Finite Element: физика прекрасного

Человеку трудно придавать значение тому, что он не видит, не слышит или не может потрогать. Пока ученые поняли, насколько пагубно для организма воздействие радиации, многие из них нанесли непоправимый вред своему здоровью и даже погибли. Обычные вибрации с относительно небольшой амплитудой не представляют опасности для людей, но плохо влияют на работу аудиоаппаратуры. Но понимают это далеко не все. Потому средства контроля над вибрациями являются, пожалуй, самыми недооцененными составляющими аудиосистем.

Фундамент

Метод конечных элементов — это численный метод решения дифференциальных уравнений с частными производными, а также интегральных уравнений, возникающих при решении задач прикладной физики. Метод широко используется для решения задач механики твёрдого деформируемого тела, теплообмена, гидродинамики, электродинамики и топологической оптимизации.
Википедия

Продукция германского бренда finite elemente (компания пишет свое название без заглавных букв) поразительно легко и без лишних слов убеждает даже самых упертых скептиков в важности контроля над вибрациями. Именно контроля, а не подавления — бездумная борьба с резонансами может убить музыку. На форумах, где собираются приверженцы качественного звука, можно прочитать немало откликов тех, кому довелось опробовать изделия finite elemente в своих системах. Удивление, удовлетворение, восторг — такие эмоции обычно возникают от акустики или компонентов самого высокого класса, но отнюдь не от мебели. Многие уважаемые эксперты после знакомства с изделиями бренда пришли к выводу, что их роль в системе неожиданно велика и что установка аппаратуры в правильную стойку может дать более существенный прирост в качестве звучания, чем замена усилителя или источника. По сути, это фундамент — важнейшая часть звучащего «здания». И по отношению к этому элементу конструкции можно определить квалификацию «строителя». Только дом, поставленный на неподобающий фундамент, может обрушиться, а дорогая аудиосистема просто не будет играть на свои деньги. Как заметил один авторитетный зарубежный эксперт, по идее, аппаратура самого высокого класса должна иметь иммунитет к воздействию вибраций, ее качественный потенциал должен проявляться без помощи дополнительных аксессуаров, но в реальности это совсем не так, и устройства finite elemente это красноречиво показывают.

Не удивительно, что в последнее время во всем мире растет интерес к средствам для управления резонансами — производители видят растущий спрос и с готовностью на него откликаются. Тем более, что на первый взгляд они кажутся простыми, а рецепты успеха — очевидными.

Убийственный саундбар

Компания была создана в 1996 году в городке Бествиг в земле Северный Рейн-Вестфалия двумя меломанами, Луисом Фернандесом (Luis Fernandes) и Берндтом Брокхоффом (Bernd Brockhoff). Назвали её в честь метода конечных элементов (по-немецки finite elemente), который применяется при решении сложных дифференциальных уравнений в прикладной физике и механике и который активно используется при создании продукции бренда. А началось все со стойки, которую Луис сделал для Берндта. Хотя Луис Фернандес по образованию переводчик (основной язык — португальский, ведь сам он родом из Португалии).

Бездумная борьба с резонансами может «убить музыку».

А вот его партнер имел определенную техническую подготовку, достаточную для запуска производства. Впрочем, у Луиса уже был опыт работы в аудио-бизнесе: в только что созданной компании Audio Physic он участвовал в сборке первых 25 пар ее акустики Avanti, затем был торговым представителем бренда в Швейцарии и Португалии — до момента создания собственной компании. И все это — параллельно с работой по специальности. До 2006 года Луис управлял операционной деятельностью фирмы, а затем передал бразды правления партнеру.

Практически с самого начала деятельности, а именно с 1999 года, компания сотрудничает с Университетом прикладных наук в Дортмунде. Плодом этой научной кооперации стала ключевая фирменная разработка Resonator Technology. Да в общем-то все, что делает компания, имеет строгую научную основу.

Быстрый рост бизнеса вскружил голову Брокхоффу, и он стал расширять сферу деятельности компании. Запустил в производство серию дизайнерской мебели, которая позволяла скрытно установить аудиотехнику, а также совместимую с ней акустику. Инвестировал в развитие дополнительный капитал, сократив долю своего партнера до 25%, что свело к минимуму возможности Луиса влиять на управление бизнесом. Смертельным ударом для компании стал выпуск саундбара Hohrizontal 51, выполненного в виде настенной полки и оснащенный док-станцией для iPod (тогда это был писк моды, такие станции встраивали во всё, что можно и что нельзя). И хотя модель была удостоена в 2011 году дизайнерской премии Red Dot Award в категории Best of the Best, это не спасло компанию от банкротства в 2012 году. Сам Луис позже говорил, что причиной гибели компании стал ее опрометчивый выход в сферы, в которых у нее не было ни компетенций, ни опыта.

Практически с самого начала деятельности, а именно с 1999 года, компания сотрудничает с Университетом прикладных наук в Дортмунде.

