Резонансная древесина. Резонансная древесина или тайны музыкальности. Секрет великого Страдивари и его знаменитых скрипок кроется, бесспорно, в умении мастера находить и использовать уникальную по своим свойствам резонансную древесину

Могучий ствол ели клонится, словно раздумывая, потом падает. Управляющий лесничества Иржи Соукуп волнуется. Настоящему леснику всегда больно губить лесную красавицу. Тем более что ель резонансная: заранее не угадаешь, вовремя ли ее спилили и какова она внутри.

Лесоруб Богумил Мареш — за тридцать лет работы в лесничестве он повалил не одного такого великана — отпиливает тонкий кружок древесины для анализа. Только после этого станет ясно: зазвучит благородное дерево в руках музыкантов или пойдет на стройматериалы. На срезе специалисты отметили особенно ценные, четкие, тонкие — резонансные слои — те, что образовались за последние полвека, в пору созревания, когда дерево равномерно обрастало «мускулами». Однако самое важное для резонансной ели на глаз не определишь — удельный вес древесины и ее эластичность. На этот раз материал оказался плотным и упругим: инструменты, сделанные из него, будут обладать нежным, серебристым голосом.

Леса занимают треть площади Чехословакии, в основном они хвойные. На местах порубок чаще высаживают ель — она растет быстрее других пород. Но не только в скороспелости заинтересованы ученые лесопитомника в Каменице-на-Липе. Здесь изучают именно резонансные ели, выращивают материал для музыкальных инструментов. В сущности, из каждого ровного и плотного ствола можно сделать деки для скрипок, виолончелей или резонансные щиты для роялей. Но не случайно скрипичные мастера тщательно отбирают для своих будущих творений деревья, способные отзываться на легчайшее прикосновение. Исстари считали, что единственное место в Чехословакии, где растут подходящие ели,— склоны Шумавы. Но оказалось, что «музыкальный» лес можно растить и на Чешско-Моравской возвышенности, только для этого о деревьях надо особо позаботиться.

В каменицком питомнике — полмиллиона саженцев на одном только опытном участке. Все елочки взяты из местных лесов, потому что для нормального роста лучше родной почвы не бывает. А когда они подрастут и окрепнут, их переселяют на постоянное место жительства, на высоту семисот метров над уровнем моря. Но растут елочки, как и все дети, неодинаково. Раз в десять лет посадки прореживают, чтобы оставшиеся деревца тянулись к солнцу ровно, не искривляясь. Через сорок лет, если дерево здорово, если ствол его прям, и округляется равномерно, с него начинают срезать ветви, чтобы слои древесины нарастали без сучковых гнезд.

Раньше срезали сучья вручную, а сейчас придумали автоматическую пилу с дистанционным управлением, которая сама взбирается по стволу. Леснику остается только укрепить ее на дереве и потом подобрать упавшие еловые лапы. Места срезов затянутся со временем, и тогда по всей длине ствола до самой кроны будет созревать плотная, ничем не поврежденная древесина. Когда минует период бурного прироста, ель будет «полнеть» — медленно и совсем незаметно — на десятые доли миллиметра в год. И чем ближе расположатся друг к другу годичные кольца, тем древесина будет ценнее, однороднее.

Ель должна прожить сто сорок — сто пятьдесят лет, только тогда из нее можно будет сделать инструменты, за которые не придется краснеть мастеру. Непривычный для современной жизни темп! Но пока никому не удавалось заставить природу работать быстрее. Поэтому никакой человеческой жизни не хватит на то, чтобы вырастить маленькую елочку до совсем взрослого — резонансного — возраста. И лесничий Иржи Соукуп знает, что не увидит он большими те саженцы, которые перенес недавно в лес вместе с пионерами из соседней каменицкой школы. Но он уверен, что у его леса всегда будут верные и любознательные друзья — такие, как эти ребятишки. Многие из них, окончив школу, работают в лесничестве. Другие еще учатся, но и из них кто-то да станет лесничим. И тоже будет учить ребятишек из соседней школы. Поколение за поколением— и выросла ель, посаженная твоим прапрадедом. И каждый из ребят надеется, что именно она окажется резонансной.

Даже на первый взгляд этот лес отличается от обычного хвойного. Почти все деревья — ровесники. Стройные исполинские ели — ветви остались только на самой верхушке — делают лес прозрачным. Вольно разносится запах свежей смолы, легкий шелест крон. Кажется, дунь ветер чуть сильнее, и деревья зазвучат, словно органные трубы, и лес наполнится торжественной мелодией. Музыкой будущего.

Чаще всего резонансную древесину используют для изготовления музыкальных инструментов – а именно, их дек. Основной музыкальный инструмент, который веками изготавливается из данного вида древесины - скрипка. Наиболее подходящие материалы для получения резонансной древесины – сосна, ель, кедр сибирский, пихта кавказская и клен. Если древесина имеет превосходные акустические свойства, ее могут использовать даже при наличии в ней дефектов.

