|
ПРЕДИСЛОВИЕ
Духовный мир человека немыслим без музыки. Музыка, так же как поэзия, живопись и т. п., духовно обогащает и воспитывает человека, делает его жизнь красивее.
Если скульптор или художник практически не зависят от какой-либо промышленности (глину, холст, краски можно или купить в магазине, или сделать самому), то музыканту необходим помощник. Мастер, изготовивший хороший музыкальный инструмент, если еще не художник, то уже далеко не ремесленник. Инструмент, изготовленный мастером, как правило, намного переживает своего изготовителя, став своеобразным произведением искусства.
Подавляющее большинство музыкальных инструментов делают из древесины и древесных материалов (преимущественно из резонансной ели).
В прошлые времена мастер, изготовлявший музыкальные инструменты, имел небольшой набор столярных и специальных инструментов. Теперь на помощь мастеру пришли электрические инструменты и новые материалы.
Очень не похожие друг на друга гитара, балалайка, домра и т. д. имеют тем не менее сходные конструктивные элементы. К ним прежде всего относятся струны, гриф, корпус, дека. Струны являются источником звуковых колебаний, гриф удерживает струны и служит для изменения длины колеблющейся струны, корпус создает резонансный объем, дека — основной звукоизлучающий элемент музыкального инструмента.
Изучая технологию изготовления музыкальных инструментов, будущий мастер не должен ограничивать себя лишь технологическими задачами. Только чувствуя гармонию звука и понимая физические процессы, происходящие в музыкальном инструменте, можно создавать высококлассные изделия, вести творческий поиск.
Авторы выражают глубокую благодарность мастеру Московской экспериментальной фабрики музыкальных инструментов Б. И. Симакову за помощь, оказанную при написании настоящего учебника.
ВВЕДЕНИЕ
История развития щипковых музыкальных инструментов.
Древнейшие виды музыки возникли еще в первобытном обществе (обрядовые заклинания, трудовые попевки и пр.). Первоначальные формы музыкального искусства неотделимы от танца, поэтической декламации, языческого обряда. В процессе формирования народно-песенных, танцевальных культур создавались характерные средства музыкальной выразительности. Так, например, для народов Крайнего Севера характерными инструментами являются бубны, трещотки, а русскими национальными инструментами издавна считались гусли, балалайки.
На протяжении всей истории развития человечества музыкальные инструменты видоизменялись, совершенствовались, а иногда они выходили из употребления или их заменяли новыми. Одни инструменты использовали лишь для аккомпанемента, из других составляли оркестры, способные исполнять сложную инструментальную музыку.
Чем дальше развивалось музыкальное сознание человека, тем больше он находил вокруг себя источников музыки, тем большие требования предъявлял к ним.
Человек заметил, что туго натянутая тетива, если ее тронуть, издает музыкальный звук, красивый, но слабый. Прикрепленная на одном конце лука высушенная тыква усиливает звук — так появились на свет первые резонаторы музыкальных инструментов. Громкость стала достаточной, но диапазон, т. е. набор звуков, воспроизводимых на одной струне — тетиве, мал: понадобилось несколько струн. Так, видоизменяясь, лук со звучащей тетивой стал родоначальником большой группы широко распространенных щипковых инструментов.
Из глубокой древности дошли до нас сотни инструментов разных стран и народов. Некоторые из них в настоящее время достигли наивысшего раскрытия своих музыкальных возможностей, а другие стоят на той ступени развития, на которую их подняли наши предки. Возможности этих инструментов еще полностью не раскрыты и не изучены.
Классификация музыкальных инструментов. ГРУППА I. ДУХОВЫЕ. Источником звука является колеблющийся столб воздуха внутри трубки инструмента.
Подгруппа 1. Флейтовые — звукоизвлечение происходит за счет рассечения направленной струи воздуха об острый край стенки инструмента. Их делят на следующие виды:
продольные флейты: открытые — ствол инструмента открыт с обоих концов (свирель); многоствольные — набор трубок с одним открытым и другим закрытым концом (кувик-лы); свистковые — в верхний конец ствола вставляют деревянную втулку, губа или язык исполнителя образуют щель, через которую воздушную струю направляют на острый край среза свисткового отверстия; сюда же относятся и окарины;
поперечные флейты — трубка с одним закрытым концом, в головке имеется отверстие, на край которого направляют струю воздуха.
