревания движка. Это может быть и выход из строя термостата.

Не работающий термостат как причина перегревания

Порой термостат подклинивает, в таком случаем его незамедлительно достают. Но он бывает клинит в серединном либо прикрытом положении. Срок работы термостата существенный, но как проедет авто 150 000 км, его хорошо бы поменять.

Для начала нужно снять термостат для его осмотра. Когда на штоке есть стружка из воска либо задиры, то может быть, термостат скоро сломается. А поломка будет из-за расширенного наполнителя, который понемногу станет лезть сквозь отверстие, из-за чего начнет становиться меньше деятельное хождение термостата. Затем он уже не станет открываться вовсе, потому, если дело обстоит так, то сменить термостат лучше незамедлительно. Перед удалением термостата необходимо неплохо обмозговать это, потому что многие заблуждаются, изучая сведения на просторах интернета. Это большая ошибочка, потому как этот элемент устроен так: в одном случае при нагревании начнет раскрываться щель огромного круга, в другом случае перекроется маленький круг прогревания движка.

Начнем разбор проблем перегревания, которые вызваны неверной деятельностью вентилятора.

Когда не функционирует радиаторный вентилятор

Из-за неверной установки вентилятора, он начинается гонять горячую воздушную массу против движения машины. На большой скорости без нагрузочки движок не нагреется, но при стоянии либо на ходу вхолостую, начнет кипеть.

Для проверки электрического вентилятора необходимо замкнуть проводку температурного датчика. В итоге вентилятор начнет работать. Этот прибор для измерения стоит снизу радиаторного устройства.

Электрический вентиляторный прибор

Расположение температурного датчика включения вентиляторного прибора

Когда присутствует страх сомкнуть провода, нужно сделать перемычку проводов сквозь двенадцативольтную лампу. Когда будет коротенькое замыкание, то лампочка даст яркий свет, а если все верно подключено, лампа станет светиться тускловато, вентиляторный прибор заработает, но на 50% от всей мощности.

Если вентилятор крутит, не стоит пытаться прервать его руками, лишитесь пальцев. Когда нужно его приостановить, то нужно свернуть газетку в рулончик и использовать ее, но запомните, что можно приостановить тогда, когда движок холодный, когда на горячую, то лопасти газетку изорвут на кусочки.

С вентиляторным прибором все ясно. Идем к радиаторному устройству, подумаем, чем он забит.

Когда забито радиаторное устройство охлаждения движка

Сперва необходимо сделать проверку помпы. Если радиаторное устройство забито, это можно узнать таким образом:

Первым симптомом является — грязноватый и мутноватый тосол. Если по антифризу не определили, то дайте согретому движку около полутора тысяч оборотов. Затем сожмите руками патрубок впуска, который идет от двигателя к радиаторному устройству, ощупайте, он должен быть, как камень и надавить на него пальцем не получается. А патрубок выпуска обязан быть мягковатым, на него просто нужно нажать пальчиками и там остается след. Порой он сам сжимается, когда очень сильно и сразу добавить обороты на горячем двигателе. Радиаторные трубки если забиты, то они создадут серьезную сопротивляемость идущей сквозь него жидкости и потому на входе к радиаторному устройству становится выше нажим помпы. На выходе патрубки, в таком случае, станет плющить о разрежение. Можете сделать проверку на своей машине и на другой автомашине этой же марочки и сравнить итоги. Когда радиаторное устройство будет забито, может очистить его промывкой.

Промываем радиаторное устройство таким образом:

Схема промывания радиатора

Дать ему отстояться, около пяти минут.

Когда у вас радиаторное устройство медное, то хорошо паяльной лампой спаять крышечки сверху и снизу, затем просунуть в соты тонкую полоску из металла, лучше, чтобы на ней не имелось остреньких граней. Подойдет щуп для масла от немногих движков.

Испорчены радиаторные соты ОЖ

Таким же методом очищается радиатор печи. Стоит учесть, после снятии радиатора, могут остаться следы гниения. В итоге, соты бывают забиты отвалившимися кусочками металла, потоки воздушной массы через них не просачиваются.

Перегревание движка чувствуется при плохой деятельности помпы. Симптомов, которые указывают на неверную деятельность помпы, два: 1 — на ходу вхолостую нехорошо греет печь, а 2 — разница температурных режимов посередине нижнего и верхнего патрубка радиатора, градуса нижнего на 10-15 больше градусов верхнего.

Еще одна причина — рано либо поздно зажигается.

Какую роль выполняет зажигание в перегревании движка

На стареньком зажигании. Когда у вас поздноватое зажигание, то при сбрасывании газа вы услышите это в коллекторе выпуска, хотя так бывает не каждый раз. Когда позднее зажигание, то бывает нелегко запустить холодный движок, если пытаться запустить, из трубы выхлопов выйдет черненький дым, еще двигатель с этим зажиганием существенно нагревается.

Когда у вас имеется раннее зажигание, то частенько при запускании нагретого мотора при первой вспышке в цилиндрике идет эффект скорого торможения вращательных движения маховика движка, из-за чего стартер с большими усилиями его провернет и не отключится до тех пор, пока двигатель не будет нуждаться в его поддержке. Когда раннее зажигание, то большая нагрузка приходится на стартер. Но, когда зажигание очень раннее, бывает два-три градуса, то движок запустится хорошо, но при езде с нагрузочкой либо в гору, либо при скорости более 70 км в час — будут симптомы перегревания, но при сбрасывании скорости, градусы вернутся в норму.

У многих вызывает интерес итог перегревания: частенько появляется детонация, выгрызающая каверны в головочке.

