ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПИАНИНО И РОЯЛЕЙ
Как пианино, так и рояли в своих современных конструкциях состоят из пяти основных частей: 1) струнной одежды; 2) резонансной деки; 3) опорных конструкций; 4) клавишного и педального механизмов; 5) корпуса.
Струнная одежда — это набор струн различной длины и толщины, жестко натянутых на опорах. Каждой клавише соответствует группа струн, называемая хором.
Хор может состоять из одной, двух или трех струн, а иногда и больше. Все струны хора обязательно колеблются с одинаковой частотой. Каждый хор в зависимости от длины и силы натяжения струны звучит с той или иной высотой тона. Назначение струнной одежды заключается в том, чтобы давать колебания определенной, частоты, соответствующие данному строю инструмента.
Материалом для струн служит специальная стальная проволока высокой прочности диаметром от 0,775 до 1,6 мм (граница между соседними размерами — 0,025 мм). Она должна быть круглой в сечении и иметь полированную поверхность. Натяжение струны в современных инструментах может достигать 180 кг/мм2. Струнная проволока, несмотря на большую упругость, должна иметь некоторую пластичность, необходимую для изготовления петли, закрепляющей струну на штифте. Чтобы удовлетворить этому требованию, проволока не должна ломаться при обертывании вокруг собственного диаметра.
Необходимость извлечения в басовом регистре звуков с низкой частотой колебаний требует значительного увеличения толщины струн. Если это сделать просто за счет большего диаметра стальной проволоки, то каждая такая струна станет чрезмерно жесткой и не сможет в достаточной мере быть приведена в колебание ударом молоточка. Поэтому басовые струны изготовляют из обычных стальных, обвивая их мягкой медной проволокой разного диаметра. Причем для получения более тонких делается одинарная навивка, а самых толстых — двойная. Таким образом, обвитые струны дают толщину, нужную для получения низких звуков, и одновременно обеспечивают достаточную эластичность, необходимую для возбуждения от удара молотка.
Сама по себе струна дает очень слабый звук, так как малая ее поверхность не может привести окружающий воздух в колебание с большими амплитудами. Поэтому в роялях и пианино, как и у большинства струнных инструментов, ставится деревянный усилитель звуков струн, называемый резонансной декой.
Резонансная дека представляет собой большой деревянный щит, жестко закрепленный (вклеенный) по краям и связанный со струнами через специальные подставки. По конструкции и действию дека напоминает большую мембрану и является множественным резонатором, откликающимся на разные частоты. Колеблясь с той же частотой, что и струны, она приводит в движение значительные массы воздуха, и это мы слышим как звук рояля или пианино, причем на достаточном расстоянии от инструмента. Таким образом, назначение деки заключается в том, чтобы многократно усиливать звук струн и придавать ему приятный тембр, характерный для фортепиано.
Деревянный щит для деки склеивается из отдельных дощечек. Их изготавливают из резонансной ели. Ее древесина должна быть узкослойной, прямослойной и с равными годичными слоями, без сучков и других изъянов'. Толщина щита — от 8 до 11 мм.
В современных инструментах на щит наклеиваются две подставки для опоры струн: одна для среднего и верхнего регистров, так называемая дискантовая, другая для басового регистра — басовая (дискантовый штег, басовый штег). Для жесткости опоры их изготовляют большей частью в виде прямоугольных брусков. Для того чтобы струна хорошо закреплялась и лучше раскачивала деку, ей придается излом по плоскости подставки с помощью двух металлических штифтов, вбитых с наклоном в разные стороны.
С обратной стороны деки, перпендикулярно годичным слоям древесины, наклеиваются прямоугольные планки (рипки). Их делают тоже из резонансной ели для передачи звуковых волн поперек годовых слоев резонансного щита и для придания щиту большей жесткости. Количество поперечных планок может быть в пределах от 9 до 17 — в зависимости от размеров резонансной деки. В целях повышения упругости и улучшения звуковых качеств деке придается некоторая куполообразность с обращением в сторону струн, общее давление которых на щит может достигать 550 кг и более.
Качество звука пианино и рояля предопределяется конструкцией и качеством изготовления струнной одежды и резонансной деки.
Струны и дека крепятся к опорной конструкции — третьей основной части инструмента. Опорная конструкция представляет собой две рамы, металлическую и деревянную, тщательно подогнанные друг к другу и соединенные между собой с помощью специальных шурупов и болтов.