Подгруппа 2. Тростевые — колебания столба воздуха в канале ствола музыкального инструмента вызывают с помощью вибрирующего прерывателя трости (язычка). Их делят на следующие виды:
с одинарной тростью — струя воздуха прерывается одной гибкой пластинкой, которая прикрывает вырез на верхнем конце ствола или пищика (жалейка);
с двойной тростью — воздушную струю продувают между двумя лепестками из упругих пластинок (или сплюснутую трубку), и струя прерывается ими.
Подгруппа 3. Мундштучные — колебания столба воздуха в корпусе инструмента вызываются колебаниями губ исполнителя, плотно прижатыми к мундштуку или непосредственно к верхнему узкому концу ствола: губы музыканта выполняют ту же функцию, что и трость (рог пастушеский).
ГРУППА II. СТРУННЫЕ. Источником звука является натянутая струна.
Подгруппа 1. Щипковые — извлечение звука производят, защипывая струны пальцами или плектром, или бряцанием.
Подгруппа 2. Смычковые — звук извлекают путем трения о струну волоса смычка, натертого канифолью. К этой же подгруппе относятся инструменты с механизмом, обеспечивающим извлечение звука за счет трения о струну деревянного колеса (рели).
Подгруппа 3. Ударные — звук извлекают за счет удара по струне палочкой или молоточком.
ГРУППА III. ЯЗЫЧКОВЫЕ. Источником звука является упругий язычок из металла, кости, бамбука и т. п.
Подгруппа 1. Щипковые — язычок приводят в колебательное движение путем защипывания пальцами (варган).
Подгруппа 2. Пневматические — язычок вибрирует под действием воздушной струи (гармоника).
ГРУППА IV. МЕМБРАННЫЕ. Источником звука является натянутая мембрана органического или искусственного происхождения.
Подгруппа 1. Ударные — звук извлекают за счет удара по мембране пальцами, ладонью, палочками, колотушкой (бубен).
Подгруппа 2. Фрикционные — вибрацию мембраны вызывают трением пальцев по закрепленному к мембране пучку конских волос.
ГРУППА V. САМОЗВУЧАЩИЕ. Источником звука является сама масса инструмента. В колебательное движение само-звучащие инструменты приводят ударом, смычком, щипком и т. д. (ложки).
Щипковые музыкальные инструменты народов СССР. Из
русских народных инструментов наибольшее распространение имеют балалайки, домра и гусли; по популярности к ним примыкают гитара и мандолина, хотя их и нельзя назвать собственно русскими народными инструментами.
Балалайка — двух- и трехструнный инструмент с треугольным корпусом, довольно длинным грифом и отогнутой назад лопатообразной головкой. Общая длина инструмента 600— 700 мм. Известны первые конструкции балалаек, корпуса которых собирали из трех треугольных дощечек. На грифе навязывали 5 ладов из жил животных. У первых балалаек гриф был значительно длиннее корпуса. Струны были жильные. Одним концом их крепили к корпусу, а другим к деревянным колкам в головке грифа. Звук извлекали бряцанием по всем струнам концами пальцев правой руки. Отсюда название «брулька» — «балабайка» — «балалайка».
Первое упоминание о балалайке в письменных памятниках относится к 1715 г. Балалайка пользовалась необычайной популярностью в деревенском и городском («низовом») музыкальном быту. В 80-х гг. XIX в. под руководством В. В. Андреева балалайка была усовершенствована и приобрела современный вид.
Домра — более древний музыкальный инструмент. Считают, что домра была родоначальником балалайки. Домра пользовалась большой популярностью среди русских скоморохов в XVI—XVIII вв., но изображения самого инструмента тех времен или его точного описания не сохранилось. Тот же В. В. Андреев реконструировал домру. За основу была взята вятская балалайка с полусферическим корпусом, которую считали прямой наследницей древнерусской домры.
Гитара в России появилась примерно в середине XVIII в., но лишь в начале следующего столетия гитара стала пользоваться широкой популярностью. Гитару в то время использовали как аккомпанирующий инструмент и инструмент домашнего любительского музицирования.
Распространенные за рубежом шестиструнные гитары в России не нашли себе приверженцев. В XVIII в. и особенно во второй половине XIX в. излюбленным инструментом в нашей стране стала семиструнная гитара, которую назвали русской.
Родиной гитары считают Испанию, где она появилась в эпоху средневековья как видоизмененная лютня. В Европе гитара имела и имеет широкое распространение и множество вариантов конструкций.
Мандолина родом из Флоренции (Италия), где она появилась в XVIII в. По конструкции мандолина напоминает лютню, что говорит об их близком родстве.