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Многие автовладельцы задумываются о том, как преобразить свой автомобиль с помощью аксессуаров тюнинга. Однако, есть и такие, кто желает не только внешних доработок своего авто, но и практической пользы. Именно таким элементом тюнинга является диффузор кузова автомобиля.

Функции диффузора

Работа диффузора. Розовым цветом показаны зоны повышенного давления (близкого к атмосферному), созданные передней юбкой и задним диффузором

Автомобильный диффузор кузова служит для улучшения аэродинамических качеств транспортного средства. С его помощью потоки воздуха, проходящие под днищем авто, разряжаются и, таким образом, автомобиль получает прижимную силу к дороге. Другими словами, преобразуется кинетическая энергия встречного потока воздуха в повышенное давление.

Работа диффузора. Розовым цветом показаны зоны повышенного давления (близкого к атмосферному), созданные передней юбкой и задним диффузором

  • Маневренность авто;
  • Торможение;
  • Разгон;
  • Дополнительно может влиять на обдув тормозных механизмов.
  • Задний. Крепится в задней части авто под бампером.
  • Задний двойной. Отличается от первого бóльшим объемом и, соответственно, лучшей прижимной силой.
  • Передний, он же сплиттер. Крепится в носовой части авто и создает пониженное давление спереди ТС.

Конструкция

Как правило, диффузор изготавливается из карбона (углепластика). В своем строении он имеет пустоты, что позволяет существенно снизить его вес.

Его ребра служат рассекателями воздушных потоков, тем самым увеличивая скорость прохождения воздуха под авто. В некоторых случаях с помощью ребер могут распределяться воздушные потоки на тормозные колодки и диски.

Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Blog

Диффузор кузова автомобиля — это что за деталь?

Диффузор – это деталь, которая относится к элементам обвеса. Чаще всего она укомплектовывается в задней части автомобиля. Такие диффузоры можно встретить практически на всех спорт-карах, в том числе и на гоночных болидах. Данный элемент служит для оптимизации и направления сил воздушных потоков, которые выходят с днища транспортного средства. Благодаря сниженному аэродинамическому сопротивлению автомобиль становится более управляемым и «послушным» на дороге. По своему принципу действия он напоминает спойлер, монтируемый на крышке багажника.

диффузор это

Обе детали обеспечивают равномерное и динамичное движение колес без пробуксовки и потери сцепления с дорогой. У диффузора в распоряжении есть 4 ребра, которые направляют воздушный поток в нужном направлении. Вследствие снижения аэродинамического сопротивления двигатель практически не теряет мощность, а сэкономленные лошадиные силы направляются на разгон автомобиля. Таким образом, диффузор – это деталь, которая увеличивает динамику машины и позволяет ей быстрее проходить повороты.

Впервые подобные элементы обвеса стали укомплектовываться на гоночные болиды «Формулы 1» в 80-х годах прошлого века. После этого диффузор заднего бампера начал широко применятся на раллийных авто. Сейчас данный элемент пользуется высоким спросом у любителей дрифта.

Однако тот диффузор, который устанавливался на болиды «Формулы 1», существенно отличается от тех, которые сейчас монтируются на обычных автомобилях. В частности, это касается дрифтовых машин. Поскольку такие автомобили вынуждены постоянно тормозить, возрастает нагрузка на тормозные колодки. Чтобы последние не сгорели и не прилипли к диску, автолюбители устанавливают обвес с особым сечением, которое позволяет воздуху проникать к колодкам и тем самым охлаждать их. Также широкой популярностью пользуется и диффузор радиатора, который в последнее время стал популярен на автомобилях БМВ.

диффузор заднего бампера

В свою очередь детали, которые устанавливаются на болидах «Формулы 1», отличаются от «дрифтовых» аналогов. По своей конструкции они не только обеспечивают направление воздушных потоков, но и уменьшают подъемную силу задней части авто. Благодаря этому обвес уменьшает аэродинамическое сопротивление, тем самым создавая «граунд-эффект».

Что примечательно, данная деталь в силу своих преимуществ вовсе не имеет недостатков. Основными плюсами данного устройства являются:

  • охлаждение тормозных колодок и дисков во время торможения;
  • уменьшение подъемной силы задней части транспортного средства.

диффузор заднего бампера

Также стоит отметить, что диффузор — это еще и увеличение прижимной силы автомобиля. Машина становится более устойчивой при движении.

Из чего состоит данный обвес?

Есть всего лишь один материал, из которого изготовляют диффузор. Это карбон – наиболее востребованный в авто тюнинге материал. Он легкий и в то же время прочный, поэтому его установка абсолютно не увеличивает снаряженную массу автомобиля. Кроме этого, карбоновый диффузор имеет спортивный вид, поэтому такая машина будет не только управляемой и маневренной, но и привлекательной.

Зачем нужен диффузор кузова

Основным назначением диффузора является улучшение аэродинамических характеристик автомобиля. Он преобразует кинетическую энергию набегающего потока воздуха и создает под днищем область разрежения, которая стремится прижать автомобиль к дороге. Рост прижимной силы повышает качество сцепления покрышек с дорожным покрытием. За счет этого автомобиль получает улучшенную маневренность, эффективный разгон, безопасное торможение. Дополнительной функцией диффузора может быть распределение воздушного потока для дополнительного обдува тормозных механизмов.

Конструкция и расположение диффузора кузова

Чаще всего диффузор монтируется под днищем в задней части автомобиля. Также он может быть установлен прямо под бампером.