На сегодняшний день резонансные породы древесины являются уникальным натуральным сырьем, которое очень дорого стоит.

Российские производители музыкальных инструментов начали поиски резонансной древесины в русских лесах еще в начале 20 века. В результате исследований было выяснено, что отечественное сырье по своим акустическим характеристикам и качеству ничем не уступает заграничным деревьям. Самые лучшие физико-механические свойства показала ель из северных районов, обладающая малыми годовыми слоями, которые и обеспечивают ей высокий модуль резонансной упругости.

Признаки хорошей резонансной древесины

Самая качественная резонансная древесина формируется в суровых (например, горных) климатических , а также в густых насаждениях. Согласно утверждениям мастеров, изготавливающих музыкальные инструменты, хорошая резонансная ель должна быть полностью вертикальной, обладать узкой, симметричной и островерхой кроной, 5-6-метровой зоной без сучков и стволом с цилиндрической поверхностью.

Некоторые французские мастера считают, что кора резонансной ели должна быть серой и состоять из гладких маленьких чешуек.

Кроме этого, в число внешних признаков резонансной ели входит отсутствие смоляных карманов, сучков и других пороков. Обычно резонансная древесина имеет белый цвет с легкой желтизной, которая с течением времени усиливается на открытом воздухе. Также она должна хорошо строгаться и циклеваться по слою, а ее срез получается глянцевым и чистым. Отшлифованная резонансная древесина обладает бархатистой поверхностью с легким матовым отблеском.

Существует всего три ее сорта: струистая, пламенистая и краснослойная резонансная древесина. Струистая выражается слегка волнообразным сдвигом древесных волокон, пламенистая имеет красивый узорчатый вид и похожа на язычки огня, а краснослойная отличается красным цветом.

Древесина, которая находит применение в производстве дек для музыкальных инструментов, получила название резонансной, что на французском языке звучит как resonance, а на латинском – resono и переводится «звучу в ответ». Это связано с ее акустической отзывчивостью в пределах широкого диапазона частот, что придает музыкальному звучанию особый тембр, который характерен именно для этого материала.

Проблемы в выборе такой древесины, как резонансная
Для производства музыкальных инструментов подходит не любое дерево. Даже в пределах одной породы могут встречаться как деревья обычные, так и обладающие резонансной древесиной.

Кроме этого, до настоящего времени не существует технических средств и способов, позволяющих проводить объективную экспресс-диагностику древесины прямо на корню в качестве потенциального резонансного сырья. Также наблюдается недостаток в квалифицированных специалистах и вложений в отрасль, которая занимается производством музыкальных инструментов.

Факторы, влияющие на такие свойства древесины, как акустические
Обладает ли дерево резонансными свойствами или нет определяется генетической предрасположенностью. На акустические свойства оказывают влияние такие показатели, как:
порода дерева;
условия произрастания;
внутреннее строение;
физические характеристики.

Качество подобной древесины также зависит от таких технологических факторов, как место и время заготовки, режим сушки и хранения, условия транспортировки.

Выбор породы дерева
Наилучшим материалом, который находит применение в изготовлении дек, считается древесина березы и ели, а также клена, сосны, кедра сибирского и пихты кавказской. Наилучшие акустические особенности свойственны для ели, которая и имеет наиболее широкое применение. Это порода дерева, если сравнить ее с кедром, после усыхания улучшает свое звучание.

Учет условий произрастания
Резонансные деревья обычно произрастают в высоковозрастных насаждениях, возраст которых составляет более, чем 150 лет. Они предпочитают северные склоны гор и каменистые бедные почвы. Однако, в настоящее время установлено, что подобный материал можно найти в лесах, произрастающих на равнине и на почвах с избыточным увлажнением.

Диагностика резонансной древесины: косвенные способы
При косвенном способе диагностики используются следующие показатели:
внешний вид и состояние дерева;
цвет и структура коры;
макроструктура;
микроструктура.

Особенности внешнего вида
Резонансная ель имеет вертикальный ствол с зоной цилиндрической формы, лишенной сучков и заметных повреждений. Длина этой зоны составляет 5-6 метров. Крона дерева должна быть островершинной, узкой и симметричной. В первую очередь данные требования определяются экономическими соображениями, когда важно получить максимальный выход продукции.

Цвет и структура коры
Существуют разные мнения по поводу цвета коры. Одни мастера выбирают древесину более светлых тонов или практически белую, а другие используют древесину желтого цвета.