В России мандолина появилась в конце XVIII в. Кроме неаполитанской мандолины с полугрушевидным корпусом существует мандолина с плоским корпусом, которая имеет упрощенную конструкцию за счет ухудшения звуковых качеств.
Гусли — древнейший по происхождению русский (восточно-славянский) струнный музыкальный инструмент. Первые сведения о них относятся к 591 г. Существует три разновидности гуслей: крыловидные, или звончатые; шлемовидные, или гусли-псалтырь, и прямоугольные (столообразные).
Гусли звончатые считают старейшим типом. Их прообразом являлась, очевидно, простая доска с натянутыми над ней струнами, так как в былинах встречается название «гусельная досочка». В процессе развития гусли претерпели ряд изменений. До современного вида гусли были доведены О. У. Смоленским и Н. И. Приваловым.
Гусли шлемовидные получили свое название за форму своего корпуса, напоминающего шлем воина. Играют на шлемовидных гуслях, держа их на коленях, так же как и на гуслях звончатых. Гусли прямоугольные, или столообразные, более сложны по конструкции, чем два рассмотренных вида. Их можно считать полустационарным инструментом. Благодаря своим хорошим музыкальным качествам в XVIII—XIX вв. они имели большое распространение.
В настоящее время в фольклорных ансамблях и оркестрах народных инструментов встречаются все три типа гуслей.
С 1914 г. (гусли конструкции Н. П. Фомина) и по настоящее время идет процесс усовершенствования гуслей с применением клавишного механизма. Наиболее известны клавишные гусли и гусли с подстраивающимся звукорядом конструкции Д. Б. Локшина.
Бандура (Украинская ССР). Современный вид бандуры (рис. 1) сформировался в прошлом столетии. Корпус бандуры выдалбливают из целого куска дерева (вербы, ольхи или клена). Деку делают из ели или сосны. Количество струн постепенно изменялось и в настоящее время достигает 20—30. Струны металлические с навивкой. По приемам игры бандура очень близка к русским звончатым гуслям.
Кобза (Молдавская ССР). До прошлого века очень популярный народный инструмент (рис. 2). На четырехструнной кобзе играют, держа ее на коленях. В настоящее время находит широкое применение в самодеятельных и профессиональных инструментальных ансамблях
Кюсле (Марийская АССР). Кюсле (кусле, кярм) напоминает русские шлемовидные гусли (рис. 3). Корпус делают из березовых или кленовых дощечек, деку — из пихты или ели. Количество жильных струн — до 17. Усовершенствованные кюсле имеют до 35 струн.
Крезь (Чувашская АССР). Крезь (кырезь) имеет вид шлемовидных гуслей (рис. 4). У современных инструментов от 14 до 20 металлических струн. Одним концом струны крепят к корпусу через деревянный фигурной формы струнодержатель, а вторым — к металлическим колкам.
Каннель (Эстонская ССР). Имееет вид русских гуслей, латышского кокле, литовского канклеса. Раньше корпус был долбленым, теперь его склеивают из нескольких дощечек (рис. 5). Каннель обладает звонким, долго не затухающим звуком. Число струн до 30. В самодеятельных ансамблях занимает ведущее положение.
Кокле (Латвийская ССР). Конструктивной основой кокле является деревянный долбленый или склеенный из отдельных дощечек корпус (рис. 6). Дека инструмента еловая, резонатор-ные отверстия в виде кружков, крестиков и других фигур. Струны современных кокле металлические. Число струн колеблется от 5 до 27. При игре на инструменте его кладут на стол, реже на колени. Усовершенствованный кокле стал символом латышского народного музыкального искусства.
Канклес (Литовская ССР). Имеет корпус трапециевидной формы долбленый или склеенный из липовых, дубовых, ольховых дощечек (рис. 7). Дека инструмента еловая. Наибольшее распространение имеет пяти- и десятиструнный канклес Канклес составляет основу оркестра Ансамбля песни и пляски Литовской ССР.
Саз (Азербайджанская ССР). Инструмент с глубоким грушевидным корпусом из твердолиственных пород, долбленым или склеенным из отдельных клепок (рис. 8). Дека деревянная с маленькими резонаторными отверстиями, которые также делают и в боках корпуса. Гриф длинный с 10—14-жильными навязанными ладами. Струны металлические, в большинстве случаев две струны тройные и одна парная. При игре корпус саза упирают в верхнюю часть груди, а шейку грифа вскидывают вверх.