Диффузор состоит из нескольких конструктивных элементов. Продольные ребра, образующие каналы для воздуха, которые разбивают поток и увеличивают его скорость. Также они ограничивают воздушный поток с боков. Иногда такие ребра могут еще и направлять воздух на диски и тормозные колодки.

Современные диффузоры изготавливают из высокопрочного и легкого углепластика (карбона). Диффузор вне зависимости от конструкции содержит пустоты, которые увеличиваются в объеме по всей его длине – для легкости конструкции.

Принцип его работы

Действие диффузора кузова основано на законе Бернулли. Объем воздуха, проходя через узкие каналы устройства, разбивается на несколько отдельных потоков. При этом скорость среды возрастает, что приводит к снижению давления. На выходе из диффузора давление сравнивается с атмосферным, а под днищем оно будет ниже. Благодаря возникающему разрежению воздуха прижимная сила увеличивается. Данный эффект позволяет повысить общую прижимную силу и снизить подъемную силу задней части автомобиля.

Большое значение имеет соблюдение правильного угла наклона стенок диффузора, который не должен резко изменяться. Поток воздуха не должен отделяться от верхних и боковых плоскостей. Вертикальные перегородки помогают повысить его эффективность и гарантировать, что воздух будет выбираться из-под днища и не влиять на верхнюю часть кузова автомобиля.

Виды диффузоров бампера

В зависимости от конструкции и места размещения различают несколько типов диффузоров:

  • задний диффузор, который заканчивается под бампером автомобиля;
  • передний диффузор или сплиттер, который создает зону пониженного давления в носовой части;
  • задний двухуровневый или вторичный диффузор, который имеет повышенный объем и позволяет вытягивать большее количество воздуха из-под днища.

Наиболее распространены задние плоские диффузоры.

Как правило, диффузор изготавливается из карбона (углепластика). В своем строении он имеет пустоты, что позволяет существенно снизить его вес.
Его ребра служат рассекателями воздушных потоков, тем самым увеличивая скорость прохождения воздуха под авто. В некоторых случаях с помощью ребер могут распределяться воздушные потоки на тормозные колодки и диски.

Геометрия диффузора

«Заборы» направляют воздух и повышают эффективность диффузора.

Строго говоря, депрессия создается не в диффузоре, а перед ним. Воздух ускоряется на входе в диффузор, чтобы создать углубление под рамой , и его скорость уменьшается по мере прохождения через диффузор.

Видимая часть диффузора в задней части автомобиля не предназначена для создания вакуума, а только для стабилизации потока . Это причина того, что диффузор увеличивается в объеме сзади, чтобы создать вакуум , увеличить давление и, следовательно, замедлить скорость воздуха. Вертикальные стенки, проходящие по длине диффузора, представляют собой «ограждения», позволяющие оптимизировать эффективность диффузоров, направляя воздух под автомобилем и, таким образом, предотвращая его утечку в другом месте. Как правило, эти ограждения разделяют центральный тоннель и два боковых.

Значения вакуума, создаваемого диффузором, довольно велики, но их сложно измерить самостоятельно. В среднем на вещателя приходится 40% поддержки. Для примера, Lotus 79, используя эффект земли, генерировал до двух тонн вертикальной тяги. Более того, чемпионат 1990 года был отмечен невероятными авариями, так как гоночные подносы, оборудованные внушительными диффузорами, подняли крышки люков трассы Жиля-Вильнева .

Геометрию диффузора особенно сложно спроектировать, потому что недостаточно поставить какой-либо диффузор, чтобы получить опору. Мало того, что если слишком много воздуха выходит из диффузора, автомобиль тормозится, но существует значение угла, образованного между диффузором и землей, при котором происходит отрыв пограничного слоя . При температуре выше 4 ° воздушный поток уже не ламинарный, а турбулентный, что приводит к сопротивлению, что не дает результата.

Моделирование потока может выполняться с помощью такого программного обеспечения, как SymLab или Fluent, и дает хорошие результаты. С другой стороны, вычисления сложны, на их выполнение уходят дни и требуются впечатляющие вычислительные мощности, а значит, и дорогое компьютерное оборудование. По этой причине производители в основном работают в аэродинамических трубах .

Диффузор динамика

Основным излучающим объектом в электродинамике является диффузор. Диффузор динамика представляет собой некий поршень, который двигается по прямой вверх-вниз и поддерживает амплитудно-частотную характеристику (далее АЧХ) в линейном виде. При повышении частоты колебаний диффузор начинает изгибаться. Из-за этого появляются так называемые стоячие волны, которые, в свою очередь, приводят к провалам и подъемам на графике АЧХ. Для минимизации этого эффекта конструкторы используют более жесткие диффузоры, изготовленные из материалов меньшей плотности. Если размер динамика составляет 12 дюймов, то диапазон частот в нем будет варьироваться в пределах 1 килогерца для низких частот, 3 килогерц для средних и 16 килогерц для высоких.

Что это и зачем нужны?

Без диффузора динамик не сможет издавать отчётливых звуков. По сути, это «тарелка репродуктора», колеблющаяся с частотой высокочастотных токов, протекающих по катушке динамика и изменяющихся быстрее по закону передаваемого радиосообщения. У сабвуфера рекомендуемые частоты ограничены спектром 20-300 Гц. Электрический сигнал от усилителя с частотой выше 300 Гц не воспроизводится достаточно эффективно. Для более высоких частот применяют так называемые сателлиты – более широкополосные динамики, уступающие «басовику» по размерам и габаритной мощности.

Колонки, содержащие в себе и сателлиты, и сабвуфер, рассчитаны на наиболее высококачественное воспроизведение звука. Соответственно, диффузор сабвуфера должен быть мощнее, больше по площади, толще, например, иметь прорезиненный технологический слой и изготавливаться из высококачественного картона со специальной полимерной пропиткой.

