Die
Erfindung betrifft akkustische Optimierungen bei Blech und Holzblasinstrumenten.The
The invention relates to acoustic optimization of sheet metal and woodwind instruments.
Holz-
und Blechblasinstrumente haben prinzipiell eine geschlossene Luftsäule in Röhrenform, konisch
oder zylindrisch. Das Prinzip der Klangerzeugung vereinfacht dargestellt:
die Schwingung (Longitutinalschwingung) wird mittels eines Mundstücks-Anblaskante
(Flöteninstrumente)
einfaches Blatt (Klarinetten- und Saxofoninstrumente) Doppelrohrblatt
(3) (Oboen-Fagottinstrumente),
(2) Kesselmundstück (Blechblasinstrumente)
als Schwingungsgenerator- erzeugt, durch verkürzen bzw. verlängern und überblasen
der Luftsäule
durch Klappen, Züge
und Ventile wird prinzipiell die Tonhöhe bestimmt. Die Innenwände der
dem Mundstück
direkt unmittelbar nachgesetzten Röhren sind aus Holz oder Metall,
teilweise auch Kunststoff bzw. Kautschukmaterialien (1 2, 2 3, 3 2). Sie wirken
im ersten Teil des Rohres physikalisch als Diffusor (Beispiel "S"-Bogen bei Fagottinstrumenten) (1). Ihre Form definiert sich
aber auch über
die "Bedienbarkeit
der Instrumente",
so verbindet z.B. der "S"-Bogen bei Fagottinstrumenten
durch seine "S"-Form das sich horizontal
im Mund des Spielers befindende Doppelrohrblatt (Mundstück, s.o.)
mit dem Holzkorpus des annähernd
vertikal vor den Körper
des Spielers gehaltene Instrumentenkorpus. Bereits seit den entwicklungstechnischen
Frühformen des
Fagottes (Dulcian, vermutlich seit ca. 1500 n. Ch.) wird dieses
gebogene konische Rohr sinnvollerweise aus Metall gefertigt – im Gegensatz
zu den restlichen Holzröhren
des Instrumentes ("Holzblasinstrument"), um die benötigte komplizierte
anspruchsvolle Form zu ermöglichen
(vereinzelte Versuche aus Holz führten
nicht zu sinnvoll nutzbaren Resultaten). Die Innenwände der
Metallröhren
werden (vereinfacht erklärt) überwiegend
durch Ziehen und Biegen um eine Matrix mit anschließender Verlötung oder nahtlose
Ziehverfahren erzeugt, Röhren
in Holz werden gebohrt bzw. dann konisch nachgeräumt – ein spanabtragendes Bohrverfahren
zur Erzeugung konischer Bohrungen. Die Innenflächen sind im Ergebnis in beiden
Verfahren also Oberflächenglatt,
in Einzelfällen
haben Innenbohrungen (meißt
Werkzeugtechnisch bedingt) vernachlässigbare Abstufungen (2 1) im Verlauf. Über diese
oberflächenglatten Innenoberflächen im
Inneren der Röhren
wird vom Spieler die durch das Mundstück in kontrollierte Schwingungen
versetzte Luft mit unterschiedlichem Druck geblasen. Die glatte
Innenform (Veränderungen
durch Verformung im Zusammenhang mit z.B. Beschädigungen oder sogar Verunreinigungen
wirken stark nachteilig) der luftführenden Röhren deren Weiten und Verläufe entscheiden
hauptsächlich über den
Luftdurchlaß des
Instrumentes und somit ursächlich über seine
Klangqualität.
Die in Relation zum weiteren Verlauf der Bohrung engeren Rohrbereiche
(1 2, 2 3, 3 2) je nach Instrument unterschiedlicher
Länge direkt
im Ansatz an das Mundstück
(Ausnahme Traversflöten
= zylindrisch) sind in ihren Rohrverlaufstoleranzen entscheidend für Luftdurchlaß und Klangbildung.
So sind z.B. die ca. 370 mm konisches Rohr (Verlauf ca. 4 mm auf
ca. 9 mm) der "S"-Bogen bei Fagotten
annähernd
gleich klangentscheidend wie der weitere über 2 Meter lange Holzkorpus
(konischer (Verlauf ca. 9 mm auf ca. 40 mm) des Instruments. Der
Konusverlauf, das Ausgangsmaterial (z.B. Messing oder Neusilber,
spezielle Hölzer
wie z.B. Grenadill, Ahorn – auch
Kunststoffe), die Legierung (z.B. Nickel oder Silber), die Materialdicken
und die Qualität
der Oberflächen
entscheiden also ursächlich über die
(je nach Fähigkeit
des Spielers) nutzbare Klangqualität.Wood and brass instruments have in principle a closed air column in tube form, conical or cylindrical. The principle of sound production simplified represented: the vibration (Longitutinalschwingung) by means of a mouthpiece Anblaskante (flute instruments) simple sheet (clarinet and saxophone instruments) Doppelrohrblatt ( 3 ) (Oboe bassoon instruments), ( 2 ) Kesselmundstück (brass instruments) as Schwingungsgenerator- generated, by shortening or lengthening and overblowing of the air column by flaps, trains and valves, the pitch is determined in principle. The inner walls of the mouthpiece directly directly after tubes are made of wood or metal, in some cases plastic or rubber materials ( 1 2 . 2 3 . 3 2 ). They physically act as diffusers in the first part of the pipe (example "S" bend in bassoon instruments) ( 1 ). Their shape is also defined by the "operability of the instruments", so connects the "S" bow in bassoon instruments through its "S" shape horizontally located in the mouth of the player double reed (mouthpiece, so) with the wooden body of the approximately vertically held in front of the body of the player instrument body. Already since the developmental early forms of the bassoon (Dulcian, presumably since approx. 1500 n. Ch.) This curved conical tube is usefully made of metal - in contrast to the remaining wooden tubes of the instrument ("woodwind instrument"), to the complicated complicated form required to allow (occasional experiments from wood did not lead to meaningful results). The inner walls of the metal tubes are (simplified) explained mainly by drawing and bending around a matrix with subsequent soldering or seamless drawing process produced, tubes in wood are drilled or conically cleaned - a chip-removing drilling method for producing conical holes. The inner surfaces are as a result in both methods so smooth surface, in individual cases have inner bores (mostly due to technical tool) negligible gradations ( 2 1 ) in the course. Through these smooth surface surfaces inside the tubes, the player blows the air into a controlled vibration through the mouthpiece with varying pressure. The smooth inner shape (changes due to deformation in connection with eg damage or even impurities have a strong negative effect) of the air-conducting tubes whose widths and courses mainly decide on the air passage of the instrument and thus causally on its sound quality. The narrower pipe sections in relation to the further course of the bore ( 1 2 . 2 3 . 3 2 ) depending on the instrument of different length directly in the approach to the mouthpiece (exception Travers flutes = cylindrical) are crucial in their pipe run tolerances for air passage and sound. For example, the approx. 370 mm conical tube (curve approx. 4 mm to approx. 9 mm) of the "S" bow is almost the same as that of the other 2-meter-long wooden body (tapered approx. 9 mm in the case of bassoons) 40 mm) of the instrument The cone shape, the starting material (eg brass or nickel silver, special woods such as Grenadill, maple - also plastics), the alloy (eg nickel or silver), the material thicknesses and the quality of the surfaces are the deciding factors about the usable sound quality (depending on the ability of the player).
Beschreibung der Erfindung:Description of the invention:
In
konische und/oder zylindrische Rohre aus oben beschriebenen Materialien
im Durchmesser von 1,5 mm bis 45 mm werden im luftführenden
Inneren in die zylindrischen und/oder konischen oberflächenglatten
Innenröhren
eine bestimmte Anzahl Sacklöcher
eingebracht – radial
und längs
aufgereiht (1 1, 2 2, 3 1) – welche
rund und/oder oval und/oder mehreckig und/oder kreisförmig sein können, gleichbleibend
und/oder skaliert, mit gleichen und/oder variierenden Steggrößen in gleichen und/oder
variierenden Tiefen und Winkeln. (4, 5, 6)
Durch die jeweilige Art, Größe und Anordnung
der Sacklöcher
in den luftführenden
Rohren bleibt die Strömung
durch die Oberflächenvergrößerung an
den Röhrenwänden länger anliegen
der Luftdurchsatz vergrößert sich
und der Strömungsabriss wird
minimiert. Bei gleichbleibender Luftzuführung transportiert das Instrument
mehr Schwingungen auf dem optimierten Luftstrom und es entsteht
mehr Klangvolumen sowohl im minimalen (piano und pianissimo) wie
im maximalen (forte und fortissimo) Lautstärkebereich. Die Wechsel zwischen
unterschiedlichen Lautstärken
(crescendo, decrescendo, sforzati etc.) gelingen direkter, schneller,
müheloser und
können
genauer kontrolliert werden. Durch die Ausweitung der nutzbaren
Klangtoleranzen verbessern sich kontrollierbar die Luftführung, die
Resonanzeigenschaften, die Dynamik sowie das Anspracheverhalten
und die Klangspektren der Blasinstrumente- ohne die jeweiligen spezifischen
Klangcharakteristiken negativ zu beeinflussen.In conical and / or cylindrical tubes of materials described above in the diameter of 1.5 mm to 45 mm, a certain number of blind holes are introduced in the air-conducting interior in the cylindrical and / or conical surface-smooth inner tubes - radially and longitudinally lined up ( 1 1 . 2 2 . 3 1 ) - which may be round and / or oval and / or polygonal and / or circular, constant and / or scaled, with equal and / or varying ridge sizes at equal and / or varying depths and angles. ( 4 . 5 . 6 Due to the respective type, size and arrangement of the blind holes in the air-conducting pipes, the flow remains longer due to the increase in surface area on the tube walls. The air throughput increases and the stall is minimized. With constant air supply, the instrument transports more vibrations on the optimized air flow and creates more sound volume in both the minimal (piano and pianissimo) and maximum (forte and fortissimo) volume ranges. The changes between different volumes (crescendo, decrescendo, sforzati etc.) are more direct, faster, easier and more accurate. By extending the usable sound tolerances controllably improve the air flow, the resonance characteristics, the dynamics as well as the response behavior and the sound spectra of the wind instruments - without negatively affecting the respective specific sound characteristics.
Erprobt
ist dieses bei FAGOTT-"S"-Bögen (1),
für weitere
Anwendungen laufen Vorarbeiten.This is tested on FAGOTT "S" bows ( 1 ), for further applications preliminary work is in progress.