Мандоліна

Мандоліни у процесі свого розвитку приймали різні форми. Корпус овальної мандоліни має грушеподібну форму, півовальної – еліпсоподібну, плоскої – форму, близьку до кола.

Завдяки різній формі корпуса звучання мандолін набуває різноманітного тембрового забарвлення. Найбільш приємне і м'яке звучання мають овальні мандоліни і більш відкритий звук у півовальних та плоских мандолін.

Усі мандоліни мають 8 струн (4 парні струни). Гриф і корпус складають одне ціле. Крім того, плоска мандоліна може мати також рознімні гриф та корпус, які з'єднують між собою спеціальним гвинтом. На грифі по осьовій лінії вклеєні крапки перед 3, 5, 7, 10 і 12-й ладовими пластинами.

Корпус овальної мандоліни (рис. 6) складається з клепок числом від 15 до 30, бочків, клеца, контробичайок, деки, пружин, бортика, щитка, обкладки та струнотримача. Корпус може виготовлятися і без щитка з бортиком, тоді у клец вклеюють стрілку. Призначення деталей і матеріали, з яких виготовляються ці деталі, тотожні з однойменними деталями гітари та балалайки.

У корпусі розрізняють клепки центрові і косі, що відрізняються між собою формою та розмірами. Товщина клепок 1,5…1,75 мм. Корпус овальної мандоліни може мати форму тіла обертання, вісь якого проходить посередині корпуса на лінії нижньої крайки бочків. У цьому випадку всі клепки мають однакову форму та розміри, що дає змогу механізувати складання корпуса, а товщину клепок збільшують до 3 мм, що викликається технологічними міркуваннями.

Рис. 6. Мандоліна овальна: 1 – головка; 2 – поріжок; 3 – ручка; 4 – наклейка; 5 – дека; 6 – пружини; 7 – підставка; 8 – клец; 9 – струнотримач; 10 – панцир; 11 – обкладка; 12 – щиток; 13 – бортик; 14 – бочок; 15 – клепки косі; 16 – клепки центральні;17 – жилки між клепками; 18 – струни; 19 – ладові пластини; 20 – ладові крапки; 21 – колкова механіка

Деталями, властивими тільки овальній мандоліні, є: бочки (крайні) більш широкі, ніж клепки; щиток, що закриває клепки, які сходяться на клеці. Разом з бортиком щиток служить також і прикрасою мандоліни, тому його виготовляють фігурним з тих же матеріалів, що і клепки, чи з мореного березового шпону.

Деку овальної мандоліни на відміну від дек інших щипкових інструментів виготовляють зі зламом, кут якого становить 7…10° на відстані 3…4 мм від підставки. Злам деки необхідний для збільшення тиску струн на деку.

Дека має резонансний отвір, прикрашений врізним панциром, що охороняє деку від механічних ушкоджень. Резонансний отвір може мати перемичку, що служить опорою для "хвостика" наклейки.

Гриф має ті ж найменування деталей, що і гриф гітари, з тією різницею, що замість п'ятки до ручки приклеюють бруски, які обробляють потім за формою клеца, до яких приклеюють клепки.

Головку вклеюють в ручку, як у балалайок так і у домр. Головки можуть бути типу гітарних (з пазами) чи без них (пласкими).

Корпус півовальної мандоліни складається із злегка випуклого дна, складеного з окремих клепок числом від 5 до 7, чи виготовленого з фанери, обичайок, контробичайок, верхнього і нижнього клеців, стрілки, деки, пружин, обкладки і струнотримача, виготовлених з тих же матеріалів, що й однойменні деталі корпуса гітари, крім верхнього клеца, який виготовляють з деревини берези чи бука.

Корпус плоскої мандоліни складають з обичайок, контробичайок, верхнього і нижнього клеців, деки, дна, пружин та стрілки. Призначення деталей і матеріали, з яких виготовлені ці деталі, тотожні однойменним деталям корпуса гітари.

Верхній клец, як і у півовальної мандоліни, може виготовлятися з берези чи бука. Застосування твердолистяної деревини для верхнього клеца у півовальної та плоскої мандолін викликається необхідністю мати міцне шипове з'єднання грифа і корпуса, коли вони складають одне ціле, тобто з'єднані наглухо.

Гриф мандоліни можна виготовляти і як самостійний вузол. Тоді верхній клец виготовляють з деревини ялини, а з'єднання грифа з корпусом виконують, як уже було сказано, спеціальним гвинтом.

