Калькулятор короба для сабвуфера

Расчёт нужен, когда объём короба и частота настройки уже выбраны и их нужно перевести в размеры: проверить, какой объём даст короб заданных габаритов, и узнать, какой длины выпилить порт.

Подготовьте данные:

• внешние длину, ширину и высоту короба в сантиметрах - по чертежу или замерив готовый короб;
• толщину материала стенок в миллиметрах (фанера или МДФ, обычно 16-22 мм);
• объём, занятый динамиком и стойками, в литрах - из паспорта динамика;
• частоту настройки в герцах;
• внутренний диаметр порта в сантиметрах (по внутренней стенке трубы) и число портов.

Скорость звука по умолчанию - 343 м/с (воздух при 20 градусах Цельсия). Коэффициент концевой поправки выбирайте по устройству порта: 1,463 - один конец с фланцем, второй свободный; 1,7 - оба с фланцем; 1,226 - оба свободные.

Типичные ошибки:

• ввести толщину в сантиметрах вместо миллиметров;
• указать наружный диаметр трубы вместо внутреннего;
• забыть вычесть объём динамика - порт получится короче нужного;
• сравнивать с классической таблицей на 344 м/с и удивляться разнице около 1% длины.

Главный результат - "Длина порта, которую надо выпилить": это физическая длина трубы. "Акустическая длина" больше неё на концевую поправку, пилить её не нужно.

Сначала находятся внутренние размеры, объём короба и площадь портов:

Толщина стенки, см = Толщина материала стенок, мм / 10
Внутренняя длина = Внешняя длина - 2 * Толщина стенки, см
Внутренняя ширина = Внешняя ширина - 2 * Толщина стенки, см
Внутренняя высота = Внешняя высота - 2 * Толщина стенки, см
Внутренний объём = Внутренняя длина * Внутренняя ширина * Внутренняя высота / 1000
Полезный объём = Внутренний объём - Объём, занятый динамиком и стойками
Площадь портов = Число портов * пи * (Внутренний диаметр порта / 2)^2

Каждый внешний размер уменьшается на две толщины стенки; толщина стенки при этом берётся в сантиметрах. Деление на 1000 переводит куб. см в литры, так что внутренний и полезный объём - в литрах. Площадь портов - суммарная, в кв. см; диаметр порта - внутренний.

Акустическая (эффективная) длина порта считается по формуле резонатора Гельмгольца, затем из неё вычитается концевая поправка:

Частота настройки = (Скорость звука / 2пи) * квадратный корень из (Площадь портов / (Полезный объём * Акустическая длина))
Акустическая длина = Скорость звука^2 * Площадь портов / (4пи^2 * Частота настройки^2 * Полезный объём)
Концевая поправка = Коэффициент концевой поправки * Радиус порта, где Радиус порта = Внутренний диаметр порта / 2
Длина порта для выпила = Акустическая длина - Коэффициент концевой поправки * Радиус порта

Здесь скорость звука - в м/с. Внутри формулы акустической длины площадь переводится в кв. м, объём - в куб. м, результат - обратно в сантиметры.

Значения коэффициента концевой поправки взяты из теории концевой поправки цилиндрической трубы: около 0,850 для фланцованного конца и 0,613 для свободного. Отсюда значения 1,463, 1,7 и 1,226.

Все результаты округляются до 2 знаков после запятой. Если полезный объём равен нулю, длина порта не рассчитывается.

Формула совпадает с широко публикуемой при скорости звука примерно 344 м/с:

Длина порта = 23562,5 * Диаметр порта^2 * Число портов / (Частота настройки^2 * Объём) - 0,732 * Диаметр порта

При 343 м/с длина выходит примерно на 1% короче.

Упрощения: калькулятор не подбирает объём и частоту настройки под динамик - для этого нужны параметры Тиля - Смолла (эквивалентный объём, полная добротность и резонансная частота динамика). Скорость воздуха в порту и выпучивание стенок не считаются.

Пример: короб 60 * 40 * 35 см из материала 18 мм, динамик 5 л, частота настройки 35 Гц, один порт 10 см.

Внутренние размеры = 56,4 * 36,4 * 31,4 см
Внутренний объём = 64,46 л; полезный объём = 59,46 л
Площадь портов = пи * 5^2 = 78,54 кв. см
Акустическая длина = 32,13 см
Поправка = 1,463 * 5 = 7,32 см
Длина выпила = 24,82 см