缩减音箱体积的尝试-315圆柱式3分频箱体设计

hya1951 · 发表于 2011-7-12 01:58

本帖最后由 hya1951 于 2011-7-12 10:32 编辑

前年夏天,天热,头脑更热,发现HIVI的D10G技术数据甚佳,冲动之下,从残牙处购了4个,600元/个,比官网便宜很多,黄澄澄的盆,工艺甚佳,测试T/S参数,与官网参数相当接近,而且4个之间误差很小,尤其可贵的是夏天与冬天的F0变化极小,证明其关键部位-橡胶悬边的用料很好,应该是用进口材料做的,仅此一点,本人认为比易烂边的D10.8贵得有道理.
当时为什么买4个,因为要做闭箱,那么不怕2个11.5寸(D10G其实是11.5寸,SD达415cm^2)闭箱的巨大体积?当时不是这样想的,因为与Lyticast共同研究负阻驱动的结果,发现利用负阻驱动对喇叭的强大控制力,完全可以无视F0,VAS等参数,大喇叭装在小箱体内,只要喇叭的SD够大,冲程够长,结合EQ电路,完全可以将F-3做到25Hz以下.事实上用LSPCAD模拟也得出相同的结果,当时在论坛上讨论时OK版曾经提出,喇叭阻尼不是越大越好,过强阻尼有不良后果,我当时虽然并没有接受OK版的意见,但对极强阻尼下的低音表现开始心存疑虑,迟迟不敢动手.
Lyticast是敢想敢做的人,用了几万元,翻沙做了几百斤重的浇铸铝箱(壁厚25mm再加上网格加强筋),2个12寸的专业喇叭,可以说是无所不用其极,这个就是著名的"铁甲威龙"
"铁甲威龙"的实际听感,低音是极其快速,清晰的,但是觉得太干太硬了,缺少韵味,缺少宽松感,这是很致命的,我对低音的宽松感非常在意.
我开始怀疑是小箱体大喇叭带来的不良后果,不幸的是,实验结果证实了这一点,小箱体大喇叭带来的是装箱后Fb的大幅增高,喇叭在Fb以下的失真大幅增加,这个就是低音硬的主要原因.
现在想起来这个结果是必然的,如后音箱容积可以那么轻易地缩小而没有后遗症,那么也就根本不会有巨无霸的旗舰箱了.
这个实验结果使得4个D10G变成了鸡肋,要是Fb=40Hz,箱体容积要100L,2个D10G要200L,如此庞然大物,在寸土寸金的上海,根本没有实际应用的可能.
那么退而求其次,放弃闭箱,用倒相或辐射盆箱,1个D10G足够了,但100L的容积也不小(D10G的官方推荐容积是65L,但是LSPCAD模拟结果是50-80段隆起,下潜不够,明显是偏AV音色,本人不喜欢,用公式V=20*VAS*QTS^3.3的简易算法,得出结果是V=180L,参考OK版大金字塔D10.8 110L的容积,D10G 90-100L的容积比较适当),加上中音箱,体积也很大了.
还有一个可以大大缩减容积的方法,就是将2个低音装在一个小室内,一个向外,一个向箱内,推挽工作,理论上容积可以缩小1倍!100L变成50L,实现的可能性大大提高,当然这样做的代价极大,低音喇叭开销大1倍,虽然电压灵敏度不变,但功率灵敏度低了1倍,8欧变4欧,对功放的电流输出要求高了1倍,幸好这些对于我现在的情况,是无所谓的,因为4个喇叭早已购入,不用白不用,自制功放也是按4欧设计的超大功率.
但是实际设计推挽工作音箱时,发现问题远远没有解决
1.推挽工作音箱有一个低音是内装的,D10G的直径298mm,如果箱子壁厚25mm,宽度就得360mm,360mm宽的座地箱,视觉上还是非常庞大,与我的听音环境不协调.
2.放弃座地箱做大书架呢?还是有问题,因为安装2的D10G占去的体积至少18-20L,加上低音净容积50L,再加上中音腔体,这个大书价的容积还是不小,在箱子仅作最简支撑的设计下,3围是360X630X480mm,图纸画好,觉得还匀称,实际比划一下就吓了一跳,480mm的深度太吓人了,而且还要加一个脚架,正面看还可以,但因为箱子摆位是要内拗的,侧面看视觉上还是太大太大.
2天前,坛里一个朋友用315mm直径水管做箱子的帖子使我眼前一亮,用水管做圆柱式音箱!
有的朋友可能怀疑,有效容积不变的情况下,圆柱式音箱为什么可以体积较小?
实际画图的结果是有效容积不变的情况下,用水管做圆柱式音箱体积的确可以小很多.Why?
1.与平板相比,圆柱的受压形变几乎可以忽略不计,315mm直径厚15mm的管子,耐水压是0.8Mpa,比30mm厚的平木板不知强多少倍.
2.相同的容积,圆柱体的表面积比长方体大大减少,仅次于球体.
3.由于圆柱体刚性极好,省去支撑材料占去的容积.
设计的一个草图,低音部分,外直径315mm,内直径285mm,高820mm,净容积50L,这个外直径315mm的圆拄体的净容积,矩形箱在相同高度下,侧板厚25mm,前面板厚40mm,因为2个D10G推挽必须背对背安装,要占去18-20L的空间,为达到相同的净容积50L,最简支撑的情况下,最小尺寸为360X370X820mm,315mm直径的圆柱体,占地面积0.078m^2,360X370X820mm的矩形箱,占地面积0.1332m^2,圆柱体箱的占地面积只有矩形箱的58%!画在图上差异还不很大,实际的3维视觉,差异还是非常大的,因为360X370X820矩形箱,对角线是516mm!人在皇帝位看到的矩形箱侧面投影,宽度比对角线短不了多少.
315圆柱箱.JPG

