Тонвуд

В этой статье есть несколько проблем. Помогите улучшить ее или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти сообщения ) В статье содержится список общих ссылок , но в ней отсутствуют соответствующие встроенные цитаты .Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Ноябрь 2016 )( Узнайте, как и когда удалить это сообщение ) Эту статью , возможно, придется переписать, чтобы она соответствовала стандартам качества Википедии .Вы можете помочь. Страница обсуждения может содержать предложения. ( март 2013 г. ) Для проверки данной статьи необходимы дополнительные цитаты . Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Tonewood" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (July 2007) (Learn how and when to remove this message) (Learn how and when to remove this message)

Tonewood относится к определенным сортам древесины , используемым для духовых или акустических струнных инструментов. Это слово подразумевает, что определенные виды обладают качествами, которые улучшают акустические свойства инструментов, но другие свойства древесины, такие как эстетика и доступность, всегда учитывались при выборе древесины для музыкальных инструментов. Согласно Mottola's Cyclopedic Dictionary of Lutherie Terms , tonewood — это:

Древесина, используемая для изготовления струнных музыкальных инструментов. Этот термин часто используется для обозначения пород древесины, которые подходят для струнных музыкальных инструментов, и, путем исключения, тех, которые не подходят. Но список пород, которые обычно считаются тоновыми древесиной, постоянно меняется и постоянно менялся на протяжении всей истории. ^[1]

В качестве грубого обобщения можно сказать, что жесткие, но легкие мягкие породы дерева (например, хвойные деревья) предпочтительны для дек или поверхности, похожей на деку, которая передает колебания струн в окружающий воздух. Твердые породы дерева (например, лиственные деревья) предпочтительны для корпуса или элемента обрамления инструмента. Древесина, используемая для деревянных духовых инструментов, включает африканское черное дерево ( Dalbergia melanoxylon ), также известное как гренадилла, используемое в современных кларнетах и ​​гобоях. Фаготы обычно изготавливаются из клена, особенно из клена остролистного ( Acer platanoides ) . Деревянные флейты, блокфлейты и инструменты эпохи барокко и классики могут быть изготовлены из различных твердых пород дерева, таких как груша ( вид Pyrus ), самшит ( вид Buxus ) или черное дерево ( вид Diospyros ).

• Ель часто используется в деках инструментов из семейства лютни , скрипки , уда , мандолины , гитары и клавесина ; а также фортепиано . Ель особенно подходит для этого использования из-за ее высокого соотношения жесткости к весу. Обычно используемые сорта - это ель ситхинская (или аляскинская) ( Picea sitchensis ), ель адирондакская (или красная) ( Picea rubens ), ель Энгельмана ( Picea engelmannii ) и Picea abies (также известная как норвежская, немецкая, альпийская, итальянская или европейская ель).
• Кедр , в частности западный красный кедр ( Thuja plicata , не настоящий кедр), с 1950-х годов использовался для изготовления верхних дек гитар фламенко , классических гитар и, в меньшей степени, для акустических гитар со стальными струнами.
• Тис когда-то широко использовался для изготовления чаш для лютни .
• Другие мягкие породы дерева, такие как красное дерево и пихта Дугласа, использовались в ограниченной степени. Красное дерево обычно не используется для гитар со стальными струнами, но использовалось для классических гитар . ^[2]