Тар (Армянская ССР). Изготовляют из тутового дерева. Корпус восьмеркообразной формы (рис. 9). Верхняя (дечная) поверхность затянута мембраной (из перепонок животного происхождения шги рыбьей кожи). Шейка длинная, имеет от 11
Рис. 5. Эстонский каннель
до 26 навязанных жильных ладов. Общее число струн от 5 до 14. Тар обладает красивым сильным звуком и предоставляет музыканту большие возможности. Тар имеет широкое распространение в республиках Средней Азии.
Чонгури (Грузинская ССР). Инструмент грушевидной формы с усеченной внизу частью (рис. 10). Корпус делают из отдельных деревянных клепок. Дека еловая, плоская с маленькими круглыми или продолговатыми резонаторными отверстиями. Звуки чонгури тихие, нежные, несколько шуршащие. Играют на чонгури сидя, опирая корпус о согнутую при сидении ногу.
Чанги. Это угловая арфа. Корпус чанги долбленый (рис. 11). Деку приклеивают или прибивают гвоздиками. Струны из крученого конского волоса. Количество струн от 6 до 11. Самая тонкая из 5 волосков, последующие имеют на 1 волос больше. Чанги — один из любимых инструментов Грузии. Играют на нем женщины.
Дала-фандыр (Аджарская АССР). Широко распространенный двух- и трехструнный инструмент Южной и Северной Осетии. Корпус толстостенный имеет форму удлиненного совка (рис. 12). Струны из крученого конского волоса. Дека деревянная с небольшим резонаторным отверстием.
Дутар (Узбекская ССР). Двухструнный, родственный туркменскому дутару. Корпус склеен из отдельных гнутых клепок (рис. 13). Дека плоская с маленькими резонаторными отверстиями. Все детали инструмента делают из тутового дерева Струны, прежде шелковые, теперь металлические, крепят к корпусу и колкам инструмента. Дутар весьма распространен в Узбекистане.
Рубаб. В Узбекистане встречается два типа рубабов — афганский (таджикский) и кашгарский. Конструкция и способы игры сходны с рубабами таджикскими. Корпус инструмента долбленый, дека кожаная (рис. 14). В усовершенствованных рубабах навязаные лады заменены врезными. Инструменты кашгарского и афганского образца входят в состав Узбекского оркестра народных инструментов.
Комуз (Киргизская ССР). Трехструнный инструмент (рис. 15), корпус, шейка и головка которого изготовлены из одного куска дерева (орех или береза). Верхняя дека еловая или сосновая с небольшими резонаторными отверстиями. Струны жильные. Комуз — один из самых распространенных инструментов в Киргизии. На нем играют любители и профессионалы, народные певцы и поэты-акыны.
Нарс-юх (инструмент хантов). Трех- или пятиструнный щипковый инструмент (рис. 16), корпус которого выдалбливают из ели в виде плоской лодки. Один конец корпуса заострен, другой раздвоен. На перекладине раздвоенного конца крепят струны инструмента. Нарс-юх широко распространен и в наше время.
Зарубежные щипковые музыкальные инструменты. По конструкции и исполнению зарубежные щипковые инструменты очень разнообразны. Рассмотрим некоторые образцы инструментов европейских школ.
Рис. 16. Нарс-юх — инструмент хантов
Рис. 17: Шестиструнная гитара итальянского образца
На рис. 17 изображена гитара итальянского образца, шестиструнная с восьмеркообразным корпусом. Грушевидный корпус с неглубокой талией характерен для современных форм акустических гитар.
В связи с широко распространенным на западе стилем ретро в моду вошли такие старинные музыкальные инструменты, как лютня, изображенная на рис. 18.
Мандолины полугрушевидной и плоской форм (неаполитанского и португальского типов), имеющие по четыре парные струны, изображены на рис. 19 и 20. Отличающаяся от плоской мандолины музыкальным строем и некоторыми конструктивными деталями, на рис. 21 изображена португальская гитара.
Своеобразными размерами, формами и конструкцией обладают щипковые инструменты укулея, цитра, банджо (рис. 22, 23 и 24).
Несмотря на внешние различия, во многих зарубежных моделях просматриваются черты русских народных инструментов и инструментов народов СССР. Это говорит о схожести конструкций и о возможности изготовления инструмента по заданным геометрическим размерам, музыкальному строю или по образцу.