По поводу структуры коры резонансной ели также нет единого мнения. Согласно данным ученых В.О. Александрова и С.Н. Багаева, которые занимались отбором резонансной ели по фенотипу, то лучше выбирать формы с гладкой корой. Другой отечественный исследователь Н.А. Санкин считает, что предпочтительными являются чешуекорые ели, так как они имеют наибольшую генетическую пластичность. Румынские мастера отмечают, что кора должна состоять из округлых и вогнутых чешуек. Во Франции считается, что чешуйки должны быть небольшими и гладкими.

Макроструктура
Основным критерием при отборе резонансной древесины, который входит в стандарты разных государств, являются годичные кольца, характерными особенностями которых являются:
ширина;
равнослойность;
наличие в их составе поздней древесины.

Древесина, имеющая широкие слои, придает звучанию музыкального инструмента приглушенность, а узкие – жесткость. Что касается ширины годичных колец, то оптимальным параметром будет считаться предел от 1 до 4 мм. Древесина поздняя в составе годичных колец должна составлять 30%.

Выделяют определенные сорта резонансной древесины ели в зависимости от макроструктуры на радиальном срезе.
Струистая, для которой характерны прямые годичные слои с небольшим волнообразным сдвигом древесных волокон. Подобная древесина является эластичной и дает чистые тона. Она представляет наибольшую ценность при изготовлении дек.

Пламенистая, которая имеет красивый узор и ее структура похожа на язычки пламени.
Краснослойная, для которой характерен красный цвет поздней зоны годичного кольца. Она имеет наибольшую плотность, но ее ценность меньше, чем у двух первых сортов.

Микроструктура
При рассмотрении анатомического строения подобной древесины учитывается значение взаимопроницаемости систем клеток, которые находятся поперек и вдоль оси ствола, это соответственно сердцевинные лучи и трахеиды. Важным показателем считается наличие большого количества проницаемых пор по форме напоминающих двоеточие. Особенно это касается ранних трахеид. Именно по ним звуковые волны распространяются по всей толщине доски, проходя в поперечном и продольном направлениях.

Другие показатели
Качественную резонансную древесину можно определить по блеску. Ель, произрастающая на севере России, которая имеет шелковистый и нежный блеск, а также с хорошо проявляющимися тонкими слоями, придает звучанию серебристость и нежность. Немецкие мастера отдают предпочтение древесине с крупными и резкими блестками.

В некоторых ситуациях в качестве диагностического показателя применяется запах древесины, по которому определяется ее смолистость. Установлено, что смолистые вещества оказывают негативное воздействие на такие свойства древесины, как акустические.

Диагностика резонансной древесины: прямые способы
Для этих целей измеряются следующие показатели древесины:
плотность;
модуль упругости;
скорость звука;
амплитуда колебаний;
величина потери энергии, происходящей на внутреннее трение.

Полученные результаты измерений используются для расчета акустических свойств древесины. На следующем этапе проводится определение пригодности сырья для производства музыкальных инструментов.

Для изготовления щипковых инструментов среднего качества можно использовать отходы деревообрабатывающих предприятий, бруски и доски домов, идущих на слом, детали мебели и негодной тары.

Однако эти материалы требуют соответствующей сушки и отбора.

Для изготовления инструментов высокого и высшего качества необходимо применение редких пород, которые закупаются за рубежом.

Ель

Деки музыкальных инструментов и некоторые другие детали делают из резонансной ели.

Различные виды ели произрастают практически на всей территории России. В качестве резонансной используют ель, отобранную в основном в Архангельской и Вологодской областях. Ель северных районов нашей страны обладает лучшими физико-механическими свойствами. Одно из главных ее преимуществ —это мелкие годовые слои, которые обеспечивают высокий модуль упругости и пригодность древесины в качестве резонансной.

Резонансные бревна отбирают из общей массы заготовленных бревен на нижнем складе леспромхозов. Отобранные бревна поступают на лесопильные рамы, где их распиливают на доски толщиной 16 мм. В целях получения наибольшего выхода древесины бревна распиливают за шесть приемов. Пример раскроя бревна диаметром 0,34-0,36 м показан на рисунке.

Отсутствие сучков, смоляных карманов, свилеватости и прочих пороков — обязательное условие качественной резонансной древесины.

Древесина ели белая со слабым желтоватым оттенком. На открытом воздухе с течением времени сильно желтеет. Резонансная ель строгается и циклюется по слою очень хорошо. Срез получается чистым, глянцевитым. После шлифовки поверхность ели становится бархатистой на ощупь со слабым матовым блеском.

Пихта

В качестве резонансного материала используют кроме ели еще и пихту кавказскую. По внешнему виду и физико-механическим свойствам кавказская пихта мало отличается от ели.