Чем больше площадь, тем выше и диаметр диффузора.

Форма диффузора динамика

Производители до сих пор не нашли идеального материала для изготовления диффузоров и продолжают экспериментировать. Все потому что один материал должен соответствовать противоположным характеристикам: иметь малый вес и повышенную жесткость. Высокая жесткость диффузора динамика требуется, чтобы не происходила деформация детали при высоких и резких колебаниях. А легкость детали нужна для чувствительности и подвижности, чтобы диффузор реагировал на любое колебания и стремительно двигался при малейшем звуке, все должно происходить за доли секунды, и в случае применения тяжелого материала, здесь просто нет времени на «раскачку» системы.
Форма диффузора динамика может быть различной, в редких случаях применяется квадратная, но в основном овальная и круглая. Диффузор в форме купола применяют для высокочастотных акустических систем, он может изготавливаться из металлокерамики, алюминия и шелка, в более дорогих динамиках может применяться такие высокопрочные материалы, как бериллий и титан. У жестких и мягких куполов диффузора динамиков есть свои любители и ценители. Жесткий купол будет выдавать более высокие частоты и насыщенный звук – такие динамики придутся по душе любителям дискотек. А если использовать мягкий и шелковый купол, то в результате владелец такой системы получает натуральное и мягкое звучание, часто применяется для «живых» стилей музыки.

Материал диффузора, как он влияет на звучание ? Бумага, пластик, керамика, углеволокно и прочие.

ustroystvo-dinamika-2.jpg

Любая профессиональная информация, касающаяся громкоговорителей, обязательно содержит указание на то, из какого материала изготовлен диффузор (или купол). Если информация имеет рекламный характер, то, разумеется, производитель считает своим долгом убедить читателя, что именно этот, используемый данной фирмой материал – самый лучший, а о других можно забыть. Но реклама – она и есть реклама. Профессионалы предпочитают рекламе систему, и в этой статье сделана попытка очень кратко систематизировать наиболее популярные сегодня материалы с точки зрения присущих им особенностей, которые надо иметь в виду конструктору звуковой системы.

Динамический громкоговоритель, который по стандартам на термины надо величать “головка динамическая прямого излучения”, и который “по жизни” так и остался “динамиком”, был изобретен и запатентован американцами Райсом и Келлогом в 1925 г. Если взглянуть сегодня на их заявку, то о том, что со дня ее подачи прошли три четверти века, можно будет судить в основном по пожелтевшей бумаге и архаичным шрифтам. Так мало изменилось в основных чертах конструкции этого устройства, разве что магнитная система стала поизящнее. И в то же время не приходится сомневаться, что как основной способ преобразования переменного электрического тока в звуковые колебания динамик легко и уверенно шагнет и в третье тысячелетие.

Потому ли это, что электродинамический громкоговоритель – идеальный преобразователь? Да близко этого нет! По всем канонам электроакустики идеальный громкоговоритель должен был бы иметь мембрану или диффузор из материала с плотностью, равной плотности воздуха, при этом абсолютно жесткого, закрепленного на абсолютно линейном подвесе, и так далее. Чистая утопия. В реальном мире диффузор имеет заметную массу, деформируется, подвес – нелинеен, источники искажений и резонансов – на каждом шагу.

Все революционные конструкции – электростатические, ленточные, планарные и пр., как оказалось, приносят больше проблем, чем решают, а потому так и не смогли вытеснить со сцены заслуженного работника культуры, созданного по чертежам Райса и Келлога.

Плавные, эволюционные изменения в облике современного динамика происходят постоянно, так что нельзя сказать, что совсем уж ничего не происходит, но при любых усовершенствованиях это немудреное с виду устройство – неописуемый клубок компромиссов, в которых конструкторы ищут оптимальные решения, а пользователи – должны этими решениями воспользоваться по возможности осознанно, вполне представляя себе, что можно ожидать от динамика той или иной конструкции, а чего – нельзя.

Наиболее заметные усовершенствования в конструкции динамика связаны с появлением новых материалов для изготовления диффузоров. Вслед за бумагой, другими композициями на целлюлозной основе появились полимеры, композиты, металлы и сплавы. Интересно, что в области материалов для изготовления диффузоров наблюдается как бы ситуация кладбища – новые прибывают, а старые – не исчезают. Дело в том, что два важнейших требования, определяющих качество диффузора, не просто противоречивы, а почти антагонисты. Это – жесткость, которая должна быть как можно выше, и внутреннее затухание, которое тоже жизненно необходимо.

Жесткость диффузора означает, что ускорение звуковой катушки передается без изменения всей излучающей поверхности – от центра до краев. Это выражается потом в ровной частотной характеристике, быстрой атаке на импульсном сигнале, низких интермодуляционных искажениях.

Внутреннее демпфирование предотвращает окрашивание звучания, устраняя локальные пики и провалы на АЧХ, снижает слуховую утомляемость, способствует быстрому затуханию импульсных сигналов.

Если бы нужна была только жесткость, все диффузоры делались бы из металла. Некоторые и делаются, но поскольку внутреннее затухание в металле ничтожно, для предотвращения собственного “звона” диффузора конструкторам приходится идти на разнообразные ухищрения, и тем не менее окончательно победить резонансы жестких диффузоров так и не удается.