hya1951 · 发表于 2011-7-12 02:16

本帖最后由 hya1951 于 2011-7-12 08:41 编辑

低音2个D10G面对面"合扣",一个在圆柱内,一个在圆柱外,直接辐射低音,倒相管或辐射盆在底部.
这样一个很大的好处是,质量大,振幅极大的低音盆上下运动,产生的作用力直接通过脚钉传到地面,没有侧向的分力,箱子的稳定性有极大提高,现在有的高端厂箱标榜机械避振的绝招,实质也就是把震动直接偶合到地面,利用大地这个质量近乎无穷大的物体抑制箱体震动,所谓的"接地气".因此本方案中箱体发生整体振动的量是极小的.
圆柱体箱体与长方体箱体的最大不同是:箱板受力由平板的垂直方向的抗弯曲能力,变为水平方向的抗拉或抗压能力,这二者之间绝对是有一二个数量级以上的差别,圆柱体的径向刚性极大,几乎没有明显形变的可能,而在圆柱体的两个端面,一头装喇叭,一头装辐射盆,都是将有效能量辐射到外部空间的发声部件,因此本方案中箱体发生局部振动的量也是极小的.
高音H1499裸露在外,装在低音前面.
中音H1455,也装在圆柱形扁箱内,前面削去一块,形成平面装喇叭,后开口,圆柱形箱可以最大限度减低中音绕射的影响
中音箱与低音箱之间用金属柱支撑,改变后面2根金属柱的高度,可以改变中音箱的仰角.

hya1951 · 发表于 2011-7-12 02:27

本帖最后由 hya1951 于 2011-7-12 02:42 编辑

这个箱子的另一个特点是3个喇叭的位置最大限度靠近,接近点声源.低音360度辐射.
低音的"屁股"向外,这个有点奇怪,不过这样2个喇叭"合扣"安装,省去了原来的低音偶合小室,大大节约了空间,而且D10G是钕磁大音圈,铸铝盆架,磁体部分镀铬,屁股部分还很精致,一点不难看,如果实在嫌"不雅观",围一圈纱网或金属网也非难事.
欢迎大家拍砖