Глава 1. ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ
§ 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОСНОВНЫХ ОПЕРАЦИЙ
Изготовление щипковых музыкальных инструментов на современном предприятии представляет собой сложный производственный процесс, подчиняющийся точным инженерным расчетам, выполняемый на многочисленных станках довольно большим количеством квалифицированных рабочих. В то же время изготовление музыкальных инструментов в условиях небольших мастерских, а также в надомном производстве состоит в принципе из тех же технологических процессов, что и на большом предприятии. Разница заключается в том, что мастер по изготовлению музыкальных инструментов решает свои технологические трудности сам, являясь подчас одновременно и исполнителем, и конструктором. Он должен очень четко представлять себе весь технологический процесс изготовления инструмента, правильно планировать ход технологических процессов изготовления отдельных деталей, сборки и отделки инструмента.
На примере изготовления балалайки-примы рассмотрим технологические процессы в промышленных и домашних условиях. Прежде всего следует дать определение основным этапам производства.
Под производственным процессом понимают совокупность всех совместных действий людей и средств производства, в результате чего из исходных материалов, заготовок и составных частей получают продукцию определенного назначения и требуемого качества. Таким образом, производственный процесс включает в себя и снабжение предприятия материалами, и энергообеспечение, и проектирование новых изделий, и совершенствование ранее выпускаемых, и транспортные задачи, и многое другое, а главное — основное производство.
Технологический процесс — это законченная часть основного производства, в результате которого достигают изменения формы, размеров, положения, состояния и свойств материалов или заготовок, либо последовательное соединение составных элементов в соответствии с требованиями технической документации.
Технологический процесс изготовления музыкального инструмента включает изготовление его деталей, их сборку, окончательную обработку всего инструмента.
Технологический процесс изготовления каждой детали музыкального инструмента разделяют на ряд стадий. Они отличаются друг от друга характером обработки (например, резание, склеивание, лакирование и т. д.) или различием цели, которую ставят на данной стадии (например, раскрой, механическая обработка и др.).
При изготовлении музыкальных инструментов имеют дело в основном с древесиной, для которой, как известно, характерна определенная влажность. Поэтому сушка или досушка древесины, перед тем как она поступит в работу,—одна из первых стадий технологического процесса любого деревообрабатывающего предприятия. Саму по себе сушку древесины также считают самостоятельным технологическим процессом. Второй стадией технологического процесса после сушки является раскрой древесных материалов. Раскраивают резонансную ель на дощечки толщиной 4—5 мм для дек инструментов и 9—10 мм для задинок балалаек и т. д. Ценные породы древесины для клиньев корпусов балалаек, обечаек гитар и других распиливают или сострагивают на специальных станках на дощечки толщиной 3,5—4 мм.
Механическая обработка заготовок имеет, как правило,две стадии. Первая стадия — обработка черновых заготовок — заключается в придании им правильных геометрических форм. Для этого заготовку обрабатывают с четырех сторон по сечению и по длине. В результате получают чистовые заготовки. На второй стадии из чистовой заготовки изготовляют деталь по заданному контуру, сверлят необходимые отверстия, шлифуют и т. д. Например, головку грифа из чистовой заготовки в виде дощечки обрабатывают по шаблону и готовят гнездо под колковую механику. Перечисленные операции составляют вторую стадию технологического процесса изготовления головки грифа.
Сборку балалайки из готовых деталей разделяют на несколько стадий. Первая из них — сборка деталей в сборочные единицы. Так, из нескольких дощечек собирают деку инструмента, из 3—4 деталей собирают ручку грифа и т. д. Сборочные единицы предварительно обрабатывают (деки отстрагивают, ручки грифа склеивают и т. д.), а затем они поступают на сборку всего инструмента. Некоторые сборочные единицы, например ладовую проволоку, обрабатывают лишь после установки на готовое изделие.