Если бы требовалось только внутреннее затухание, диффузоры надо было бы делать из полупластичной массы вроде известных всем вибродемпфирующих панелей (Dynamat и прочие). Но в этом случае жесткость диффузора была бы ничтожной, и в процессе колебаний только его центральная часть, прикрепленная к звуковой катушке, двигалась бы вместе с ней, а внешние края болтались бы как лопухи и излучали совершенно не то, что требуется.

Поиск компромисса при таких противоречивых требованиях заставляет конструкторов пробовать все: жесткие материалы (тогда надо заботиться о демпфировании) и материалы с большим затуханием (тогда надо принимать конструктивные меры против нежелательных деформаций).

Удивительно, но до сих пор одним из наиболее удачных вариантов баланса между жесткостью и демпфированием обладает древнейший материал для изготовления диффузоров – бумага.

Бумажные диффузоры

Бумажные диффузоры могут быть прессованные, когда исходным сырьем действительно являются листы бумаги и из них в специальном штампе формуются конические диффузоры. Получается обычно дрянь, и такой метод применяется только в изготовлении маленьких свирестелок для переносных приемников и аналогичных устройств. Среди динамиков для автомобильных установок первые подозреваемые на штампованные бумажные диффузоры двухдиффузорные динамики (dualcone) – самая низшая категория. Для сколько-нибудь серьезного продукта применяется метод литья, когда бумажная масса наносится на матрицу, обычно из металлической сетки и, затвердевая, образует коническую заготовку диффузора.

К примеру, полностью бумажный излучатель 5 ГД-1 :

Материал диффузоров

При такой технологии удается отчасти решить проблему жесткости – за счет применения криволинейной образующей и переменной толщины диффузора, уменьшающейся от центра к краям.

Практически все бумажные диффузоры на самом деле – в некотором смысле композитные конструкции, поскольку бумажную массу пропитывают синтетическими составами. Рецепты этих составов фирмами-изготовителями никогда не разглашаются, поскольку от них, как от знаменитого лака Страдивари, в большой степени зависят акустические и эксплуатационные свойства диффузора.

Свойства пропиточных составов и покрытий, используемых при изготовлении бумажных диффузоров, в значительной степени определяют возможность их использования в автомобиле. Как бы привлекательно ни выглядели акустические показатели неавтомобильного динамика с бумажным диффузором, использовать его в мобильной установке можно только при крайней осмотрительности в смысле защиты от влаги.

Достоинства бумажных диффузоров: великолепное внутреннее демпфирование, создающее предпосылки для высокого звукового разрешения и детальности звучания. Потенциально – самая гладкая АЧХ, не испорченная пиками и провалами от местных резонансов. Переход от поршневого режима работы к зонному плавный и предсказуемый. Спокойная АЧХ дает возможность использовать простейшие разделительные фильтры с малой крутизной спада и минимальными фазовыми искажениями. Необходимости в сосредоточенной коррекции локальных аномалий в частотной характеристике почти никогда не возникает. Наконец, динамики с бумажными диффузорами почему-то обычно звучат лучше, чем это следует из измеренных самыми совершенными методами характеристик – а ведь к этому в конечном счете все и стремятся.

Недостатки: жесткость по сравнению с более современными материалами заметно ниже, и это может сказаться на проработке мелких деталей звучания. Механическая прочность также не самая высокая, что часто ограничивает допустимую мощность. Технологический разброс характеристик динамиков даже из одной партии может быть большим, чем у динамиков с синтетическими диффузорами, и при несовпадении характеристик динамиков в стереопаре может ухудшиться стереообраз. Параметры меняются со временем и под воздействием атмосферы несмотря на пропитку бумажной массы и защитные покрытия.

Полипропилен

Полипропилен был впервые применен как материал для изготовления диффузоров при разработке мониторов для звуковых студий BBC примерно в 1975 году. Благодаря довольно большому внутреннему демпфированию, правильно сконструированный полипропиленовый диффузор может обеспечить ровную и гладкую АЧХ при высоких значениях удельного звукового давления.

Полипропиленовый диффузор НЧ динамика Mirage MRM-1 :

Материал диффузоров

Материал намного технологичнее, чем бумажные композиции, и может с успехом применяться при автоматизированном производстве. Единственная проблема – неудовлетворительная адгезия при использовании большинства промышленных клеящих составов – была окончательно решена к середине 80-х.

Именно за технологичность и недорогое сырье полипропилен полюбился некоторым производителям массового ширпотреба, что отчасти подпортило репутацию этого по всем статьям первоклассного материала.

Жесткость чистого полипропилена не очень высока, и большинство компаний, выпускающих качественные головки с полипропиленовыми диффузорами, используют минеральные добавки: кварц, слюду, силикат магния для повышения жесткости не в ущерб демпфированию.

Достоинства. Очень гладкая АЧХ, нейтральное звучание, хорошие импульсные характеристики, отсутствие необходимости в сложных кроссоверах высокого порядка. Плавный переход к зонному режиму. Лучшие образцы полипропиленовых диффузоров по прозрачности звучания не уступят бумажным, а это – высокий стандарт. В то же время очень устойчивы к атмосферным воздействиям, так что полипропиленовые динамики, исходно не предназначенные для автомобильного применения, можно со спокойной душой ставить в двери – самые опасные с точки зрения влажности места в машине.

Недостатки.По детальности звучания уступают динамикам с диффузорами высокой жесткости. Из-за ограниченной жесткости – не лучший материал для сабвуферов диаметром больше 10 дюймов, если только не используется материал большой толщины или эффективные минеральные добавки.

Что забавно: наиболее удачные примеры применения полипропиленовых диффузоров почему-то сосредоточились в Скандинавии. Эталонами здесь специалисты считают 7-дюймовые мид-басы от Scan-Speak (18W/8543) и Dynaudio (17W-75); 5-дюймовый VifaP13WH.