Бренд и все его разработки перешли в руки нового владельца, но в 2016 году фирма снова обанкротилась. В 2017 году была приобретена, наконец, компетентными людьми — Вернером Мёрингом (Werner Möhring), бывшим торговым представителем finite elemente, и Стефаном Кёпфом (Stefan Köpf) из компании Ascendo Immersive Audio (AIA). Первое, что они сделали, — уговорили вернутся в дело Луиса Фернандеса, который работал тогда в Audio Physic. Тот упирался, но в конце концов согласился стать исполнительным директором. Так компания вернулась к жизни, восстановила производство основных продуктов (интерфейсов CERA и стоек pagode), и в дальнейшем была предельно аккуратна в бизнесе и четко следовала изначальной цели: создавать опоры и мебель, помогающие аудиотехнике выявить ее качественный потенциал, и вместе с тем способные гармонично вписаться в любой жилой интерьер. И сохраняет верность завету великого американского архитектора, «отца небоскребов» Луиса Генри Салливана: “form follows function” (форма следует функции).

Не подавлять, а управлять

По отношению к изделиям finite elemente нельзя применять определения «антивибрационный» и «антирезонансный», поскольку кредо компании — не подавлять механические колебания, а управлять ими. Первое не требует ни глубокого понимания колебательных процессов, ни продвинутых технологий — достаточно максимального демпфирования. Второе — итог продвинутых научных исследований и экспериментов. Разница между этими подходами огромна, поскольку примитивное подавление вибраций обычно лишает аудиосистему музыкальности, делает звук безжизненным.

В документации компании можно часто встретить определение «резонансно-нейтральный» — это значит, что стойка, на которой установлена аппаратура, не откликается на вибрации аппаратуры собственными резонансами. Вместо развязки, изоляции между элементами и компонентами, применяется передача энергии. Именно потому, что опора избавлена от собственных резонансов, она легко принимает вибрации техники, поглощает их и преобразует в тепло.

Кредо компании — не подавлять механические колебания, а управлять ими.

Преобразование происходит за счет использования двух материалов, в которых колебания распространяются с высокой, но все же разной скоростью. В опорах серии CERA это нержавеющая сталь и керамические шарики. Габариты и количество шариков зависят от предназначения и грузоподъемности опор.

Избавление стоек серии pagode от собственных резонансов достигается с помощью уже упоминавшейся «Технологии резонаторов» (Resonator Technology). На ее основе созданы специальные устройства — составные металлические стержни, настроенные на определенную резонансную частоту. Для разных полок и стоек частоты разные — их значения определяются по итогам измерений, которые проводятся в лаборатории университета в Дортмунде.

На том же принципе было основано отдельное устройство Resonator — круглый девайс, размещаемый на верхних панелях компонентов. Внутри — металлический элемент в форме звезды с особым демпфирующим покрытием, который работал как «трансформатор резонансов», преобразующий механические колебания в тепло. А также «впитывал» вибрации верхних крышек, которые чаще всего бывают лишены демпфирования. Однако в актуальной производственной программе этих устройств больше нет. Очевидно, потому, что в идеале они должны быть настроены на частоту резонанса конкретного компонента, то есть их надо изготавливать индивидуально под заказ, что делает цену непомерной.

Вместо развязки, изоляции между элементами и компонентами, применяется передача энергии.

Кстати, об эффективности. Наиболее заметный положительный эффект устройства finite elemente дают с проигрывателями винила и ламповыми компонентами. Хотя, как уверяют эксперты из западных специализированных изданий, их положительное влияние слышно и с полупроводниковыми, и с цифровыми аппаратами.

Лестница в небо

Именно в этом, согласно буддизму, заключается сакральный смысл пагоды. Это сооружение служит связи двух миров — земного и потустороннего. Классическая пагода состоит из трёх элементов: цзицзо («цоколь»), шэнь («тело») и ша («навершие»), которые символизируют соответственно чувственный мир, мир чистых форм и мир за пределами любых форм. Стойки из семейства pagode не повторяет эту структуру, но роднятся с ней по сути.

Несущая часть конструкции — опоры из T-образного стального профиля с брусками из массива канадского клена — по одной или по две справа и слева в зависимости от модели и расчетной массы нагрузки. К ним крепятся через стальные шипы несущие рамы для полок, тоже из канадского клена. Это дерево отличается медленным ростом, а потому структура древесины характеризуется особой плотностью и однородностью. Именно в несущую раму устанавливаются резонаторы (по 4 штуки на каждую), настроенные на разные частоты в зависимости от расположения полки и модели стойки. Сверху — через опоры, подобные по принципу действия CERA — устанавливаются полки с внутренней структурой пчелиных сот из алюминия, отделанные сверху массивом дерева или карбоном. Эта технология запатентована под названием HCCT. То есть в стойках объединены все ключевые технологии бренда.

Наиболее заметный положительный эффект устройства finite elemente дают с проигрывателями винила и ламповыми компонентами.

Реализованы они и в отдельных устройствах — чтобы меломаны могли приобщаться к решениям finite elemente по мере финансовых возможностей. Если средства позволяют, установить систему на стойку pagode или ограничиться платформами Carbofibre, которые можно размещать на обычной мебели, на полу, со штатными ножками или с опционными опорами CERA, наконец, начать с последних, как самых доступных. Ассортимент и первых, и вторых и третьих необыкновенно обширен. Найдутся подходящие к самой разной аппаратуре практически с любой массой. Одних лишь цветовых вариантов полок у pagode — семь. А еще есть разная отделка металлических элементов конструкции. Все это тоже вписывается в общую философию бренда: не только освободить аппаратуру от пагубного воздействия вибраций, но и дать пользователю свободу выбора, открыть ему широкое поле для экспериментов со звуком. Разве не ради этого — естественно, кроме наслаждения музыкой — приобретаются дорогие аудиосистемы?

Рис. 1