Основные стадии технологического процесса, рассмотренные на примере изготовления балалайки, представлены в виде схемы (рис. 25). В технологическом процессе изготовления балалайки следующей после сушки стадией является черновая, а затем чистовая обработка деталей корпуса: ручки грифа, за-динки, клиньев корпуса и клиньев задинки, задничка, огибов и т. д. Из перечисленных деталей собирают корпус I. Из нескольких резонансных дощечек склеивают деку 7. Изготовление и обработка деки, приклейка к ней пружинок, оформление звукового отверстия — все это считают технологическим процессом изготовления деки. Результатом этого технологического процесса является сборочная единица — дека балалайки, которая поступает в общий технологический процесс. Деку приклеивают к корпусу и называют этот процесс закубровкой II. Оформление деки и корпуса заключается в обкладывании штапом (тонкими темноокрашенными реечками) и во врезке уголков III. Головку грифа после стадий черновой и чистовой механической обработки приклеивают к ручке IV. Чистовая обработка деки с последующим нанесением лака и полировкой V является очередной стадией технологического процесса изготовления балалайки. Изготовление и приклейка накладки VI, забивка и обработка ладов VII, изготовление подставки, панциря и приклейка последнего к инструменту VIII являются важнейшими заключительными стадиями рассматриваемого технологического процесса. Далее инструмент поступает в отделку. Последней стадией является укомплектование инструмента колковой механикой, струнами, натяжка струн и опробование готовой продукции.
Технологические процессы изготовления отдельных сборочных единиц (ручки грифа, деки, головки грифа и т. п.) не зависят от общего технологического процесса сборки всего инструмента, поэтому их можно пускать и параллельно и с опережением, т. е. заготовляя детали впрок. Это часто используют в своей практике мастера надомного производства. Большинство стадий технологических процессов изготовления музыкальных инструментов включает в себя механическую обработку древесины. Кроме опыта и умения пользоваться деревообрабатывающим инструментом современному мастеру необходимо иметь представление о древесине как конструкционном материале, о сушке древесины, ее отделке и т. п.
§ 2. ДРЕВЕСИНА — ОСНОВНОЙ МАТЕРИАЛ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЩИПКОВЫХ МУЗЫКАЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
Строение древесины и ее физико-механические свойства
Строение древесины. Для изготовления музыкальных инструментов применяют древесину хвойных и лиственных пород, которые различаются между собой по целому ряду признаков.
Следует различать понятие дерева, т. е. растущего дерева, и древесины — материала, получаемого из срубленного и очищенного от ветвей и коры дерева.
В каждом растущем дереве можно выделить три части: крону 1, ствол 2 и корни 3 (рис. 26).
В листьях кроны растущего дерева происходят процессы фотосинтеза. В результате этих процессов зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами лучистая энергия Солнца превращается в энергию химических связей органических веществ, обеспечивающих питание и рост растения.
Корни дерева, во-первых, удерживают его в вертикальном положении, а во-вторых, всасывают из почвы воду с растворенными в ней минеральными питательными веществами.
Ствол дерева является
1 I режде всего магистралью, по юторой впитанные корнями
2 минеральные вещества движутся к листьям, а выработан-
3 ные в листьях пластические вещества (строительный материал, из которого дерево
4 строит само себя) движутся вниз по стволу, наращивая его. Ствол дерева также является хранилищем запасенных питательных веществ. Ствол дает основное количество древесины, что составляет 50—90 % объема частей растущего дерева, и только древесина ствола пригодна для изготовления деталей музыкальных инструментов.
Древесина имеет слоисто-волокнистое строение. Свойства древесины в значительной степени зависят от направления (анизотропия свойств). Принято рассматривать три главных разреза ствола (рис. 27): поперечный (или торцовый) 1, плоскость которого перпендикулярна оси ствола, радиальный 2, плоскость которого проходит через ось ствола, и тангенциальный 3, плоскость которого проходит параллельно оси ствола на некотором расстоянии от нее.
Поперечный срез (рис. 28) имеет следующие основные части: ядро, сердцевину, заболонь и кору.
Ядро 2 отличает более темная окраска. Оно расположено посередине ствола. В центре ядра в виде круглого, четырех-пя-тиугольного или (как у дуба) звездчатого пятнышка диаметром 2—5 мм находится сердцевина 1. На радиальном разрезе хвойных пород сердцевина почти прямая, а у лиственных пород имеет извилистую форму.
Кора 4 на поперечном разрезе имеет форму кольца более темной, чем древесина, окраски. У взрослых деревьев в коре различают два слоя. Наружный слой, называемый коркой, является оболочкой, предохраняющей от испарения влаги, резких колебаний температуры и механических повреждений. Внутренний слой коры, называемый лубяным, является проводником органических питательных веществ вдоль ствола.
Заболонь 3 имеет наиболее светлую окраску. Породы древесины, у которых ядро ярко выражено, называют ядровыми. Если внутренняя часть ствола отличается от наружной только меньшим содержанием влаги, такие породы называют спелодревесными. Если же различий между внутренней и наружной частями ни по цвету, ни по влажности нет, то такие породы называют заболонными.