Деревянная рама (футор) состоит из контурной обвязки, скрепленной распорными брусками, и колковой доски (вирбельбанка). По всей площади доски в рассверленные отверстия вбиты колки (вирбеля). К колкам одним из концов крепятся струны. Другим с помощью петель они надеваются на штифты, вклепанные в металлическую раму. Поворачиванием колков производят натяжение струн и настройку инструмента.
Металлическая рама представляет собой чугунную отливку, состоящую из двух мостиков — дискантового и басового, колково-го панциря и распорных ребер. Обладая очень большой прочностью и предельно малой деформацией, рама выдерживает основную нагрузку натянутых струн (от 14 тонн у малого пианино до 20 и более у концертного рояля) и обеспечивает стабильность строя.
Колковая доска изготовляется большей частью из древесины <бука, обладающего хорошим сопротивлением сжатию, и, во избежание появления трещин или короблений, склеивается из нескольких слоев с перекрестным направлением волокон. У наиболее распространенной трехслойной доски колки получают опору на торец первого (внешнего) и третьего слоев. Второй слой колковой доски служит связкой. Каждый слой буковой древесины здесь равен 10 мм.
Колки держатся в доске за счет силы трения при сжатии древесины. Поэтому отверстия для них делаются на 1 мм меньше диаметра колков. В том случае, когда под действием натяжения струн колки хотя бы в незначительной степени проворачиваются — сминают древесину, инструмент быстро расстраивается, и тогда говорят, что он «не держит строй». Причиной этого является либо подбор некачественной или недостаточно высушенной древесины для колковой доски, что приводит к ее быстрой деформации, либо неправильное содержание инструмента: непосредственная близость от отопительных приборов, воздействие солнца, сквозняка, а то и просто нахождение инструмента в жарко натопленной, очень сухой комнате.
В отличие от струнной одежды, резонансная дека целиком крепится к специально подогнанным по ее форме деревянным обкладкам, которые вклеиваются в деревянную раму.
Таким образом, назначение опорных конструкций в основном сводится к жесткому креплению струн и деки. Каждая струна имеет рабочую (звучащую) часть и два конечных отрезка, не участвующих в звукообразовании. Рабочий участок закрепляется подвижно на опорах. Одной из них является литой порожек (штабик) на чугунной раме в виде трехгранного ребра, другой — прямоугольная подставка на деке (штег). Нерабочими концами струны считаются ее отрезки от порожка на раме до колка и от подставки на деке до рамного штифта. Оба конца заглушаются мягкими подушками и полосками сукна. Прочность крепления струны на опорах осуществляется за счет того, что подставка на деке выступает над рамой (по краям 2—3 мм, в средней части —, 4,5 мм) и от рамного порожка идет перелом примерно на 15°. Перегиб делается с помощью металлической планки (каподастр), которая опускается при завертывании специальных шурупов. Это наиболее распространенный способ придания излома струне, идущей от порожка к колку, применяемый в основном в пианино. В роялях для перегиба струн чаще используют так называемые аграфы. Аграф представляет собой металлическую стоечку, ввернутую в раму отдельно для каждого хора. Струны пропускаются в нем через отверстия, в которых и получают излом, необходимый для подвижного закрепления.
В современных пианино дискантовые струны обычно крепятся к чугунной раме оборотом вокруг штифта (оборот может быть одинарным и двойным) — то есть перекидной петлей. При этом благодарят большой силе трения в точке соприкосновения со штифтом не происходит нарушения равновесия при переходе в соседний хор.
Каждая басовая струна у всея инструментов обязательно закрепля. ется с помощью отдельной петли. Потля может быть одинарной и двойной. Этот же способ большей частью находит применение для всей струнной одежды рояля. Способы крепления концов струн к рамному: штифту изображены на рис. 1.
Рис. 1. Способы крепления концов струн к рамным штифтам:
а — отдельной петлей; б — перекидной петлей
одинарным оборотом; в — перекидной петлей
двойным оборотом.
Общая схема крепления струны пианино показана на рис. 2. Дл» рояля она в принципе такая же и лишь в деталях может иметь отличия, определяемые прежде всего горизонтальным положением струн и узлов конструкции.
Рис. 2. Общая схема крепления струны:
1 — колковая доска; 2 — колок; 3 — струна; 4 — чугунная рама; 5 — порожек на чугунной раме; 6 — прижимная планка; 7 — шуруп, опускающий-планку; 8 — деревянная пробка в чугунной раме; 9 — рабочая часть струны; 10 — нерабочие участки струны; // — резонансная дека; 12 — подставка на деке; 13 — перегибающие штифты; 14 — рамный штифт.