• Клен , особенно норвежский клен , традиционно используется для изготовления задних дек и боковин инструментов семейства скрипичных. Боснийский клен , вероятно, является кленом, который использовали итальянские мастера скрипок Страдивари и Гварнери. Клен также часто встречается в акустических гитарах и мандолинах. Большинство электрогитар Fender имеют кленовые грифы (это одна из самых твердых и стабильных тоновых древесин, поэтому ее часто используют в грифе из-за ее способности выдерживать высокое натяжение струн). Твердый клен обычно используется для деревянных штативов из-за его свойств гашения вибрации. Разновидности клена (обычно кленовая древесина с огненными или стегаными волокнами) используются на верхних деках электрогитар в эстетических целях. Очень прочная рама современного фортепиано обычно изготавливается из клена или бука .
• Красное дерево может использоваться в верхней деке некоторых гитар, а также в задней части, боковинах и грифах инструментов семейств мандолины и гитары . Красное дерево также может использоваться для цельных корпусов электрогитар, таких как Gibson Les Paul . Из-за нехватки других видов древесины в качестве заменителей красного дерева используются другие похожие породы дерева, такие как австралийский красный кедр , Toona sureni , африканское красное дерево (Khaya), меранти (Lauan), каури (Agathis), мора (Nato), сапеле , ньято и окуме . Некоторые из этих альтернатив являются древесиной семейства красного дерева.
• Палисандр часто используется в задней и/или боковой деках гитар и мандолин, а также в грифах гитар. Самый востребованный сорт, бразильский палисандр ( Dalbergia nigra ), стал редким и дорогим из-за жестких торговых ограничений (эмбарго и CITES ), дефицита и спроса. Однако в августе 2019 года CITES объявила ^[3] об исключении для палисандра, используемого в музыкальных инструментах. Наиболее широко используемым палисандром, используемым в настоящее время, является восточно-индийский палисандр , часто в паре с еловой верхней декой для гитар со стальными струнами и с елью или кедром для классических гитар. Другой палисандр, кокоболо , используется в кларнетах и ​​гитарах верхнего ценового диапазона.
• Коа традиционно используется для укулеле . Коа также используется для гитар со стальными струнами, в основном из-за его красоты и сжатого динамического диапазона.
• Черное дерево также часто используется во многих типах инструментов для накладок на гриф , струнодержателей , колков и т. д. из-за его привлекательного внешнего вида, гладкости на ощупь, твердости и износостойкости. Используются несколько разновидностей черного дерева. Черное дерево часто окрашивают, чтобы оно выглядело более равномерно черным, чем натуральное дерево, на котором иногда видны коричневые полосы.
• Паубразилия , обычно называемая пернамбуку или бразильским деревом, является наиболее востребованным материалом для смычков классических струнных инструментов из-за ее влияния на воспроизводимые ими тоны. ^[4]
• Блэквуд (тасманийский/австралийский). ^[5]
• Орех часто используется для изготовления задних дек и боковин гитар и инструментов семейства мандолин. ^[6]
• Ясень , ольха и липа обычно используются для изготовления корпусов электрогитар: ясень — из-за светлой натуральной отделки, а ольха и липа — из-за их однородной плотности, простоты обработки и податливости к быстрым методам отделки.

Некоторые механические свойства обычных тоновых пород древесины, отсортированные по плотности. См. также Физические свойства древесины .

Для сравнения добавлены углеродное волокно/эпоксидная смола, стекло, алюминий и сталь, поскольку они иногда используются в музыкальных инструментах.

Плотность измеряется при влажности древесины 12%, то есть при температуре воздуха 70 °F и относительной влажности 65%. ^[8] Большинство профессиональных мастеров строят при влажности 8% (относительная влажность 45%), и такая древесина будет весить в среднем меньше, чем указано здесь, поскольку она содержит меньше воды.

Данные взяты из базы данных Wood ^[9] , за исключением 𝜈 _LR , коэффициента Пуассона , который взят из Лаборатории лесной продукции, Лесной службы США, Министерства сельского хозяйства США. ^[10] Отображаемое здесь отношение относится к деформации вдоль радиальной оси, вызванной напряжением вдоль продольной оси.

Процент усадки, показанный здесь, представляет собой величину усадки во всех трех измерениях по мере того, как древесина переходит от сырого состояния к высушенному в печи. Это можно использовать как относительный показатель того, насколько сухая древесина изменится при изменении влажности, что иногда называют «стабильностью» инструмента. Однако стабильность настройки в первую очередь обусловлена ​​продольной усадкой грифа, которая обычно составляет всего около 0,1–0,2% от сырого до сухого. ^[11] Усадка объема в основном обусловлена ​​радиальной и тангенциальной усадкой. В случае грифа (четвертной распиловки) радиальная усадка влияет на толщину грифа, а тангенциальная усадка влияет на ширину грифа. Учитывая задействованные размеры, эта усадка должна быть практически незаметной. Усадка длины грифа в процентах немного меньше, но, учитывая размер, ее достаточно, чтобы повлиять на высоту тона струн.

