Что такое механизм пианино
Устройство и механика пианино
В устройство пианино входят четыре основные системы:
1. Звуковой аппарат — струнная одежда и резонансный щит пианино.
2. Ударно-клавишный механизм — состоящий из клавиатуры и механики.
3. Педальный механизм.
4. Корпус.
Пианино – это струнно клавишно-молоточковый музыкальный инструмент со звуковым диапазоном до 88 тонов, или 7/2 октав. Струны пианино расположены вертикально, и молоточки ударяют по ним спереди.
Футор пианино
Задняя часть корпуса пианино состоит из прочной деревянной рамы, или футора с распорками (шпрейцами). Футор придает пианино прочность. К верхней, более широкой поперечной раме футора, спереди, приклеивают вирбельбанк (колковая доска). Вирбельбанк – это толстая многослойная доска из прочного, вязкого дерева (бука или клена), в которую вбиты стальные колки, натягивающие струны. Две боковые и две передние стенки корпуса пианино изготавливаются из тонких досок, облицованных шпоном.
Дека пианино
Спереди на футор наклеена краями резонансная дека – это щит толщиной около 1 см, склеенный из нескольких досок отборного прямослойного елового дерева. На обратной стороне деки, перпендикулярно к волокнам дерева, наклеены бруски из высококачественной ели, называемые – рипками. Дека и рипки усиливают звук пианино.
Чугунная рама
Поверх резонансной деки по ее краям, к футору прочно привинчена большими шурупами литая чугунная рама, на которую натянуты струны. В пианино применяется перекрестно – струнная система, в которой басовые струны, идут почти по диагонали из верхнего левого угла корпуса в его правый нижний угол, а струны среднего регистра, лежащие ниже басовых, идут под ними по направлению к нижнему левому углу корпуса.
Штеги пианино
В нижней части пианино струны проходят с двукратным изгибом около вбитых в штеги штифтов их устройство заставляет прижиматься струну к штегутем крепче, чем сильнее она натянута. Оканчиваются струны петлями или ушками на задних штифтах, вбитых в нижнюю пластину чугунной рамы.
Клавиатура
Клавиатура выдвинута впереди корпуса на особой доске (штульраме), поддерживаемой боковыми наружными консолями.
Демпферная система
Устройство демпферной системы и связано с молоточковым механизмом и укреплено на одной станине.
Педальный механизм
Устройство педального механизма состоит из самих педалей, педальных цуг, штоков и регулировочных болтов. Встречаются пианино с двумя или тремя педалями.
Правая педаль
При нажатии правой педали все демпфера поднимаются, все струны освобождены для одновременного звучания.
Левая педаль
При нажатии левой педали отходит подвижной рулейстик, который придвигает все молотки к струнам, оставляя небольшой зазор между струнами и молоточками. Размах молоточков сокращается, при этом удар молоточков по струнам слабый, отчего звуки становятся слабыми.
Средняя педаль
Третья педаль располагается по середине и включает модератор пианино. Во время нажатия этой педали посредством рычагов между молоточками и струнами опускается планка с полоской тонкого мягкого войлока. Молотки ударяют по струнам через тонкую полоску, и сила звука уменьшается во много раз.
Детали корпуса
Спереди корпус пианино закрыт двумя филенками над и под клавиатурой. Клавиатура прикрывается вставленным в пазы боковых стенок бруском фигурного профиля (карнизом) с прикрученными к нему на петлях откидным клавиатурным клапом. На внутренней стороне клапа прикреплен – пюпитр для нот. Верхняя крышка корпуса прикреплена на откидных петлях. При игре эту крышку можно открывать для небольшого усиления звука. Снизу корпуса прикреплены ролики (4 шт.) для более удобного передвижения пианино внутри помещения.
Устройство пианино:
1 — боковые стенки корпуса, 2 — верхняя крышка, 3 — чугунная рама, 4 — вирбели, 5 — резонансная дека, 6 — молотки, 7 — рулейстик, 8 — фенгеры, 9 — клавиатура, 10 — бакенклёцы, 11 — штеги, 12 — рычаг левой педали, 13 — педальные цуги, 14 — педальные лапки, 15 — цокольный пол, 16 — ролики, 17 — модератор.
Пианино, имея те же составные части, что и рояль, отличается от него прежде всего формой корпуса, а также иным расположением и конструкцией внутренних частей.