На главных разрезах дерева видны линии и полосы, составляющие рисунок древесины, или, как его часто называют, текстуру. Каждая порода древесины кроме характерного цвета имеет и свою текстуру.
Распределение хвойных и лиственных пород деревьев по группам древесины
Ядровые Спелодревесные Заболонные
Рисунок древесины возникает от ежегодного нарастания на поверхности ствола, ветвей и корней нового годичного слоя. Особенно хорошо эти слои заметны у хвойных пород (рис. 29). Ширина годичных слоев, определяемая на торцовом разрезе, зависит от породы, возраста, условий произрастания и положения в стволе. Так, например, у древесины ели, произрастающей в суровых горных условиях, ширина годичных слоев может колебаться в пределах 1 мм, а у ели, произрастающей в благоприятных условиях, может доходить до 3—4 мм и более.
По радиусу от сердцевины ширина годовых колец изменяется неравномерно. Наиболее широкие годовые кольца лежат в центральной части радиуса ствола, а ближе к сердцевине и дальше к коре ширина годовых колец уменьшается. У некоторых пород древесины наблюдают волнистость годичных колец, что придает поперечному срезу интересную текстуру (граб, тисс, можжевельник).
Более светло окрашенная и более мягкая часть годичного кольца называется ранней древесиной и образуется в первой половине периода нарастания слоя. Во второй половине образуется поздняя древесина, которая в годичном кольце окрашена темнее и твердость ее выше, чем у ранней древесины.
Все породы имеют в древесине своих стволов сучки. Для хвойных пород характерно расположение нескольких ветвей на одном уровне по высоте ствола. Эту часть ствола называют мутовкой. Лиственные породы характеризуются одиночным расположением ветвей. Наличие в древесине сучков делает ее мало, а подчас и совсем непригодной в производстве музыкальных инструментов. Так как годичные слои ствола при встрече с сучком изменяют свое направление, то для изготовления деки такую часть ствола ели не используют.
Абсолютно сухая древесина состоит из органических веществ, которые содержат в среднем 49,5 % углерода, 44,2 % кислорода (с азотом) и 6,3 % водорода. Минеральные соединения, получающиеся при сгорании древесины (зола), составляют 0,2—1,7 % общей ее массы.
Физические свойства древесины. Их подразделяют на следующие восемь групп: свойства, характеризующие внешний вид и макроструктуру древесины; влажность и свойства, связанные с ее изменением; плотность; водо- и газопроницаемость древесины; тепловые свойства; электрические свойства; действие излучений на древесину; резонансные свойства. В этой последовательности рассмотрим те группы физических свойств, с которыми приходится встречаться в производстве музыкальных инструментов.
Внешний вид древесины характеризуется цветом, текстурой, блеском, а также запахом.
Цвет древесины, как, впрочем, и цвет любого другого объекта, может быть определен с высокой степенью точности с помощью атласа цветов. В условиях индивидуальных мастерских и б музыкальной промышленности особая точность определения цвета не требуется. Но при подборе, например, клепок домры, клиньев балалайки или двух половинок обечайки гитары следует обращать внимание на цвет древесины. Даже нарезанные из одного бруска клепки могут сильно отличаться по цветг. Детали с одинаковым цветом или оттенком при изготовлении инструмента стараются ставить симметрично.
Цвет древесины зависит от климатических условий. Древесина пород умеренного пояса имеет бледную окраску, породы же тропического пояса окрашены ярко.
Не меньшее значение в подборе древесины для музыкального инструмента имеет ее текстура. Она определяется строением древесины: чем оно сложнее, тем богаче и интереснее текстура. Древесина хвойных пород отличается простым строением. Текстура этих пород имеет незамысловатый рисунок из правильно чередующихся линий или даже прямых. Совсем другая картина видна на срезах лиственных пород. Всевозмож-
ные проблески, волны, игра линий и цвета показательны особенно для пород, произрастающих в теплых районах земного шара.
Хорошо проявляются цвет и текстура древесины под прозрачной отделкой лаками и политурами. Матовую отделку древесины, которая нашла широкое применение в мебельной промышленности, в производстве щипковых музыкальных инструментов пока не применяют.
Запах древесины зависит в основном от содержания в ней эфирных масел, смол и дубильных веществ. Сильным запахом обладает древесина хвойных пород, лиственные породы пахнут слабее. Особенно сильным запахом обладают тропические породы. Запах высыхающего дерева с течением времени ослабевает.