Углеволокно

Диффузоры, отформованные из композитных материалов на основе ткани из угольных волокон, сейчас присутствуют в гамме многих производителей, впрочем, чаще всего наряду с другими модификациями, что показывает, углеволокно все же не панацея.

Диффузоры из углеволокна применяются в НЧ динамиках Onkyo D-200 Liverpool :

Материал диффузоров

Композиты на основе углеродных волокон в течение уже более чем 20 лет составляют красу и гордость аэрокосмической техники благодаря уникальному, даже в сравнении со стеклопластиками, сочетанию малого удельного веса с очень высокой жесткостью.

Углепластиковые диффузоры идеально работают в поршневом диапазоне, великолепно обслуживая басовый и мидбасовый регистры. Однако из-за недостаточного внутреннего демпфирования и сложной анизотропной структуры материала переход к зонному режиму сопровождается многочисленными пиками и провалами на АЧХ вблизи верхнего края рабочего диапазона. Для успешного применения углепластиковые динамики необходимо подключать через разделительные фильтры с большой крутизной спада, а иногда становится неизбежным применение избирательных корректирующих цепочек для подавления пиков. Это намного усложняет конструкцию кроссовера и создает проблемы с фазовыми искажениями. Но там, где частота раздела намного ниже верхнего края поршневого диапазона (то есть у сабвуферов), углепластики способны дать действительно мощный, телесно ощущаемый бас.

Современная тенденция использования углепластиковых композитов – преимущественное использование их для диффузоров сабвуферов. В конструкции мид-басов все чаще применяют другой композит – на основе кевлара.

Металлы и объемные композиты

Многие производители, освоившие логику создания жестких диффузоров, пробовали (а некоторые и продолжают) делать металлические диффузоры мидбасовых головок. Эти попытки нельзя назвать особенно удачными, поскольку несмотря на все усилия по облегчению диффузоров их масса оставалась значительной, а это снижало эффективность часто до величин порядка 85 – 87 дБ (1Вт, 1 м). А практически полное отсутствие внутреннего демпфирования металлического “колокола” приводило к возникновению ярко выраженных пиков на 5 – 10 кГц, с которыми обычные кроссоверы справиться не в состоянии, о чем нередко честно предупреждают сами изготовители в сопроводительной документации.

Алюминиевый диффузор ScanSpeak 30W/4558T00 :

Материал диффузоров

Металлические диффузоры сабвуферов – отдельная история. Здесь активно оперируют PhaseLinear, несколько небольших фирм, специализированных на одну-две модели (например американская Alumapro, которая больше ничего и не выпускает), да еще Pioneer выпустил модель в верхней линейке Premier – с характерными объемными выштамповками по кругу. Пока такие головки – скорее исключения, и устойчивой статистики по ним нет, но по отрывочным признакам они находят применение главным образом в установках, рассчитанных больше на предельные уровни звукового давления, нежели на максимально качественное звучание.

Объемные композиты, то есть жесткие трехмерные конструкции с плоской излучающей поверхностью и внутренним заполнителем в виде сот или вспененного полимера, трудно считать новинкой. Такие головки пробовали делать еще в начале 70-х, причем, чтобы подчеркнуть, что они ничего общего не имеют с “устаревшими” диффузорными динамиками, им придавали прямоугольную форму со скругленными углами. Потом как-то тихо, без лишнего шума плоские поршни исчезли со сцены, чтобы появиться снова в продукции наиболее продвинутых и технически бесстрашных компаний в облике сабвуферов.

Объемный поршень – теоретический идеал излучающей поверхности, но реализоваться он мог только, если был бы невесомым и абсолютно недеформируемым. На деле из-за высокой массы диффузора-поршня конструкторам приходится бороться за звуковую отдачу как за урожай, а изгибные колебания обычных диффузоров в зонном диапазоне излучения уступают место ничуть не более приятным объемным колебаниям и поперечной “раскачке” тяжелого диффузора.

Исключение (очень, однако, дорогостоящее) здесь составляют сабвуферы Velodyne, где побочные резонансы во многом контролируются знаменитой сервосистемой.

ВЧ головки с мягким куполом

Пищалки с мягкими куполами быстро и почти без сопротивления вытеснили диффузорные ВЧ-излучатели. Шелковые или синтетические купола доминировали затем на рынке высококачественных ВЧ головок, пока их не стали теснить появившиеся в середине 80-х титановые, алюминиевые и стеклопластиковые жесткие купола. Позже мягкие пищалки вернулись, поскольку усовершенствования их конструкции позволили им успешно конкурировать с жесткими.

Излучатель из мягкого материала Acuflex Morel ET 338-104 Elite Tweeter (вес 0,44 г):

Материал диффузоров

Несмотря на радикально иную конструкцию, при которой вся излучающая поверхность находится внутри звуковой катушки, а не снаружи, как у диффузорных головок, мягкие купола появились на свет благодаря той же концепции, которая ответственна за жизнестойкость бумажных диффузоров. Во главу угла здесь поставлена устойчивость к местным резонансам, дающаяся за счет большого внутреннего демпфирования. А недостаток жесткости с разной степенью успеха компенсируют выбором геометрии и оптимизацией толщины материала купола.

Сильные стороны мягких куполов. Прекрасное внутреннее демпфирование создает предпосылки для гладкой АЧХ и образцовой импульсной реакции. Спад АЧХ на верхнем краю рабочего диапазона – довольно плавный, без всплесков и сюрпризов.