Четвертой основной частью пианино и роялей являются клавишный и педальный механизмы. Клавишный механизм служит для приведения струн в колебания ударами молоточков, педальный механизм — для увеличения или уменьшения силы и продолжительности звука и изменения тембра. Клавишный механизм представляет собой соединение рычажных узлов, с помощью которых усилия пальцев пианиста передаются через молоточки струнам. Он делится на две основные части: клавиатуру и механику. Педальный механизм состоит из двух ножных педалей, влияющих на работу отдельных узлов механизмов. Координируя работу ног, пианист изменяет звучание инструмента по своему усмотрению. Левая педаль рояля изменяет тембровую окраску звука. Пианисты пользуются и полупедалью. В этом ее основное отличие от педали пианино.
К работе клавишного механизма предъявляются высокие требования, особенно в концертном рояле. Надо, чтобы механизм обладал хорошей чувствительностью, то есть быстрой передачей удара от клавиши к струне, причем с различной силой. Сопротивление механизма при игре не должно быть чрезмерным, определяемым понятием «тяжелая клавиатура». Игра на таком инструменте быстро утомляет руки. Однако и очень «легкая» клавиатура не является достоинством, так как не способствует укреплению мускулатуры пальцев и не приносит должного удовлетворения музыканту. Кроме того, «легкая» клавиатура слишком податлива, на «ей труднее регулировать силу звука в пределах р — рр — ррр. Из этого следует, что сопротивление механизма должно иметь определенную меру, которая по-своему характеризует качество пианино или рояля. Сопротивление клавиатуры определяется существующим стандартом, который равен 60—65 г на клавишу при нажатой правой педали. Каждая клавиша при ударе по ней с любой силой не должна создавать ощущения неровности движения или скачка.
Необходимо, чтобы сопротивление узлов механизма по ходу клавиши изменялось предельно ровно.
Одним из требований, предъявляемых к работе механизма, является также его способность четко заглушать те звуки, которые становятся ненужными пианисту по ходу исполнения произведения. Наконец, механизм должен работать бесшумно, не сопровождаясь никакими призвуками. Устройство и работа узлов и деталей механизма будут рассмотрены в дальнейшем.
Корпус пианино или рояля — пятая основная часть — представляет собой деревянный ящик, облицовывающий инструмент. У пианино он состоит из двух стенок, приклеенных к опорной деревянной раме. К стенкам с помощью кронштейнов крепится стол (штульрама) для клавиатуры и механики. Высота клавиатуры над полом диктуется высотой колен человека и находится е пределах 710—730 мм. Клавишный механизм закрывается спереди клавиатурным клапаном и верхней филенкой, а сверху крышкой. К клапану привернут пюпитр для нот. Под столом ставится нижняя филенка, которая вместе со стенками опирается на цокольный пол, имеющий ножки с четырьмя металлическими роликами. На цокольном полу посередине располагается педальный механизм.
Корпус рояля состоит из стенок, согнутых по форме опорных конструкций и приклеенных к деревянной раме. Сверху струны и дека закрыты двумя крышками: задней большой и передней малой. Задняя с помощью петель крепится к левой стенке. Передняя на ленточном шарнире откидывается на заднюю. У рояля, как и у пианино, на специальном столе располагается клавишный механизм, который закрыт спереди клавиатурным клапаном и несколькими брусками.
Рояль устанавливается на полу с помощью трех ножек, имеющих внизу ролики2. Спереди, между передними ножками, к корпусу крепят педаль. Сверху, под малой крышкой, располагается выдвижной пюпитр с откидной подставкой.
Корпус пианино и рояля оклеивают фанерой разных пород дерева и затем полируют. Полировка бывает черной либо цветной. Если говорить о назначении корпуса, то прежде всего он служит для установки инструмента на полу и крепления клавишного и педального механизмов, а также для предохранения их от случайных повреждений и проникновения пыли. Ограничивая собой некоторый внутренний объем, корпус может влиять на звукообразование, действуя как резонатор. Это заметно при открывании крышки пианино и особенно рояля.
Наконец, корпус определяет внешний вид инструмента. Красивое оформление деталей корпуса, в соответствии с существующим стилем, с использованием естественного рисунка слоев дерева, полированного под цвет ансамбля мебели, радует глаз и украшает комнату. По-своему хороша отделка поверхности корпуса пианино или рояля в строгий черный цвет с зеркальной полировкой.
********************************************
примечания
1 В современном производстве в большинстве случаев подбор ели для деки делается по акустической константе. Годовые слои теперь могут быть разные.
2 Бывают и сдвоенные ножки, тогда их шесть. Вместо роликов в малогабаритных роялях и пианино применяются также металлические пластины. Это предопределяет разные приемы транспортировки инструментов.