Коэффициент излучения звука определяется ^[12] как:

${\displaystyle R={\sqrt {\cfrac {E}{{\rho }^{3}}}}}$

где — модуль упругости при изгибе в Паскалях (т.е. число в таблице, умноженное на 10 ⁹ ), а ρ — плотность в кг/м ³ , как в таблице.${\displaystyle E}$

Из этого видно, что громкость верхней деки струнного инструмента увеличивается с жесткостью и уменьшается с плотностью. Самые громкие деревянные деки, такие как ситхинская ель, легкие и жесткие, сохраняя при этом необходимую прочность. Более плотные породы дерева, например, твердый клен, часто используемый для грифов, прочнее, но не такие громкие (R = 6 против 12).

Когда дерево используется в качестве верхней части акустического инструмента, его можно описать с помощью теории пластин и колебаний пластин . Жесткость на изгиб изотропной пластины равна:

${\displaystyle D={\cfrac {EH^{3}}{12(1-\nu ^{2})}}}$

где — модуль упругости при изгибе для материала, — толщина пластины, — коэффициент Пуассона для материала. Жесткость пластины измеряется в единицах Паскаль·м ³ (эквивалентно Н·м), поскольку относится к моменту на единицу длины на единицу кривизны, а не к общему моменту. Конечно, древесина не изотропна , она ортотропна , поэтому это уравнение описывает жесткость в одной ориентации. Например, если мы используем 𝜈LR, то получим жесткость при изгибе по продольной оси (вдоль волокон), как это обычно бывает для верхней части инструмента. Обычно это в 10–20 раз больше жесткости поперек волокон для большинства пород.${\displaystyle E}$${\displaystyle H}$${\displaystyle \nu }$

Значение, указанное в таблице, было рассчитано с использованием этой формулы и толщины 3,0 мм = 0,118″, или немного меньше 1/8″.${\displaystyle D}$${\displaystyle H}$

Когда древесина используется в качестве грифа инструмента, ее можно описать с помощью теории балок . Изгибная жесткость балки (определяемая как ) изменяется по длине как функция x, показанная в следующем уравнении:${\displaystyle EI}$

${\displaystyle \ EI{dy \over dx}\ =\int _{0}^{x}M(x)dx+C_{1}}$

где — модуль упругости материала, — момент инерции (в м4 ⁾ , — поперечное смещение балки в точке x , — изгибающий момент в точке x . Жесткость балки на изгиб измеряется в единицах Паскаль·м4 ⁽ эквивалентно Н·м²).${\displaystyle E}$${\displaystyle I}$${\displaystyle y}$${\displaystyle M(x)}$

Величина прогиба на конце консольной балки составляет:

${\displaystyle w_{C}={\tfrac {PL^{3}}{3EI}}}$

где — сосредоточенная нагрузка на конце, а — длина. Таким образом, прогиб обратно пропорционален . При наличии двух грифов одинаковой формы и размеров становится константой, а прогиб становится обратно пропорционален — короче говоря, чем выше это число для данной породы дерева, тем меньше гриф будет прогибаться под действием данной силы (т. е. от струн).${\displaystyle P}$${\displaystyle L}$${\displaystyle EI}$${\displaystyle I}$${\displaystyle E}$

Подробнее о механических свойствах читайте в статье Древесина для гитар. ^[13]

Помимо предполагаемых различий в акустических свойствах, мастер может использовать тоновую древесину по следующим причинам:

• Доступность
• Стабильность
• Косметические свойства, такие как цвет или текстура древесины
• Традиция
• Размер (для некоторых инструментов требуются большие куски подходящего дерева)