ycz · 发表于 2011-7-12 07:09

值得一试

okra · 发表于 2011-7-12 08:21

本帖最后由 okra 于 2011-7-12 08:25 编辑

这个设计很好很有创意啊，单论外观都可以申请外观专利了。
推挽结构的好处不仅仅是减小体积，最重要的是它可以减小失真！可以减少单元双向运动不对称带来的失真。

另外，喇叭阻尼不是越大越好，这是对现实的无奈，是一种对现状妥协的结果。走向某个极端的做法，常常是对现实认识不足的体现。

hya1951 · 发表于 2011-7-12 09:58

本帖最后由 hya1951 于 2011-7-12 10:59 编辑

这个设计很好很有创意啊，单论外观都可以申请外观专利了。
推挽结构的好处不仅仅是减小体积，最重要的是它 ...
okra 发表于 2011-7-12 08:21

喇叭阻尼不是越大越好，这是对现实的无奈，是一种对现状妥协的结果。走向某个极端的做法，常常是对现实认识不足的体现。

谢谢OK版的肯定

,您的肯定为我实现这个设计增加了信心

回想去年争论强阻尼对低音的影响,开始对OK版的意见是不接受的,根源在于当时自以为发现了提高低音质量,同时又可大大缩小音箱体积的好方法,沉溺于这个"新发现"而沾沾自喜,此时对不同意见是听不入耳的.
冷静下来想想就发现有问题了,自我怀疑基于以下2点:
1.如果强阻尼可以即提高低音质量,同时又可大大缩小音箱体积,这样的好事,为什么成品箱不用?为什么各大旗舰无一例外都是庞然大物?我们业余玩玩的真能比专业的更高明?
2.当时坚持认为强阻尼下的喇叭运动完全与电信号的波形一致,因此是最HIFI的,如果音乐软件完全是现场原始录音,还说得过去,但是绝大多数的音乐软件是经过调音师的后期制作的,考虑到公认的最佳阻尼是QTC=0.5-0.65,监听箱也是如此,如果自己的箱子QTC在0.2甚至0.1以下,那么我们听到的声音与调音师通过监听箱听到的声音是不一样的,我们听到的低音要比调音师通过监听箱听到的低音"干"很多,速度快很多,余音短很多,也就是背离了调音师对音乐效果的演绎,这样做是否还能说是HIFI?
我把这2点怀疑告诉了Lyticast,但Lyticast对于自己认可的理论的笃信以及自信感远比我强,毅然大投入,造出了"铁甲威龙"

海螺 · 发表于 2011-7-12 10:45

看起来好强大，何时开工啊？？

hya1951 · 发表于 2011-7-12 10:56

本帖最后由 hya1951 于 2011-7-12 11:02 编辑

看起来好强大，何时开工啊？？
海螺发表于 2011-7-12 10:45

喇叭早有了,已经买了315管子了,还没到

hya1951 · 发表于 2011-7-12 11:33

本帖最后由 hya1951 于 2011-7-12 11:52 编辑

这4个D10G让我有"套牢"的感觉,放着占地方,而我又没有出东西的习惯,各种图纸画了不下20张,有的已经询价了,但最后还是由于按实际尺寸比划下来体积太大,而自我否决了,这个是第1张自认为可以拿出手让大家看看的

DIY的乐趣在于过程,我的乐趣在于做一些与众不同的东西

zsy75 · 发表于 2011-7-12 11:43

我要看箱子实物！！！～～～～～

hya1951 · 发表于 2011-7-12 11:53

我要看箱子实物！！！～～～～～
zsy75 发表于 2011-7-12 11:43

正在筹备做,先讨论外形,集思广益

hya1951 · 发表于 2011-7-12 12:15

本帖最后由 hya1951 于 2011-7-12 12:25 编辑

感谢J版加分鼓励

说到老朋友lyticast,有件事还不得不向大家通报
7月3日下午2时左右,手机响了,显示是Lyticast(李勇)来电,有点纳闷,与李勇平时很少联系,难道是他的铁甲威龙又有新的改进?说话是个女的,问我有没有李勇老婆的电话?口气很急,更觉得奇怪,追问之下,才知李勇出了车祸,在西康,骑自行车去西藏的路上.
出车祸的李勇,可能伤得不轻,旁人拿他的手机,按字母顺序找熟人,我的名字首字母是H,排在比较前面.
默默为李勇祈祷.
第2天再打这个电话,接电话还是那个女的,说李勇已住进医院,已经没有生命危险,但脸上伤得不轻,要动手术.
第3天再打这个电话,再也打不通了.
祝福李勇度过难关.祝福一个兴趣广泛,心直口快,敢想,敢说,敢为的朋友早日康复.

发烧三极管 · 发表于 2011-7-12 12:23

顶老师大作

okk · 发表于 2011-7-12 12:35

很有创意。

frederick · 发表于 2011-7-12 13:59

很强大！！

用哪种315管？

MR.JBL · 发表于 2011-7-12 15:03

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

hya1951 · 发表于 2011-7-12 18:50

昨天在淘宝买了315直径,15mm厚的管子1m长2根,开始说是整根6m起卖,后来有忽然同意我买2m,今天问发货没有,回答是发了,然后又通知我说,其中1根是19mm的,就不多收钱了,简直晕倒

赶快让他把货追回来,却无论如何不肯割两根一样的.我终于明白了,之所以同意我买2m,是因为有2根另头,虽然厚度不一样.
最后终于同意让我等一个星期,待下一批生产时,再给我割1根15mm厚的管子

ycz · 发表于 2011-7-12 19:04

昨天在淘宝买了315直径,15mm厚的管子1m长2根,开始说是整根6m起卖,后来有忽然同意我买2m,今天问发货没有,回答 ...
hya1951 发表于 2011-7-12 18:50

看来我们又要等多个星期了

gorran · 发表于 2011-7-13 12:54

跟随会有用315做书架的了.

ttaattaa · 发表于 2011-7-13 23:28

等楼主的实物图
祝福李勇早日康复

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