Головка плоскої мандоліни, так само як і інших мандолін, може бути гітарного типу – з пазами чи без них – плоскими.

Крім мандолін-прима, конструкція яких описана вище, існують: мандоліна пікколо, мандола, люта та контрабас, що відрізняються між собою в основному розмірами і ладом, причому мандоліна пікколо, мандола та люта звичайно мають овальну форму, а контрабас – пласку. Ці інструменти разом з гітарами складають неаполітанський оркестр. Підставку у всіх мандолін не приклеюють.

Домра – український народний музичний щипковий інструмент, призначений для сольної гри та для гри у струнних оркестрах. Домра триструнна має напівкруглий корпус (рис. 7) з ребристим дном, складеним з окремих клепок, та гриф з ладовими пластинами. Домра чотириструнна відрізняється трохи більшою глибиною корпуса, формою головки та, головне, ладом.

Лад триструнних домр квартовий, тобто інтервал між першою та іншими вільно налаштованими струнами дорівнює кварті; лад чотириструнних домр – квінтовий. Домри пікколо, прима, альт, тенор, бас та контрабас (останній тільки в чотириструнних домр) разом з оркестровими балалайками утворюють балалаєчно-домровий оркестр. Домри чотириструнні утворюють домровий оркестр.

Рис. 7. Домра триструнна: 1 – головка; 2 – поріжок верхній; 3 – ручка; 4 – наклейка; 5 – клец верхній; 6 – дека; 7 – контробичайка; 8 – пружини; 9 – підставка; 10 – клец нижній; 11 – підструнник; 12 – панцир; 13 – розетка; 14 – поріжок нижній; 15 – кнопки; 16 – обкладка; 17 – кружок; 18 – клепки №№ 1,2,3 і клинок; 19 – струни; 20 – ладові пластини; 21 – ладові крапки; 22 – колкова механіка

Рис. 8. Схема розташування пружин на деці домри – прима

Гриф і корпус з'єднані між собою наглухо, за допомогою шипового з'єднання, як у балалайок чи півовальних та плоских мандолін. Склад деталей домри, їхнє призначення та матеріали, з яких вони виготовлені, не відрізняються від аналогічних деталей гітари, балалайки, мандоліни.

Триструнні домри пікколо та прима, а також чотириструнні домри пікколо, прима, альт та тенор можуть бути обладнані начіпним панциром. Клеци, як і в балалайок, для збільшення міцності можуть бути личковані з однієї сторони тришаровою фанерою чи шпоном. Головка в триструнних домр фігурна, зі зворотної сторони якої прикріплюють колкову механіку відкритого чи закритого типу. Головка в чотириструнних домр нагадує собою скрипкову головку, а колкову механіку прикріплюють збоку головки з обидвох боків. На рис. 8 подана схема розташування пружин на деці домри прима триструнної.

Струни

Коливання струн. Струна, закріплена на обох кінцях, під дією удару чи щипка приходить у коливання. Сутність коливального руху струни полягає в наступному. При відтягуванні струни в ній з'являються внутрішні зусилля, що при припиненні дії сили відтягування повертають струну в нейтральне положення. Але струна, володіючи достатньою швидкістю, продовжує рухатися за інерцією. При цьому у струні виникають зусилля, що відхиляють її у первісне положення. Так повторюється доти, поки не витратиться енергія, отримана струною під час щипка.

Енергія витрачається поступово, унаслідок чого амплітуда коливання струни (максимальне відхилення її від середнього положення) також поступово зменшується до нуля. Частота коливання струн при цьому залишається незмінною, тобто висота звуку не змінюється. Число коливань у секунду називається частотою.

З основних вимог, що висуваються до звучання інструмента (за ознакою гармонійності, тривалості звуку, стійкості частоти), випливає, що швидкість поширення коливань у струнах повинна бути максимальною і залежить вона від довжини струни, частоти коливання і визначається за формулою:

C = 2×l×f,

де: l – довжина струни у см; f – частота коливань струни в гц.

Швидкість поширення коливань у струні визначається також співвідношенням:

,

де: σ – напруження у струні у кг/см²; ρ – щільність матеріалу струни в г/см³.

Отже, із збільшенням довжини струни та напружень у струнах збільшується швидкість поширення коливань і тим самим поліпшується звучання інструмента.