Слабые стороны. Ограниченная перегрузочная способность, что накладывает повышенные требования на частоту и/или крутизну спада кроссовера. Высокий профиль купола (по соображениям жесткости) ухудшает диаграмму направленности по сравнению с более приплюснутыми металлическими куполами и часто требует от конструкторов применения рассеивающих акустических линз, а это – потенциальный источник дифракционных искажений АЧХ.

ВЧ головки с металлическим куполом

Подобно тому, как наряду с классическими бумажными диффузорами появлялись и совершенствовались диффузоры высокой жесткости, с появлением купольных пищалок немедленно были предприняты попытки реализовать концепцию жесткого купола. Для начала в ход пошли наиболее жесткие из известных полимеров – майлар (иными словами, лавсан), поликарбонат (материал, из которого изготовляются компакт-диски), тонкий стеклопластик. Ну и, разумеется, после короткого романа с полимерами взгляд конструкторов упал на еще более жесткий материал – металл.

Бериллиевая диафрагма ScanSpeak D3004/604010 Illuminator :

Материал диффузоров

Сверхтонкие купола из титана и алюминия научились делать (разумеется, в Германии) в середине 80-х, используя методы прецизионного электролиза и вакуумного напыления. Типичная характеристика звука металлических куполов (лучших из них) – прозрачное, чистое звучание, приближающееся к безупречности домашних электростатических излучателей.

Подобно НЧ-СЧ головкам с жесткими диффузорами металлические купола начинают показывать свой норов на верхнем краю своего диапазона, что для современных головок – далеко за пределами слышимости, типично 25-30 кГц. На сегодня все без исключения пищалки с металлическими куполами показывают пик АЧХ в ультразвуковой части рабочего диапазона: от 3 дБ у лучших из них до 12 у средних и хуже. Звукового сигнала в этой части диапазона, понятно, нет, но при определенных условиях могут возникнуть условия для интермодуляции этих составляющих с другими, находящимися в звуковом диапазоне. На слух это может восприниматься как действительно “металлический” тембр звучания.

Сильные стороны. Жесткий купол работает без деформаций во всем рабочем диапазоне частот, обеспечивая звучание высокой детальности и прозрачности. Характеристика направленности намного лучше, чем у мягких куполов, как следствие более низкого профиля купола.

Слабые стороны. Характерный ультразвуковой пик АЧХ может привести к неприятному на слух окрашиванию звучания.

Характерно, что практически все фирмы, специализирующиеся на производстве динамиков как основной продукции, имеют в своей гамме ВЧ головки с мягкими текстильными и с жесткими металлическими куполами, поскольку субъективно воспринимаемое звучание у этих излучателей существенно различное, причем и один, и другой тип имеют убежденных приверженцев.

Керамика

Так уж повелось в конце нашего столетия: всюду, где применяется металл в силу присущей ему жесткости, кто-нибудь пробует использовать керамику как имеющую жесткость еще выше. Одной из самых известных компаний по производству динамиков с керамическими излучателями является Accuton. К примеру их НЧ динамик Accuton C173-6-096 с керамическим диффузором:

Материал диффузоров

Акустическая система на керамических динамиках Marten Heritage Duke 2 :

Материал диффузоров

Гамма керамических ВЧ излучателей на сегодня довольно узка. Собственно, по большей части они не керамические, а металлокерамические (как зубные протезы). То есть на тонкую металлическую основу наносится еще более тонкий (5 – 10 микрон) слой керамики чистых окислов, обладающей жесткостью и твердостью просто исключительными. Не зря же окислы кремния, алюминия и хрома – известные абразивы. Эффект керамических покрытий – двоякий. Жесткость купола они увеличивают, но незначительно, из-за малой толщины покрытия. Зато твердая излучающая поверхность создает условия для наиболее точного и когерентного излучения на верхних частотах. Focal, преуспев в свое время со среднечастотными излучателями серии Polyglass, где на поверхность бумажного диффузоров наносился слой стеклянных микросфер, повышающих твердость излучающей поверхности, повторил этот трюк на уровне более тонких структур, переделав титановые купола в композитные (титан – двуокись титана). Специалисты очень хвалят, но ныне выпускаемая гамма по конструкции годится только для применения в домашней акустике. Компактные автомобильные керамические пищалки первой выпустила фирма Infinity, и этим выбор на сегодня, собственно, и ограничен.

Кевларовый диффузор

Кевлар – полимер, существующий только и исключительно в форме волокна, – результат почти случайного открытия, сделанного в одной из лабораторий фирмы DuPont. Ведущий исследователь (кстати, дама по фамилии Кволек) почему-то решила вытянуть волокно из раствора, который по всем внешним признакам для этого не подходил. Как хорошо, что женская интуиция победила 25-летний опыт исследователя, потому что выяснилось, что в процессе вытягивания “плохой” полимер полностью реорганизовался, цепочки молекул вытянулись вдоль направления волокон и намертво сцепились между собой поперечными амидными связями. Так родилось волокно, из которого теперь во всем мире делают пуленепробиваемые жилеты.

Кевларовый диффузор СЧ динамика в Bowers & Wilkins Nautilus 801 :

Материал диффузоров

Свойства, проявляющиеся в углепластиковых диффузорах, здесь доведены до совершенства, столь велика жесткость кевларовых диффузоров. Так же ярко проявляются и характерные для диффузоров высокой жесткости проблемы. Выбор характеристик кроссовера для оптимальной совместной работы с обычным ВЧ динамиком, скажем, с металлическим куполом, далеко не прост. В двухполосных установках 5 – 7 дюймовым кевларовым мид-басам приходится брать на себя полосу частот до 3 – 4 кГц, а порой и выше, чтобы избавиться от деления полос в наиболее критичном для слухового восприятия диапазоне. А именно на этих частотах проявляется знаменитый “кевларовый” звук – изрезанная частотная характеристика, следствие резкого перехода сверхжесткого диффузора в зонный режим. На слух это воспринимается как выдвинутый вперед, агрессивный звук, явно диссонирующий с идеально сбалансированным звучанием этого же динамика в нижней части среднечастотного диапазона.

