Представлена стаття від майстрів Thomastik-Infeld розповість читачеві про мистецтво створення струн: визначить різноманітні матеріали, що використовуються у процесі виготовлення струн, окреслить важливі характеристики звучання, на які орієнтуються під час розробки, розповість про розрахунок сили натягу і його роль у проектуванні нової струни. І все це – простими словами про принципово важливе у процесі створення струни від початку до кінця.

Як виготовляється струна?

Струни – це найсучасніша, високотехнологічна продукція; це поєднання фізики, математики, матеріалознавства, науки про корозію, високоточної обробки та конструювання інструментів. Вже протягом сторіччя майстри Thomastik-Infeld досліджують, розробляють, конструюють та виготовляють струни. У цій статті читач отримує можливість зазирнути «за лаштунки» виробництва та ознайомитись з процесами та етапами виготовлення струни у компанії Thomastik-Infeld.

Завдання: виготовити скрипкову струну Ля

Частота звучання (440 Гц) і довжина вібруючої частини струни (32,5 см) визначені заздалегідь.

Процес

1. Визначення бажаної сили натягу струни

Спочатку встановлюється визначена сила натягу струни. Майстри Thomastik-Infeld прагнуть встановити силу натягу струни якомога меншою, але високою настільки – наскільки це потрібно. Чому? Встановлення занадто малої сили натягу струни призвело б до набуття скрипкою так званого носового призвуку, а також – значного зниження тривалості експлуатації струни. Це означає: при малій гучності струна буде занадто швидко притискатися до грифу і здригатися, звучання струни буде спотворюватися у випадку більшого навантаження тощо. Встановлення занадто великої сили натягу струни призведе до перевантаження інструменту. Це спричинить втрату акустичних кольорів та обертонів, а сама скрипка набуде трубного призвуку.

Основа струни також повинна витримувати означений натяг струни. Якщо сила натягу струни визначена у 5,5 кг, то основа струни повинна без проблем витримувати навантаження не менше 5,5 кг. Сила натягу визначає масу, необхідну для налаштування струни на основний тон. Майстри Thomastik-Infeld надають найбільшого значення безпеці та надійності. З цієї причини у розрахунки включається додатковий коефіцієнт безпеки – такий собі запас міцності для того, щоб струна не лопнула у випадку більшого навантаження. Це дуже схоже на канатну дорогу, яка не повинна обірватися, навіть якщо навантаження на неї вище, ніж передбачено.

Сила натягу струни це величина маси на одиницю довжини (маси струни в довжині вібруючої частини струни). Як приклад: для досягнення сили натягу струни з вигаданим значенням X, потрібно розрахувати 10 грам на метр. Зрештою, загальна сума мас усіх використовуваних матеріалів повинна становити 10 грам на метр. При підборі окремих матеріалів це необхідно ретельно враховувати.

На цьому етапі вже визначено три параметри: частота звучання, довжина вібруючої частини та сила натягу струни.

2. Деталізоване визначення характеристик, якими повинна володіти 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. Наступним кроком є пошук необхідних матеріалів та їхніх поєднань, щоразу у відповідності до потрібної маси. З цього моменту починається виготовлення струни

Спершу, слід обрати матеріал основи струни. Це може бути синтетика (поліаміди, такі як нейлон або перлон, поліестер або широкий спектр поліарилетеркетонів), хромована сталь (без покриття або з покриттям) або вуглецева сталь (як плетений або тросовий керн). Матеріал основи струни несе на собі силу натягу струни, забезпечує акустичну і гаптичну спрямованість, а також має визначену вагу (величина маси на одиницю довжини). Наприклад, вага синтетичної основи складає 1,6-2 г/см³, а вага сталі – 7,3-7,8 г/см³.

За винятком струни без обмотки (наприклад – скрипкова струна Мі, гітарні струни), струни Thomastik-Infeld складаються з декількох шарів. Відповідно до бажаних характеристик звуку та обробки, майстри обирають матеріал поверхні струни (матеріал крайнього, зовнішнього шару). Далі слід обрати тип, кількість наступних шарів та матеріал для них. Майстри визначаються із використанням округлого і плоского дроту для внутрішніх шарів струни, означують скільки округлого і плоского дроту намотується на основу струни паралельно, тобто одночасно. Застереження на цьому етапі: величина маси на одиницю довжини.