Коливання струни можуть бути різноманітними – від простих до складних. Струна коливається цілком з основною частотою (рис. 9, а). У цьому випадку чути основний тон. Крім того, струна коливається окремими частинами і, як би розділена на два, три, чотири і т.д. відрізки, обмежених нерухомими крапками-вузлами (рис. 9, б, в, г). Ці відрізки коливаються зі своїми відповідними частотами, що перевищують основну частоту у стільки раз, у скільки довжина відрізка менше довжини робочої частини струни. Тому чується не тільки основний тон, але і більш слабкі додаткові тони від розподілу струни на частини, так звані обертони.

Рис. 9. Форми коливання струни: а – коливання повністю з основною частотою; б, в, г – коливання окремими частинами

Якщо обертони мають кратні частоти, наприклад 100, 200, 300, 400 і т.д. гц, тобто відносяться між собою як цілі числа 1: 2: 3: 4 і т.д., тo їх називають гармонійними чи гармоніками.

Висота звуку. Висота звуку залежить від частоти коливань струни. Чим більша частота, тим вищий звук і, навпаки, чим менше частота, тим звук нижчий.

Частота коливань струни залежить від натягу струни, довжини струни, її діаметра та матеріалу, з якого виготовлена струна.

Ця залежність виражається такою формулою:

,гц

де: f – частота коливань струни, гц; l – довжина струни, см; Р – натяг струни, г; m – маса струни, г.

Маса струни:

m = πd²ρ/4g,

де: d – діаметр струни у см; ρ – щільність матеріалу струни в г/см³; g – прискорення сили ваги у см/с².

Підставляючи значення m у попередню формулу, отримаємо:

.

Таким чином, частота коливань струни а, отже, висота звуку зростають із збільшенням натягу струни та зменшенням її довжини, діаметра і щільності.

І дійсно, струна дає більш високий тон, якщо її сильніше натягнути. Більш товста струна при однаковому натягу дає більш низький звук. При однаковому натягу й однаковому діаметрі жильна струна дає більш високий звук, ніж сталева, оскільки її щільність менша щільності сталі (відповідно 1,36 і 7,9 г/см³). Більш високий звук дає більш коротка струна.

Тембр звуку. Тембр звуку (забарвлення) залежить не тільки від матеріалів, з яких виготовлений інструмент, від форми та розмірів його, але і від складності коливань струн, іншими словами, від наявності обертонів, їхнього числа й інтенсивності (спектрального складу коливання). Наприклад, перші 5-6 гармонік додають соковитий глибокий, повний тембр (це спостерігається в басових струнах), гармоніки з великими номерами – яскравий та різкий звук.

Сила звуку. Сила звуку з боку струн залежить від їхнього натягу, довжини та діаметра. Чим більше натяг струни, її довжина і діаметр, тим сильніше вона розгойдує деку і тим, отже, сильніше звучить інструмент. Тому гітари з більшою довжиною робочої частини струни та з великим натягом струн звучать сильніше гітар, в яких довжина робочої частини струн менша.

Чистота звуку. У процесі гри довжину робочої частини струни скорочують притисканням струни пальцями до ладової пластини чи поворотом спеціальної вилочки в арфі. При цьому відбувається перегин струни. Цей перегин у свою чергу зв'язаний з відхиленням струни від прямої лінії з деяким видовженням її. При видовженні у струні виникає додатковий натяг, завдяки чому збільшується частота коливань струни і внаслідок цього додаткове підвищення тону струни.

Матеріал струн. Як матеріал для струн щипкових музичних інструментів застосовують сталевий дріт високої міцності марки У9-А (границя міцності становить 260 кг/см², густина 7,9 г/см³). Для навивання використовують латунний дріт марки Л-6 чи мідний дріт марки ММ.

Жильні струни – виготовляють із тонких смужок, нарізаних із овечих кишок, які скручують на крутильних верстатах, піддають хімічному обробленню і шліфують (міцність на розрив становить 20…35 кг/мм²), густина 1,36 г/см³.Частота (а, отже, і висота звуку) зростає із ростом натягу струни, зменшення її довжини, діаметру і густини. При однакових величині натягу та діаметрі жильна струна дає більш високий звук, ніж стальна, бо її густина менша.

В останні роки одержують поширення струни, виготовлені із синтетичних матеріалів (капрону, нейлону), що володіють високими ігровими. звуковими якостями та фізико-механічними властивостями. Межа міцності їх становить 30…40 кг/мм², видовження при розриві 21…23 %.