Многие виды тоновой древесины поступают из устойчивых источников через специализированных дилеров. Например, ель очень распространена, но крупные куски с ровным волокном составляют небольшую долю от общего объема поставок и могут быть дорогими. Некоторые виды тоновой древесины особенно трудно найти на открытом рынке, и мелкие производители инструментов часто прибегают к переработке, ^{[14] [15]} например, из заброшенных ловушек для лосося на Аляске, различных старых конструкций на северо-западе Тихого океана США, из деревьев, которые были повалены ветром, или из специально разрешенных вырубок в заповедных зонах, где вырубка леса, как правило, не разрешена. ^[16] Производители инструментов массового рынка начали использовать азиатскую и африканскую древесину, такую ​​как бубинга ( вид Guibourtia ) и венге ( Millettia laurentii ), в качестве недорогих альтернатив традиционным тоновым древесинам.

Долина Фьемме в Альпах Северной Италии издавна служила источником высококачественной ели для музыкальных инструментов ^[17] , начиная от скрипок Антонио Страдивари и заканчивая фортепианными деками современного производителя Фациоли .

Выбор тоновой древесины сильно различается в зависимости от типа инструмента. Производители гитар обычно отдают предпочтение древесине радиального распила , поскольку она обеспечивает дополнительную жесткость и размерную стабильность. Мягкую древесину, такую ​​как ель, можно раскалывать, а не распиливать на доски, чтобы поверхность доски максимально соответствовала волокну, тем самым ограничивая биение .

Для большинства применений древесину необходимо высушить перед использованием, либо на воздухе, либо в печах. ^[18] Некоторые мастера предпочитают дополнительную выдержку в течение нескольких лет. Древесина для инструментов обычно используется при влажности 8% (что находится в равновесии с воздухом при относительной влажности 45%). Это суше, чем обычно производится в печах, где влажность составляет 12% (относительная влажность 65%). Если инструмент хранится при влажности, которая значительно ниже той, при которой он был изготовлен, он может треснуть. Поэтому ценные инструменты должны содержаться в контролируемых условиях, чтобы предотвратить растрескивание, особенно растрескивание верхней части.

Некоторые производители гитар подвергают древесину разрежению , которое имитирует естественный процесс старения тоновых дек. Торрефикация также используется для этой цели, но она часто меняет косметические свойства древесины. Производители гитар, использующие торрефицированные деки, заявляют об улучшении тона, похожем на тон старого инструмента. Мягкие породы дерева, такие как ель, кедр и красное дерево, которые обычно используются для гитарных дек, легче поддаются торрефикации, чем твердые породы дерева, такие как клен.

На недорогих гитарах все чаще для накладки грифа используется материал под названием «Roseacer», который имитирует палисандр, но на самом деле представляет собой термически модифицированный клен.

«Жареные» грифы из клена становятся все более популярными, поскольку производители заявляют об увеличении жесткости и стабильности в изменяющихся условиях (тепло и влажность). Однако, хотя инженерные испытания метода ThermoWood показали повышенную устойчивость к влажности, они также показали значительное снижение прочности (предельная точка разрыва), в то время как жесткость (модуль изгиба) осталась прежней или была немного снижена. ^{[19] [20]} Хотя снижение прочности можно контролировать, снижая температуру процесса, производитель рекомендует не использовать свой продукт в структурных целях. Однако, возможно, можно компенсировать эту потерю прочности в гитарах, используя ребра жесткости из углеродного волокна в грифах и увеличивая распорки в верхней деке.

This article's use of external links may not follow Wikipedia's policies or guidelines. Please improve this article by removing excessive or inappropriate external links, and converting useful links where appropriate into footnote references. (March 2019) (Learn how and when to remove this message)

• Коммерческая статья о древесине, используемой для духовых инструментов
• База данных Guitarbench по породам древесины для тоновых инструментов
• Интерактивное руководство по Tonewood от Алана Арнольда
• Руководство еретика по тонуду
• Подробнее о гитарном дереве
• Древесина для гитар
• Акустическая гитара Taylor Woods