Ту структуру древесины, которую можно рассмотреть невооруженным глазом или с помощью простейших оптических приспособлений, называют макроструктурой. В числе характеристик макроструктуры особый интерес представляют ширина годичных колец и естественные неровности, возникающие от перерезания анатомических элементов древесины.
Естественными неровностями считают те поры древесины, которые открыты на плоскости среза. Размеры этих неровностей (а вернее сказать, впадин) превышают допустимый для полируемой поверхности размер 16 мкм. Поэтому перед отделкой поверхности древесины проводят специальную операцию порозаполнения и производят полирование с применением пемзового порошка.
Под плотностью материала понимают отношение его массы к объему. Измеряют плотность в килограммах, деленных на кубический метр. Плотность древесины в значительной степени зависит от ее влажности. Поэтому плотность древесины всегда пересчитывают, приводя к стандартному значению влажности (15%). Определяют плотность древесины взвешиванием образцов стандартных размеров: 20 X 20 X 30 мм.
Средняя плотность различных пород древесины
Водо- и газопроницаемость древесины в условиях изготовления музыкальных инструментов в первую очередь интересна при окрашивании и особенно крашении, а тепловые свойства древесины важны при гнутье деталей музыкальных инструментов.
Уникальные звуковые свойства древесины сделали ее незаменимым природным материалом для изготовления музыкальных инструментов.
Наиболее интересной звуковой характеристикой древесины является скорость распространения звука в материале. В разных направлениях эта скорость различна, но выше всего она вдоль волокон древесины. Так, например, вдоль волокон березы звук распространяется со скоростью 4—5 тыс. м/с, что близко к скорости распространения звука в металлах (у меди 3,7 тыс. м/с). В других направлениях скорость звука ниже в среднем в 4 раза.
Под резонансной способностью древесины подразумевают усиление звука без искажения тона, что имеет первостепенное значение при изготовлении дек музыкальных инструментов.
Резонансная способность древесины характеризуется акустической константой (или константой излучения).
Наивысший показатель акустической константы у ели составляет 12 м4с-1 кг-1 (для сравнения: у березы 7,5 м4с-1 кг-1, у клена 5,8 м4с-1 кг-1).
К показателям звуковых свойств древесины относится логарифмический декремент (затухание) колебаний. Этот параметр характеризует способность звуковой энергии расходоваться на трение внутри материала. Если сделать у гитары деку, например, из стали, то, взяв последовательно несколько аккордов, мы услышим их наложенными друг на друга, т. е. предыдущие звуки не успеют затихнуть, как придут последующие. Еловая дека в силу своих звуковых качеств лишена этих недостатков.
Механические свойства древесины. Они характеризуют ее способность сопротивляться механическим усилиям. Эти качества древесины являются весьма важными при использовании древесины как конструкционного материала.
Механические свойства древесины делят на две группы: прочностные и упругие.
Прочностные свойства определяются напряжениями. Напряжение — это усилие, приходящееся на единицу площади поперечного сечения детали. Если деревянный стержень квадратного сечения площадью F растягивать с некоторой силой N, то напряжение о в сечении стержня определяют по формуле
а = N/F, где а — напряжение, Па; N — растягивающее или сжимающее усилие, Н; F — площадь поперечного сечения стержня, м2.
Наибольшее напряжение, которое может выдержать стержень из данной древесины, называют допускаемым напряжением, или пределом прочности, и обозначают [сг]. Эту характеристику прочностных свойств древесины изучают на специальных испытательных машинах, используя образцы, которые вырезают из различных пород древесины.
Рис. 30 Опыт, демонстрирующий различие модулей упругости разных пород древесины / — слесарные тиски, 2 — рейка размерами 10X10X500 мм, 3 — гиря массой 250—300 г
Второй немаловажной прочностной характеристикой древесины является ее твердость. Твердостью называют способность древесины сопротивляться внедрению в нее некоторого твердого тела. Испытания на твердость проводят в статических (когда в древесину вдавливают, например, стальной шарик) или в динамических (когда на древесину падает металлический шарик) условиях. В первом и во втором случае на поверхности древесины остаются отпечатки-вмятины, площадь которых характеризует твердость древесины.
Музыкальные инструменты являются изделиями долговременного употребления. Многие десятки лет работают они и не всегда в идеальных условиях. Особенно плохо приходится инструментам в условиях транспортировки. Поэтому корпуса инструментов предпочитают делать из твердолиственных пород и края инструментов обкладывать штапом из твердых пород.
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
|