Даже самая большая по размеру модель пианино по площади деки, величине и массе натяжения струн приблизительно равна роялю малой (кабинетной) модели. Поэтому название пианино большого размера «концертным» является относительным. Струны пианино расположены вертикально, и молоточки ударяют по ним спереди. В звуковом и игровом отношении пианино значительно уступает роялю, который по своим механическим и аккустическим качествам более совершенен и более подходит для серьёзной профессиональной работы.
1 — футор, 2 — вирбельбанк, 3 — резонансная дека, 4 — рипка, 5 — струна, 6 — чугунная рама, 7 — штег, 8 — колки, 9 — штульрама, 10 — боковой консоль, 11 — механизм, 12 — клавиатура, 13 — клавиатурный лейстик, 14 — клавиатурная рама, 15 — педаль, 16 — передача от педалей (шток), 17 — рама верхней филенки, 18 — рама нижней филенки, 19 — клавиатурный клапан, 20 — верхняя крышка, 21 — откидная часть, 22 — задняя рамка, 23 — карниз, 24 — ножка, 25 — цокольный пол.
Задняя часть корпуса — это прочная деревянная рама, или футор с распорками (шпрейцами). К верхней, более широкой раме футора приклеивают вирбельбанк. Боковые и передние стенки корпуса более тонкие. Спереди на раму футора наклеена резонансная дека (очень похожая на рояльную). Поверх резонансной деки, по её краям, пивинчена литая чугунная рама, на которой натянуты струны. В современных пианино почти исключительно применяется перекрестно-струнная система, в которой басовая группа, обвитых медью струн идёт почти по диагонали из верхнего левого угла пианино в правый нижний угол.
Более отличается от рояльного игровой механизм пианино. Механизм помещается над задними концами клавиш, перед струнами. Система демпферов образует единое с молоточковым механизмом, помещена на общей станине, которая может быть полностью вынута из корпуса. Ниже представлена принципиальная схема работы молоточкового механизма пианино.
Механизм пианино с нижними демпферами
В настоящее время наиболее употреблён механизм с нижними демпферами. Он состоит из основного поперечного бруска (1), на котором укреплены шультерные капсюли (2), капсюли (11) нижних фигурных рычагов (10) и капсюли (20) держателей демпферов (21), а также угольники и демпферная штанга (31) для одновременного подъёма от струн всех глушителей при нажатии правой педали.
Устойство молотка пианино
шультер (3), гаммерштиль (4), головка (5), фильц (6), пружинка (7) для облегчения возврата молотка, шультер (3), капсюль (2), контрфингер (8) — добавочный короткий стержень, вклеенный спереди в шультер.
Принцип работы механизма пианино
Нижний рычаг, или фигура (10), качается в капсюле (11) и имеет снизу выступ, который подталкивается головкой пилота, укрепленного на заднем конце клавиши. Иногда фигура соединяется с клавишей при помощи промежуточного стержня — абстракта или же посредством фильцевой прокладки, расположенной между фигурой и абстрактом. На верхней стороне фигура (10) имеет капсюль, в котором качается шпилер (12), отталкиваемый пружиной (13). В состоянии покоя верхний конец шпилера подходит под оклеенный кожей шультер (3). При нажатии клавиши фигура (10) поднимается вместе со шпилером (12); шпилер толкает шультер (3), заставляя головку молотка совершить дугообразное движение и ударить по струнам (29). Несколько раньше момента удара короткое плечо шпилера встречает освобождающую кнопку (16), укрепленную на винте (15), ввинченном в особый брусок (ауслёзерный лейстик), 14; это заставляет верхушку шпилера отклониться вперед и выйти из-под шультера (3). Молоток, не имея более опоры, отскакивает от струн, причем контрфенгер (8) встречается с подушкой фенгера (18) и удерживается ею. В то же время металлическая демпферная ложечка (30), запрессованная в обращенный к струнам конец фигуры (10), отклоняет демпферный рычаг (демпфергальтер) 21, заставляя демпфер отойти от струн и дать им свободу звучания.
При освобождении клавиши фигура (10) опускается вместе со шпилером (12), и он становится на свое место под шультером (3). В то же время укрепленный на переднем конце фигуры (10) стержень (19), на верхушку которого надет сафьяновый язычок бентика (9), оттягивает его, а вместе с ним и молоток назад, способствуя быстрому и полному возвращению молотка в состояние покоя. При этом гаммерштиль ложится на мягкую подушку опорного бруска, или подвижного рулейстика (34), а глушитель, отжимаемый пружиной (22), ложится на струны, прекращая их колебания.