Если опустить частоту раздела – возникнут проблемы с ВЧ головкой, резко возрастут интермодуляционные искажения, снизится перегрузочная способность пищалки. Если поднять – в рабочий диапазон мид-баса попадет крайне неприглядная часть АЧХ мид-баса.

Конструкторы таких систем вынуждены ставить довольно сложные кроссоверы с частотой спада 24 дБ/окт, дополненные корректирующей цепочкой, настроенной на частоту “кевларового” резонанса – обычно в диапазоне 5 – 7 кГц.

Кевларовые композиты выдерживают и не такие невзгоды, как повышенная влажность и перепады температур, так что с этой точки зрения никаких противопоказаний к автомобильному применению “нецелевых” головок нет.

В то же время следует иметь в виду, что используемые в составе автомобильной фронтальной акустики кроссоверы обычно не самые сложные по схеме, поскольку их габариты ограничены жесткими условиями компоновки в салоне. Из-за этого возможности кроссоверов по коррекции местных частотных аномалий ограничены, а для головок с жесткими диффузорами это часто бывает просто необходимо.

Эффект “кевларового” звука в основном – следствие сочетания высокой жесткости с малыми внутренними потерями. Чтобы улучшить демпфирование, не отступая от достигнутого в смысле жесткости диффузора, конструкторы пошли на дальнейшие ухищрения. Так, фирма Eton разработала трехслойный материал Nomex, состоящий из сотового слоя-заполнителя, вклеенного между двумя слоями кевларового композита.

Сходное решение использует Focal под названием Aerogel, а Audax выпустил на рынок новую серию динамиков серии HD-A, у которых материал диффузора – композит на основе ориентированных волокон углепластика и кевлара. Лабораторные измерения показывают, что за счет наполнителя переменной жесткости “кевларовый” пик на верхнем краю диапазона практически исчез.

Другие производители применяют конструктивные хитрости для подавления нежелательных резонансов. Поскольку беспорядочному “звону” на верхнем конце рабочего диапазона наиболее подвержен внешний край диффузора, в “жестких” моделях часто можно встретить резиновый гофр, приклеенный к диффузору не узкой кольцевой полоской, а широкой закраиной, так что около 12-15% радиуса диффузора фактически приобретает резиновое вибропоглощающее покрытие (с нижней, обращенной к корзине, стороны).

Карбоновый диффузор

Карбон — это современный композитный материал, который представляет собой плотное полотно из тонких, плотно переплетенных между собой углеродных нитей. Этот материал был выбран в качестве основы для изготовления диффузоров низкочастотных динамиков благодаря его прочности и небольшому весу. Сабвуферы с подобными диффузорами выдают всегда мощный и плотный бас.

К основным преимуществам диффузоров этого типа можно отнести:

  • повышенную жесткость и механическую прочность, устойчивость к повреждениям;
  • малый вес;
  • устойчивость к воздействию влаги и других атмосферных факторов.

Однако есть у них и некоторые недостатки. В частности, динамики с подобным диффузором имеют неровную амплитудно-частотную характеристику и слабый показатель внутреннего демпфирования, что может снижать качество воспроизведения музыки.

Материал диффузора сабвуферов: типы и особенности

Пропитка

Чтобы обезопасить, например, бумажный динамик от разрыва диффузора, используют пропитки, приготовленные на основе органических растворителей. Так, для центральной части, ответственной за высокие частоты, применяют прозрачный пластик, растворённый в дихлорэтане.

Для промежуточной, ответственной за средние частоты, – резиновый клей в уайт-спирите (по массе клея – четверть от общего веса состава). Крайняя же часть пропитывается составом на основе автомобильного герметика. Перемешав компоненты, пропитайте диффузор так, чтобы на его поверхности не оставалось капельных выступов – покрытие должно быть равномерным и однородным.

Интервал между слоями пропитки – от 4 до 15 минут: необходимо дать впитаться предыдущему слою, прежде чем наносить следующий. Окончательное время просушки, чтобы покрытие «устоялось», – месяц, при этом диффузор обращён вверх. Предыдущая некачественная, неравномерная пропитка могла необратимо испортить звучание динамика, в данном случае имеет место технологическое нарушение, а также перебор или экономия материалов для пропитки.

Нельзя наносить минеральные масла, битум, вазелин и другие пропитки. Здесь даже клей ПВА бы не помог. В лучшем случае результат окажется нулевым, в худшем – динамик можно необратимо испортить некачественной или неподходящей пропиткой. Высококачественная пропитка должна быть как минимум двухслойной.

Подводим итоги

Все рассмотренные материалы хорошо справляются с воспроизведением аудио на низких частотах. Материал диффузора в сабвуферах может быть разным, и каждый будет иметь свои преимущества. Основные отличия тут больше связаны с прочностью и долговечностью конструкции, а также ценой. Поэтому при выборе ориентируйтесь на свои потребности и личные предпочтения. Обязательно подбирайте сабвуфер так, чтобы по мощности и сопротивлению он согласовывался с остальным установленным в автомобиле акустическим оборудованием. Также важно правильно все подключить и настроить, тогда звук будет качественным и чистым без искажений.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *