Kompendium wiedzy

Dzwon jest przedmiotem łączącym w sobie trzy funkcje: muzyczną, sygnalizacyjną i estetyczną.

Przekrój dzwonu nazywamy mianem profilu. W zależności od przeznaczenia wyróżniamy trzy różne profile:

1. Molowy, klasyczny, wybrzmiewający poważnie – najczęściej spotykany w przypadku dzwonów kościelnych. Ma on standardowo przyjęty wygląd, kształtujący się od epoki średniowiecza. Jego głównym wyznacznikiem jest alikwot zwany tercją małą.
2. Durowy, o radosnym wybrzmieniu, mało rozpowszechniony. Dzwony wykonane w tym profilu mają nietypowy wygląd – są wydłużone lub mocno rozszerzone ku dołowi, mają bardzo charakterystyczną, miłą dla ucha barwę dźwięku, stanowią ciekawe uzupełnienie dzwonów w profilu molowym.
3. Carillonowy, stworzony stricte dla zestawów dzwonów strojonych. Jest mocno ścięty w dolnej części, zazwyczaj występuje w wariancie molowym. Dzwony wykonane w tym profilu mają początkowo nieco grubsze ścianki, dzięki czemu można je perfekcyjnie dostrajać.

Profile dzwonowe dzieli się na tzw. wykonania. Wykonanie to stosunek rozmiaru dzwonu do jego wagi i tonu uderzeniowego. Im dzwon ma cieńszą ściankę w punkcie uderzeniowym w stosunku do średnicy, tym profil jest lżejszy. Wyróżniamy trzy profile główne: lekki, średni i ciężki. Można z nich wyróżnić jeszcze warianty skrajne – bardzo lekki i bardzo ciężki, jednak są one niezmiernie rzadko używane. Współcześnie najczęściej stosuje się profil średni, gdyż ma bardzo dobry stosunek siły dźwięku do masy i rozmiaru. Jednak w niektórych krajach preferuje się profile lżejsze (np. Francja, Włochy), bądź cięższe (Niemcy). W Polsce najlepiej przyjął się właśnie profil średni.

Najważniejszym wyznacznikiem jakości dzwonu jest jego dźwięk. Składają się na niego tony poboczne, czyli tzw. alikwoty. Jeden dzwon potrafi wydawać z siebie nawet 50 dźwięków jednocześnie, z czego ton uderzeniowy stanowi wrażenie odsłuchowe powstałe z wymieszania się ich wszystkich. Co ciekawe, ton uderzeniowy jest jedynie interpretacją naszego mózgu, co czyni go tonem niemierzalnym – jego wysokość określa się na podstawie innego, podstawowego tonu.

Na ton współczesnego dzwonu składa się wiele alikwotów, w tym:

1. oktawa dolna
2. pryma
3. tercja
4. kwinta
5. oktawa górna
6. decyma
7. duodecyma
8. oktawa nominalna itd.

Każdy z tych tonów bierze czynny udział w tworzeniu charakteru brzmienia dzwonu. Część z nich (oktawa górna i dolna, pryma, tercja, kwinta) kwalifikuje się do strojenia. Poza zestrojeniem alikwotów ważną kwestią jest płynność dźwięku, czyli brak zawibrowań. Niemniej istotnym aspektem jest długość wydźwięku instrumentu – im dzwon dłużej brzmi, tym jest lepszej jakości. Standardy wybrzmienia oblicza się na podstawie stosunku średnicy dzwonu do czasu wybrzmienia.

Wg wzorcowego schematu budowy dzwon posiada: koronę, płytę, hełm, górną krawędź, szyję, płaszcz, karby, kryzę, której wnętrze jest określane mianem pierścienia odsercowego, oraz krawędź dolną. W zależności od konkretnego profilu i estetyki wykończenia elementy te przybierają różne postacie bądź proporcje.

KORONA jest elementem technicznym, służącym do mocowania dzwonu do jarzma. Wyróżniamy trzy główne typy koron: klasyczną – ramienną, krążkową i płytową. Każdy z tych rodzajów koron charakteryzuje się innym rodzajem łączenia z okuciem. Tuż pod koroną znajduje się PŁYTA, czyli płaska powierzchnia na szczycie kielicha dzwonu, z której wyrasta korona. Płyta uniesiona jest nieco ponad HEŁM, który stanowi łagodne, obłe przejście z przewężonej płyty do szerszej szyi. SZYJA jest krótkim, niemal pionowym elementem klosza dzwonu. Zazwyczaj umieszcza się na niej ornamenty, czasem inskrypcje. Szyja jest pierwszym elementem dźwiękotwórczym. Obszar dzwonu poniżej szyi to PŁASZCZ. Cały obszar płaszcza odpowiada za wytwarzanie dźwięku. Na płaszczu umieszcza się różne elementy dekoracyjne. Na górnej i dolnej części płaszcza zazwyczaj umieszcza się karby. KARB, zwany przez niektórych wałkiem, jest ozdobnym uwypukleniem, o przekroju połowy koła, niekiedy kwadratu czy trójkąta. Jest wiele ozdobnych wersji karbów, również ich liczba i rozmieszczenie są różne. Częścią wydzieloną niejednokrotnie przez dolny karb jest KRYZA. Stanowi ona pionizację, określającą w przekroju najgrubszą część dzwonu. Przybiera nieraz postać obłą, niekiedy jednak ludwisarze wybierają jej kanciastą wersję. Wewnętrznym odpowiednikiem kryzy jest PIERŚCIEŃ, w który bije serce. Ponieważ jest elementem narażonym na bezpośrednie  uderzenia, podlega z czasem zużyciu.. Dzwon zakańcza KRAWĘDŹ DOLNA, będąca najcieńszym punktem dzwonu. Zakończona jest ostro.

Aby dzwon mógł pełnić swoją funkcję, potrzebuje odpowiedniego osprzętu. Składa się na niego jarzmo z cybantami i ułożyskowaniem, serce, napęd oraz konstrukcja, na której sadowi się dzwon.

JARZMO (oś, okucie, zawieszenie, wieszak) to pozioma belka, do której przymocowany jest dzwon. Zazwyczaj wykonuje się je z metalu, tradycyjnie z drewna. Rozróżnia się dwa podstawowe typy jarzm – proste, które są jednocześnie najstarszym rozwiązaniem konstrukcyjnym służącym do kołysania dzwonem, oraz łamane – powstałe w celu ułatwienia dzwonienia oraz minimalizacji sił działających na wieżę. Jarzmo proste zapewnia dzwonowi znakomite warunki akustyczne oraz odciąża jego koronę, poprzez zmniejszenie sił skrętnych oddziałujących na tę delikatną część dzwonu. Równocześnie dzwon zawieszony na jarzmie prostym posiada optymalną dynamikę, a zasięg jego słyszalności jest możliwie największy przy zachowaniu odpowiednich parametrów pracy. Jednakże, generuje ono duże siły oddziałujące na konstrukcję dzwonnicy. Problem ten eliminuje jarzmo łamane (wykorbione), które poprzez przeniesienie środka ciężkości do ok. 1/3 wysokości instrumentu, przez co część dzwonu z okuciem znajdująca się nad linią łożyskowania staje się niejako przeciwwagą. Dzwon wówczas zwalnia oraz bije nieco ciszej. W konsekwencji jego dźwięk jest mniej żywy, ale jednocześnie siły dynamiczne mogące zagrozić stabilności obiektu, gdzie dzwon jest zawieszony, znacząco maleją. Odpowiednio wykorbione jarzmo zapewnia dobrą jakość dźwięku, natomiast przełamane daje wrażenie ociężałości bicia. Z powodu charakteru budowy zawieszenia, belka pozioma jarzma oraz korona dzwonu narażone są w większym stopniu na uszkodzenie, w porównaniu z osią prostą. CYBANTY są metalowymi klamrami bądź taśmami, mocującymi dzwon przez koronę do jarzma. Czasem przybierają formę haków. W przypadku dzwonów bezkoronowych funkcję cybantów przejmują śruby. W przypadku problemów z wypoziomowaniem naturalnym dzwonu stosuje się przeciwwagę czyli obciążnik zamontowany na dźwigni z przeciwnej do przechyłu strony jarzma. Na dwóch końcach jarzma, na czopy nabite są ŁOŻYSKA toczne bądź zębate, pozwalające na wprawienie dzwonu w ruch. Zdarza się również w starszych rozwiązaniach spotkać jarzma posadowione na panewkach.

• 

• 

Wewnątrz standardowego dzwonu kołysanego wisi SERCE, czyli bijak pobudzający poprzez uderzenia kielich do drgań. Najczęściej serce składa się z łopatki bądź ucha, trzonu, kuli i ogona. Mocowane jest wewnątrz dzwonu za pomocą pasa skórzanego z metalową opaską zabezpieczającą, przechodzącego przez tuleję w tzw. widełkach bądź żelazne ucho, wtopione w dno dzwonu. Wyróżniamy dwa główne rodzaje serc – klasyczne oraz z przeciwwagą, w którym ponad osią załamania znajduje się dodatkowy obciążnik, zmieniający częstotliwość drgań tego elementu.

• 

• 

• 

Dzwony można wprawiać w ruch siłą ludzkich mięśni lub za pomocą silnika elektrycznego.

Najczęstszym sposobem wprawiania dzwonu w ruch siłą człowieka jest napęd ręczny, polegający na ciągnięciu przez dzwonnika sznura połączonego z jarzmem dzwonu za pomocą ramienia na sznur bądź koła zamachowego. Dzwonnik wtedy stoi poniżej dzwonu. Drugą, rzadziej spotykaną metodą jest napęd nożny. W tym wypadku dzwonnik naciska nogą na platformę przymocowaną do zawieszenia dzwonu. Tak więc dzwonnik znajduje się wówczas powyżej dzwonu.

Drugim wariantem wprowadzania dzwonu w ruch jest użycie napędu opartego o silnik elektryczny. Napędy tego typu przybierały na przestrzeni lat przeróżne formy: począwszy od korbowodu, przez napęd oparty o silnik łańcuchowy i koło zamachowe aż do silnika liniowego; spotkać można również napędy wykorzystujące solenoid ciągnący. Napęd korbowodowy polega na sztywnym połączeniu jarzma dzwonu z przekładnią silnika opartą na systemie kół zakończonym korbą. Wraz z ruchem korby dzwon ciągnięty jest w jedną i w drugą stronę. Ze względu na prymitywny charakter napędu oraz mało delikatną pracę system ten zyskał miano „szarpaka”. Znacznie bardziej zaawansowanym przykładem wykorzystania silnika rotacyjnego do napędu dzwonu jest napęd oparty o koło zamachowe i łańcuch bądź pas klinowy, łączący koło z silnikiem. Nowoczesne napędy tego rodzaju są w stanie w bardzo precyzyjny sposób poruszać dzwonem, w obie strony, oraz posiadają możliwość hamowania dzwonu po zadanym czasie dzwonienia. Starsze typy mają charakter jednostronny. Bardzo ważnym momentem w historii elektroniki dzwonowej było wprowadzenie silnika liniowego do napędzania dzwonu. W przeciwieństwie do wcześniej wspomnianych typów napędu silnik liniowy nie wymaga fizycznego połączenia z jarzmem dzwonu, ponieważ oddziałuje samym polem elektromagnetycznym na bieżnię, czyli płytę przymocowaną do jarzma dzwonu na odpowiednim wysięgu. Silnik jest mało awaryjny, wodoszczelny, niewymagający smarowania. Dzięki przestrzeni powietrznej między bieżnią a induktorem dzwonem można bez przeszkód dzwonić ręcznie, przez co system ten jest chętnie wybierany do rozwiązań hybrydowych (gdy chcemy dzwonić i ręcznie, i automatycznie). Podobnie jak w przypadku napędu łańcuchowego, silnik liniowy działa dwustronnie oraz ma możliwość wyhamowywania dzwonu. Napęd oparty o solenoid ciągnący również oparty jest o działanie pola elektromagnetycznego, ciągnącego tym razem stalowy walec w dół. W tym rozwiązaniu cewka poprowadzona jest wewnątrz większego walca, przez którego otwór przebiega mniejszy i dłuższy, na górze którego zakotwiczony jest stalowy drut, łączący jarzmo dzwonu z napędem. Ze względu na swoją budowę, solenoid przystosowany jest do pracy jednostronnej. Posiada możliwość wyhamowywania dzwonu.

Wartym omówienia elementem wyposażenia dzwonnicy jest konstrukcja nośna pod dzwony. W Polsce spotkać można najczęściej konstrukcje stalowe. Wykonuje się je z odpowiednich kształtowników i łączy metodą spawania bądź poprzez skręcanie. Ponieważ stal ma tendencje do przenoszenia drgań na ściany dzwonnicy, należy w przypadku tego typu konstrukcje amortyzować za pomocą gumowych wibroizolatorów. Konstrukcja wibroizolowana nie może posiadać żadnego innego punktu styczności z podstawą poza odpowiednimi podstawami gumowymi. Czasem, niektóre rozwiązania konstrukcyjne zastane na wieży nie wymagają wykonywania pełnej konstrukcji wsporczej pod dzwony. Wówczas wykonuje się jedynie stalową nadbudowę nad taki szkielet i sadowi go na gumach w kilku punktach.