Таким образом, эта система механизма, так же как и английская система рояльного механизма, требует при игре forte в большинстве случаев полного освобождения клавиши для повторения удара. При быстрых повторных ударах возможна, вследствие неполного движения шпилера, полурепетиционная связь между молотком и клавишей, однако она не столь совершенна, как в рояльных механизмах с «мушкой» и, тем более, с двойной репетицией.
Далее хочу попазать вам еще несколько типов механики, используемых в пианино
Источник
Устройство пианино
Из многочисленных разновидностей фортепиано, существовавших с момента возникновения этого вида струнного клавишного ударного инструмента (начало XVIII века), до наших дней дошло только две: рояль и пианино. Об устройстве рояля мы говорили в предыдущей заметке, настало время понять устройство пианино.
Рояль и пианино
Рояль можно считать прямым продолжением развития молоточкового фортепиано. В нем сохранились многие отличительные признаки характерные его предшественникам: крыловидный корпус и горизонтальное расположение струн, конструктивные особенности механики и др.
Пианино же было почти изобретено заново – на рубеже XVIII-XIX веков филадельфийским мастером Джоном Айзеком Хокинсом (Hawkins). Правда, пианино имело богатую предысторию в виде различных форм вертикальных клавиров, начиная от так называемого клавицитериума (клавесин с вертикально расположенными струнами и корпусом, XVI в.) и заканчивая разнообразными формами фортепиано конца XVIII века (т.н. «пирамидальные», «жирафовые» фортепиано и т. п.)
Главное конструктивное отличие пианино заключается в вертикальном расположении струн, деки и механики. И, как следствие, – малые габариты и компактность, удобство вписать инструмент в интерьер, относительно дешевое производство и, соответственно, умеренная стоимость. Одним словом, само название инструмента говорит за себя: «пианино» с итальянского pianino – как уменьшительная форма от piano[forte]. Лайт версия фортепиано.
Устройство пианино будем рассматривать по шести главным составляющим: Клавишный механизм, Резонансная дека, Стальные струны, Чугунная рама, Деревянный корпус и Педали.
Клавишный механизм
Клавишный механизм пианино состоит из собственно клавиш (как правило, их 88, хотя может быть и 85), молоточков, демпферов и системы передаточных рычагов – так называемой фортепианной механики. Как и в рояле механика пианино занимает ключевое значение в устройстве инструмента, делая из него форте-пиано, т.е. инструмент способный передавать различные динамические оттенки, плавно переходить от forte к piano и обратно.
При этом конструкция механики по своей сложности (обилию деталей, частей и различных используемых материалов) может лишь немногим уступать рояльной. Так, к примеру, в нажатии клавиши пианино принимает участие коло 70 деталей, при этом в общей сложности в механике пианино можно насчитать до 6000 частей.
Современная механика пианино была разработана лондонским мастером Робертом Уорнумом (Wornum), получившим патент в 1842 году, этот год можно считать моментом рождения современного пианино.
Все особенности механики пианино, как и следовало того ожидать, связаны с вертикальным ее расположением. При этом, так же как и в рояле, в ней присутствуют все основные элементы первого молоточкового фортепиано работы легендарного итальянского мастера Бартоломео Кристофори, создателя знаменитого Gravecembalo col piano e forte.
Особенностью механики пианино помимо всего прочего стало использование специальных оттягивающих ленточек (бентиков), обеспечивающих с одной стороны связь фигуры и шпиллера, с другой – правильную репетицию молотка; а также устройство системы демпферов.
Ниже приводится подробное описание работы механики пианино.
При нажатии на клавишу ее задняя часть поднимает фигуру молоточкового механизма (1) вверх вместе с подвижно закрепленным на ней шпиллером (2). Шпиллер передает движение еще выше – на шультер (3), в результате чего молоточек (4) начинает движение в сторону струн.
Непосредственно перед самым моментом удара молоточка по струнам передача силы удара с клавиши через фигуру и шпиллер на шультер прерывается. Это происходит благодаря короткому плечу шпиллера (5), заставляющему шпиллер (2) отклониться и выйти из-под шультера (3), в то время как клавиша, на которую мы нажали, продолжает движение вниз.
Ударив по струнам, молоточек отскакивает назад и где-то после трети обратного пути он подхватывается фенгером (7) за контрфенгер (6) расположенный на шультере. Этому движению назад способствует предварительно натянутая пружина шультера (8). Бентик (9) соединяет шлейф бентика (10) с контрфенгером (6).
Репетиционные возможности механики пианино отличаются от таковых в рояльной механике, помимо всего прочего тем, что клавишу пианино нужно полностью отпустить, прежде чем можно будет осуществить следующий удар. Именно поэтому пианисты предпочитают играть на рояле, механика которого оснащена механизмом двойной репетиции. Правда, в наше время был создан ряд новых конструкций, в которых почти все пружины механики пианино заменяются магнитами. В результате чего удалось получить выразительное туше и хорошую репетицию, существенно приблизив тем самым игру на пианино к роялю, у некоторых производителей такая механика пианино прямо называется рояльной.
Демпфирующий механизм располагается под молоточками перед струнами. Пружина демпфергальтера (11) обеспечивает достаточное давление прижима, чтобы заглушить звучание струн. На верхнем конце демпфергальтера располагается демпферная колодочка (12). Сила удара по клавише передается через фигуру (1) и демпферную ложку (13) на нижний конец демпфергальтера, в результате чего демпферная колодочка отходит назад, позволяя струнам резонировать.
Описанная система демпферов, так называемая нижнедемпферная, была изобретена уже в первой половине XIX века. Сегодня она используется во всех механиках пианино. Ранняя форма системы демпферов, которая правда применялась вплоть до 20-х годов XX века, имела название верхнедемпферная. В этой системе демпферная колодочка располагалась над молоточком в верхней точке струнного хора, и как следствие система отличалась весьма посредственным глушением, что особенно заметно при игре стаккато.
Вот видео, на котором наглядно показано, как работает механика пианино:
Резонансная дека
Резонансная дека обеспечивает силу и богатство звучания пианино. Представляет она собой деревянный щит, который располагается под струнами инструмента, внутри его корпуса, приклеенный к футору. Дека пианино изготавливается из ели (бывают, правда, исключения). Необходимый размер деки получается за счет склеивания дощечек ели в прямоугольный щит, толщина которого около 1 см.
Для того, чтобы обеспечить сопротивляемость натяжению струн (в пианино оно достигает 16 тонн), а также для распределения энергии колебаний по всей площади резонансной деки, последней придают куполообразность с обращением в сторону струн, за счет приклеивания специальных ребер жесткости «рипок», которые застругиваются по приклеиваемым поверхностям дугообразно, чтобы придать деке необходимую форму, и сужаются к концам, чтобы придать ей эластичность.
Еще к деке приклеивается «штег» – подставка для струн, посредством которой колебание от последних передается уже самой деке. Особенность басового штега пианино, как и малых роялей, заключается в наличии так называемого мостика штега, за счет которого удается значительно выше перенести точку соприкосновения штега с декой от края последней (невыгодного в плане резонанса места). Сам штег может быть изготовлен как из массивной древесины, так и из многослойной.
Стальные струны
Источником звука в пианино являются стальные струны. Совокупность струн каждого отдельного тона принято называть «струнным хором», при этом в пианино вверх по диапазону, как правило от нот e-es (в малогабаритных может быть от gis) хор состоит из трех струн, в нижнем регистре – по две, а самые низкие ноты имеют в хоре всего лишь по одной струне. Современная стальная проволока обладает очень высоким качеством по всем параметрам: прочность, чистота поверхности, упругость и однородность.
Чтобы не делать струны для низких звуков чрезмерно длинными, используют так называемые витые струны – на тонкую основную струну (керн) навивают мягкую медную проволоку. В результате чего достигается толщина необходимая для получения низких звуков, при этом сохраняется необходимая эластичность струн.
В общей сложности струнная одежда пианино будет насчитывать около 2.5 кг стальной и 3 кг медной проволоки.
Струны, проходя через штег, одним концом закрепляются на настроечном колке (вирбеле), другим – на рамном штифте. Рабочий участок струны ограничиваются с одной стороны струнным порожком (клангштабиком) с прижимным каподастром или аграфом, с другой – штегом.
С середины XIX века, для более рационального использования пространства внутри инструмента, а также для равномерного распределения натяжения по поверхности рамы, струны стали протягивать крест-накрест друг над другом. В рояле это нововведение стало применяться с середины XIX века, в пианино же перекрестная система стала использоваться только спустя многие десятилетия позже, поскольку ее применение на первых порах серьезно ухудшало акустические свойства инструмента.