Береза

Хорошо просушенная и выдержанная березовая древесина вполне пригодна для изготовления ручек грифов и клепок корпусов щипковых музыкальных инструментов. Кроме этого березовая древесина идет на изготовление фанеры, которая может служить материалом для дна гитар. Березовый шпон употребляют для отделки инструментов в чистом и крашеном виде.

Береза занимает 2/3 площади лиственных лесов нашей страны. Промышленное значение имеет береза бородавчатая и береза пушистая.

Древесина березы белого цвета с красноватым, реже желтоватым, оттенком хорошо обрабатывается режущим инструментом. При окрашивании древесина березы равномерно впитывает краситель и дает ровный тон.

Бук

Древесина бука широко применяется в музыкальной промышленности. Ручки, пятки и головки грифов, подставки, корпуса гуслей и другие детали щипковых инструментов в промышленных условиях делают из бука.

Бук произрастает в южной и восточной частях нашей страны. Буковая древесина имеет характерный рисунок (крапчатый) и розоватый цвет. Древесина бука обладает высокими физико-механическими свойствами.

Бук хорошо обрабатывается ручным инструментом и шлифуется. Его поверхность хорошо выглядит под прозрачной отделкой и удовлетворительно воспринимает красители, но сохраняет в виде полос непрокрашенные зоны (ложные ядра).

Граб

Благодаря хорошей прокрашиваемости черными красителями, высокой твердости и прочности древесину граба применяют как имитацию черного дерева в изготовлении накладок грифа, панцирей и др.

Граб произрастает в Крыму и на Кавказе, а также на Украине и в Белоруссии. Цвет древесины граба белый с сероватым оттенком. Строгается древесина граба хорошо, но в отличие от черного дерева плохо полируется.

Клен

По потребляемым количествам в производстве высококачественных щипковых инструментов клен стоит в одном ряду с резонансной елью. Кленовые корпуса гитар, домр, балалаек и т. д. дают инструментам высокое качество звучания.

Из всех видов кленов наибольшее применение имеет клен остролистный и явор, или белый клен. Эти виды кленов произрастают в Крыму и на Кавказе, а также на Украине.

Древесина клена плотная, вязкая, хорошо поддается гнутью. Текстура клена остролистного представляет собой узкие темные полосы на серо-розовом фоне. Особенно красива текстура клена явора, которая под лаковым покрытием дает перламутровые блики. При правильном окрашивании поверхности клена явора этот эффект текстуры усиливается.

Красное дерево

Такое название имеет ряд пород древесины, которые обладают красным цветом разных оттенков и интенсивности. Наиболее часто под этим названием встречается порода древесины из Центральной Америки — американское махагони. Обладая достаточно высокими механическими характеристиками, древесина махагони может быть использована в изготовлении грифов.

Радиальный распил красного дерева под прозрачной отделкой имеет прекрасный вид, но чрезвычайно неудобен в обработке. Слои древесины с чередованием 1,5-3 см идут через один «в задор». Таким образом при строгании ручным инструментом, если 1-й и 3-й слои строгаются «по слою», то 2-й и 4-й — «в задор». Нередко только строгание цинубелем с последующим усиленным шлифованием позволяет подготовить поверхность красного дерева под чистовую отделку.

Палисандр

Очень твердая и механически прочная древесина палисандра с красивой шоколадно-коричневой, бурой, фиолетовой переходящей в черноту окраской нашла применение в изготовлении накладок и ручек грифов, панцирей, а в некоторых случаях и корпусов щипковых инструментов.

Породы, объединенные под названием палисандр, произрастают в лесах Южной Америки. Палисандр хорошо обрабатывается резанием и полируется, но имея выход крупных сосудов на срезанную поверхность, так же как и красное дерево, требует перед чистовой отделкой проведения операции порозаполнения. При обработке выделяет специфический приторный запах.

Черное дерево

Так называют породы семейства эбеновых. Произрастают эти породы в Южной Индии. Из черного дерева получаются лучшие накладки и ручки грифов, а также панцири. Очень высокие физико-механические свойства древесины придают инструментам необходимую прочность, жесткость.

Увеличение веса грифа в случае применения черного дерева смещает центр тяжести инструмента в сторону грифа, что особенно ценится исполнителями-профессионалами.

Изготовленный из черного дерева панцирь после качественной полировки не дает призвуков от соскочившего со струн медиатора. Накладка грифа из черного дерева мало истирается, а кроме того лучше держит ладовые пластинки.

При всей красоте импортных пород следует предостеречь работающих с ними от заноз и попадания опилок в глаза и дыхательные пути. Многие из них содержат в древесине смолы и масла, способные вызвать раздражение слизистых оболочек или нарывы при попадании вместе с занозой под кожу. Занозы следует вытаскивать сразу и прижигать рану йодовой настойкой. При работе с электрифицированным инструментом рекомендуют надевать очки и марлевую повязку, закрывающую рот и нос.