Дослідженнями установлені конструкції та параметри струн з капронового волокна для шестиструнної гітари: перша струна – гладка; друга і третя струни – виті з керном з капронового шовку та навиванням з капронової волосіні; четверта, п'ята і шоста струни – виті, з керном з капронового шовку та навиванням з латунного чи посрібленого мідного дроту. Струни повинні бути полірованими. На кінці струни робиться петля.

Релаксація. Струни перший час після їхнього натягу на інструмент завдяки своїй пластичності мають властивість трохи витягатися. Це спричиняє зменшення натягу струн та заданої частоти коливань і, отже, зниження висоти звуку. Відбувається також зменшення напружень у струнах. Спад напружень у струні у визначений проміжок часу називається релаксацією. Чим швидше відбувається процес витягування струн, тим швидше вона стане витримувати заданий натяг а, отже, частоту. У таких випадках говорять, що струна "тримає лад".

Жильні струни більше за інші піддаються релаксації. Основне видовження струн під постійним навантаженням відбувається у перші півгодини, після цього видовження струн йде повільно.

Овальність. Струнний дріт повинен мати зовсім круглий перетин. Овальність негативно впливає на висоту звуку при коливаннях струни, що буде якоюсь мірою фальшивити. Різниця між найбільшим і найменшим діаметрами струнного дроту повинна бути не більше 0,005 мм.

Виті струни. Виті струни застосовують для одержання звуків низьких частот при обмеженій довжині струн, забезпечуючи при цьому достатній їхній натяг та гнучкість. Цей натяг можна було би одержати і не застосовуючи навивання, а шляхом збільшення діаметра сталевої основи – керна. Однак така струна погано виконувала б свою роль, тому що її важко відхиляти від положення спокою при грі і вона мала б дуже невеликі напруження, що викликає негармонійність її обертонів та збільшення "твердості". Тому застосовують навивання, що збільшує масу струни та забезпечує її гнучкість.

У витих струнах бажано брати діаметр керна якомога меншим, наскільки дає змогу необхідний запас міцності. Чим менше діаметр керна, тим більше буде його напруження, і струна буде видавати більш гармонічний звук.

Збільшувати натяг струни потрібно за рахунок збільшення діаметра навивання, бо при цьому жорсткість струни, а, відповідно, негармонійність звучання, буде зростати значно повільніше, ніж при збільшенні діаметра керна.

Між керном і навиванням прокладається шовк. Кількість шовку беруть виходячи з необхідності надійного закріплення навивання на керні. Наявність великої кількості шовку збільшує діаметр струни, її твердість та зменшує тривалість звучання.

Як навивання найкраще застосовувати латунний дріт. Тривалість звучання струн з латунним навиванням більша, ніж струн з мідним навиванням, на 20…25 %.

До витих струн висувають наступні вимоги:

· навивання повинна щільно прилягати до керна, не ковзати і не деренчати під час коливань струни;

· кільця навивання повинні щільно прилягати один до другого;

· навивання повинно навиватися на керн без всяких ушкоджень.

Кріплення струн. Загальна довжина струни складається з робочої частини і кінців струни, що служать для закріплення її на опорах. Довжину неробочої частини визначають відстанню від поріжка до стовпчика колкової механіки чи колка (в арфі) з врахуванням 3…5 витків на стовпчик чи колок і відстанню; від підставки до петлі чи кульки.

Металеві струни закріпляють на інструментах за допомогою кульки, укріпленої на одному кінці струни, чи петлею, зробленою шляхом навивання кінця струни на власний діаметр. Застосовують однобічне навивання довжиною 12…15 мм і з взаємним переплетенням сталевої основи типу "ялинка" (7-8 переплетень на 1 см довжини).

Для кріплення на арфі металеві струни мають петлю, на навивання якої надівають спочатку шайбу з повсті товщиною 4…5 мм, а потім металеву (латунну) шайба товщиною 1,5…2 мм. Якщо при навиванні на власний діаметр струна не ламається, значить вона має достатню пластичність.

Кріплення жильних струн відбувається за допомогою вузла на арфі чи за допомогою петлі на інших інструментах (гітарі, балалайці). Від якості закріплення кульки, виготовлення петлі залежить зручність настроювання інструмента та його здатність "тримати" лад.