Чугунная рама
Чугунная рама – одна из важных составных частей пианино. Ее основная функция заключается в том, чтобы принимать на себя суммарное натяжения струн инструмента, которое в пианино может превышать 16 тонн.
Первоначально эту роль своеобразного остова инструмента выполнял футор, но постепенно рама все больше и больше стала принимать на себя силу натяжения струн. Первое время чугунная рама была упорной, без верхней обвязки, доходила только до вирбельбанка. С 1930 года появились конструкции так называемых «панцирных» рам для пианино, позволяющих вовсе отказаться от футора, за счет чего удалось существенно уменьшить глубину инструмента.
Вес чугунной рамы пианино может достигать 80 кг.
Деревянный корпус
Деревянный корпус пианино вмещает в себя все перечисленные до этого компоненты. Состоит он из футора с приклеенными к нему сторонками и цокольным полом, и всех съемных деталей.
Футор представляет собой стабильную деревянную основу инструмента, включает в себя балки и шпрейцы футора (массивные распорки), постель деки (кромка футора для приклеивания деки). Служит местом крепления деки и чугунной рамы. Как правило, футор пианино изготавливается из сосны, постель деки из бука или граба.
Помимо прочих важных компонентов пианино, расположенных в его корпусе, здесь же к футору приклеивается и так называемая колковая доска (вирбельбанк), с просверленными в нем отверстиями и вбитыми в них настроечными колками (вирбелями), поворачиванием которых производят настройку инструмента. Современный вирбельбанк склеен минимум из трех или пяти слоев твердой древесины.
Поскольку фортепиано является в некотором смысле и предметом интерьера, наружная отделка корпуса пианино, его оформление часто несут на себе элементы дизайна и воплощение смелых художественных замыслов. Такой подход существовал всегда, хотя с середины XIX века и особенно в XX веке инструменты стали приобретать более скромную и строгую внешность. На сегодняшний день некоторые фирмы могут изготовить корпус инструмента по эскизам самого покупателя.
Педали
Педали пианино представляют собой устройства рычажного типа, управление которыми осуществляется ногами. Первым, кто был упомянут в связи с изобретением педалей фортепиано, был Адам Бейер из Лондона, который в 1781 году получил патент на педаль «форте» (правая педаль).
Современное пианино в большинстве своем имеет две или три педали.
Правая педаль отодвигает весь комплект демпферов от струн, так что после отпускания нажатых клавиш соответствующие струны продолжают звучать, при этом все остальные неприглушённые струны начинают резонировать, что делает звучание более полным. Поэтому правую педаль не совсем верно еще называют педалью «форте».
Левая педаль сдвигает молоточки к струнам примерно на одну треть или половину их хода, сокращая между ними расстояние. Таким образом уменьшается сила удара молоточков по струнам и облегчается игра пианиссимо. В отличие от рояля, использование левой педали на пианино не влияет на тембр.
Средняя педаль может иметь разные функции. В большинстве случаев она управляет модератором, но также это может быть и педаль «состенуто», хотя подобная функция в пианино встречается достаточно редко.
Модератор представляет собой полоску мягкого войлока, вдвигаемого между молотками и струнами, за счет чего происходит существенное глушение звука, которое может пригодиться, например, во время упражнений. Педаль «состенуто» служит для фиксации в приподнятом состоянии той части демпферов, которая уже была приподнята к моменту нажатия педали.
В некоторых пианино с верхнедемпферной системой можно было с помощью педали сдвигать в сторону всю механику (кроме демпферов), в результате чего молоточки ударяли не по всем струнам хора, как это происходит в современном рояле.
Раньше нередко в пианино использовался так называемый клавесинный эффект, также управляемый педалью. При нажатии педали короткие полоски фильца с укрепленными на их концах латунными скобками помещались между струнами и молоточками.
Схема устройства пианино
1. Механика
2. Резонансная дека
3. Стальные струны
4. Чугунная рама
5. Боковая стенка
6. Шпрейцы футора
7. Педали
8. Штег дискантовый
9. Штег басовый с мостиком
10. Рамные штифты
11. Рипки
12. Клангштабик с прижимным каподастром
13. Вирбельбанк (на рисунке находится за панцирной рамой)
14. Ролик или опорная колодка
15. Клавиатурный клап
16. Консоль
17. Крышка
18. Клавиатура
19. Вирбели
Источник