Це, природно, створює обмеження і труднощі. Чим більші щільність та діаметр основи струни, тим менше матеріалу можна використати для її обмотки, щоб величина маси на одиницю довжини точно відповідала технічним умовам.

Чим вищим повинне бути звучання струни, тим меншою має бути її загальна маса.

M (маса) = (щільність) x V (об`єм)

Чим більша щільність матеріалу, тим меншого об`єму достатньо для досягнення тієї ж маси. Наприклад, срібло має дуже високу щільність, 10,5 г/см³. Натомість алюміній має щільність 2,6 г/см³. Це означає, що для досягнення однакової маси алюмінію слід буде використати значно більше (більша товщина дроту), ніж срібла (менша товщина дроту).

Звісно, можна би було використати для обмотки струни зовсім невелику кількість срібла. Однак цього було би недостатньо для досягнення механічної стійкості, оскільки смужка срібла в обмотці була б надзвичайно тонкою. Слід витримати певну товщину смуги металу для обмотки, щоб гарантувати її механічну стійкість. Цей фактор також потрібно враховувати при виборі матеріалів обмотки.

Крім того, необхідно брати до уваги консистенцію та жорсткість використовуваних матеріалів, а також – їх товщину. Наприклад, скрипкова струна Мі з обмоткою, із силою натягу струни 7,7 кг, має основу з вуглецевої сталі діаметром 0,22 мм.

Щоб забезпечити таку силу натягу, слід використати для обмотки основи цієї струни алюмінієвий дріт (щільність металу – 2,7 г/см³), товщина якого складає приблизно 0,04 мм. Якби ця струна була обмотана дротом із хром-сталі (щільність металу – 7,9 г/см³), то його товщина складала б приблизно 0,013 мм, тобто – третину від товщини обмотки з алюмінію. Товщина ж обмотки зі срібла становитиме лише чверть товщини обмотки з алюмінію. Хром-сталь – це дуже стійкий, міцний матеріал.

Саме тому, можна виготовляти струни Мі з обмоткою із хром-сталі, незважаючи на мінімальну її товщину. Срібло, натомість, є м`яким матеріалом і швидко зазнає пошкоджень при стресових навантаженнях. Як результат, скрипкові струни Ля та Мі, а також – альтова струна Ля не виготовляються зі срібною обмоткою.

Компанія Thomastik-Infeld працює з пресами високої точності, які були спроектовані та зібрані майстрами Thomastik. Це обладнання виробляє металеві смуги з точністю до 0,5 мікрометрів (0,0005 міліметра). Як і в спорті, ці цифри насправді мають суттєве значення і виводять струни Thomastik у лідери на ринку.

Подолавши 214 кілометрів і пробувши близько п`яти годин у дорозі, Марсель Кіттель виграв велогонку Tour de France 2017 з відривом всього у 0,0003 секунди (при середній швидкості 70 км/год це відповідає відстані розриву із суперником на приблизно 6 мм). Маленький цікавий факт: компанія Thomastik-Infeld була одним з головних розробників боуден-тросу для велосипедів.

Повертаючись до струн: для струн із дуже високим звучанням, таких як скрипкові струни Мі та Ля, а також – альтова струна Ля, маса основи струни складає переважну частину загальної її маси. Це означає, що для цих струн можливо застосовувати лише дуже незначну кількість маси матеріалу обмотки. Це ще одна причина, чому не існує таких струн, як скрипкові струни Мі та Ля зі срібною обмоткою, або альтова струна Ля зі срібною обмоткою.

На закінчення

Час виготовлення однієї струни займає від 1,5 до 10 хвилин. Але процес її розробки може зайняти до 2 років. Перші струни-прототипи тестуються, вдосконалюються і допрацьовуються до тих пір, поки не буде досягнуто попередньо визначеного, бажаного результату, а також – поки струна не відповідатиме стандартам якості Thomastik-Infeld.

Інформацію і світлини надала компанія «Комора»

 

«Комора» у соціальних мережах:

• Музичні інструменти
• Струни