DE19619001A1

DE19619001A1 - Mensur für Holzblasinstrumente

Info

Publication number: DE19619001A1
Application number: DE19619001A
Authority: DE
Inventors: Benedikt Eppelsheim
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1996-05-10
Publication date: 1997-11-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Mensur für ein Tonlöcher aufweisendes Holzblasinstrument nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zur Berechnung einer solchen Mensur nach dem Oberbegriff des Anspruches 35.

Der Klangkörper von Holzblasinstrumenten weist eine Hüllfläche auf, die bei Klarinetten und Querflöten im wesentlichen zylindrisch und bei Saxophonen, Oboen und Fagotten im wesentlichen konisch sich er weiternd verläuft. Das Verhältnis von Länge und Weite des Klangkör pers wird bei Blasinstrumenten als Mensur bezeichnet.

In dieser Hüllfläche sind mehrere Tonlöcher vorgesehen, mit denen die Länge der im Klangkörper schwingenden Luftsäule beeinflußt wer den kann, so daß durch Verschließen bestimmter Tonlöcher ein Ton erzeugt wird, der mehr oder weniger gut der Frequenz eines Tones auf der chromatischen Tonleiter angenähert ist. Da die Tonlöcher, bedingt auch durch die Wandstärke des Instrumentes auch eine be stimmte Bauhöhe haben, wird durch sie das bei der Tonerzeugung schwingende Luftvolumen des Klangkörpers im Vergleich zum Luftvolu men eines Klangkörpers ohne Tonlöcher vergrößert. Demgegenüber sind die zum Überblasen bestimmter Töne gebräuchlichen Oktav- oder Duo dezimöffnungen keine Tonlöcher in diesem Sinne, da ihre Abmessun gen, d. h. ihr Querschnitt, wesentlich kleiner sind als die Tonlöcher und durch sie das schwingende Luftvolumen des Klangkörpers nicht nennenswert vergrößert wird. Sie dienen dazu, die Frequenz eines Tones zu verdoppeln (Oktavierung) bzw. zu ver dreifachen (Duodezimierung).

Das schwingende Luftvolumen des Klangkörpers ohne Tonlöcher oder von Teilen davon wird nachfolgend als geometrisches Instrumenten volumen, geometrisches Korpusvolumen etc. bezeichnet, welches von der ersten Hüllfläche umfaßt wird. Demgegenüber wird als akustisch wirksames Instrumentenvolumen, akustisch wirksames Korpusvolumen etc., das im Klangkörper für die Resonanzerzeugung tatsächlich zur Verfügung stehende Luftvolumen bezeichnet, welches von einer zwei ten Hüllfläche umfaßt wird. Im allgemeinen ist das akustisch wirk same Instrumentenvolumen das um die zusätzlichen Volumina der Ton löcher vergrößerte geometrische Instrumentenvolumen.

Es sind Vorschläge bekannt geworden, mit denen die Stimmung eines Holzblasinstrumentes verbessert werden soll. So schlägt die US-PS-5 208 411 für Saxophone vor, im Bereich zwischen dem höchstgelegenen Tonloch und dem Mundstück eine ringförmige Volumenerweiterung vorzusehen, um eine exaktere Oktavierung zu erreichen. Es ist aus der US-PS-3 783 732 auch bekannt, im Bereich zwischen dem höchstgelegenen Tonloch und dem Mundstück eine stets verschlossene Luftkammer vorzusehen.

Für Klarinetten wird in DE-OS-23 33 540 oder DE-OS-29 52 329 vorge schlagen, durch eine Querschnittserweiterung oberhalb eines jeden Tonloches die Tonhöhe der in die Duodezime überblasenen Töne ge zielt zu beeinflussen und genauer einzustellen. Dem gleichen Zweck soll die in DE-AS-27 17 786 vorgeschlagene Mensur des Oberstücks einer Klarinette dienen. In einer anderen Ausführungsform schlägt diese Druckschrift zur Veränderung bestimmter Töne vor, das aku stisch wirksame Instrumentenvolumen durch geeignete Wahl der Lage und Größe der Tonlöcher auf das geometrische Instrumentenvolumen abzustimmen.

Nachteilig an all diesen Vorschlägen ist, daß sie aufwendig sind und auch nicht zu einer voll befriedigenden Oktavierung bzw. Duo dezimierung führen, das heißt daß in der Oktave bzw. Duodezime die Frequenz des überblasenen Tones nicht im Verhältnis 2 : 1 bzw. 3 : 1 zum zugeordneten Grundton steht, sondern hörbar von ihm abweicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Holzblasinstrument und ein Verfahren dafür zu schaffen, welches die Nachteile der bekannten Holzblasinstrumente nicht mehr aufweist bzw. gegenüber diesen verbessert ist. Insbesondere sollen damit ausgeglichenere akustische Verhältnisse erreicht werden, das heißt verbesserter Klang, verbesserte Ansprache mit geringerem Blaswiderstand und verbesserte Stimmung der Töne, insbesondere in der Oktave bzw. Duodezime.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt nach Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch, daß die Mensur auf das akustisch wirksame Instrumenten volumen abgestimmt ist. Mit einer solchen Abstimmung werden die In strumenteneigenschaften, im Gegensatz zu der im Stand der Technik bekannten Abstimmung der Mensur auf das geometrische Instrumenten volumen, außerordentlich verbessert. Die Mantelfläche des Instru ments wird in dem Längenabschnitt, in dem die Tonlöcher liegen, durch die erste Hüllfläche gebildet. Die zweite Hüllfläche ist dort eine imaginäre Fläche. Demgegenüber wird die Mantelfläche in dem verbleibenden, blasseitigen Instrumentenabschnitt (ohne Tonlöcher) von der zweiten Hüllfläche gebildet. Nach Anspruch 36 gelingt die Lösung der Aufgabe durch die Maßnahmen: Ermittlung des Tonlochge samtvolumens durch Zusammenzählen der zusätzlichen Volumina der be rücksichtigten Tonlöcher und Dimensionierung des Anfangsbereiches derart, daß sein korrigiertes Anfangsbereichsvolumen V_A* der Glei chung V_A* = (V_I - V_K) × (V_K + V_T)/V_K genügt, wobei V_I das gesamte Innenvolumen des Instrumentes ohne die Tonlöcher und V_K das geome trische Korpusvolumen ohne Tonlöcher ist.

Mit den Ansprüchen 2-7 werden Ausführungsformen der Hüllflächen be schrieben. Die Hüllfläche begrenzen zwar radial die geometrischen und akustisch wirksamen Volumina, wodurch aber nicht ausgeschlossen sein soll, daß diese über die entsprechenden Volumenabschnitte ein zelner Längenabschnitte des Instrumentes, z. B. Anfangsbereich, Kor pus, hinausragen. Bevorzugterweise wird vorgeschlagen, daß auch die zweite Hüllfläche rotationssymmetrisch zu einer Längsachse des In strumentes verlaufen soll. Vorteilhafterweise sind die zusätzlichen Tonlochvolumina - im Querschnitt gesehen - imaginär auf einer ge schlossenen Ringfläche um die erste Hüllfläche verteilt. Gemäß An spruch 4 wird ein stetiger Verlauf der zweiten Hüllfläche vorge schlagen, das heißt ein Verlauf entlang der Längsachse ohne sprung hafte Querschnittserweiterung; jedem Punkt auf der Längsachse ist nur ein Durchmesser der zweiten Hüllfläche zugeordnet.

Mit den Ansprüchen 8-16 wird das akustisch wirksame Instrumenten volumen weitergebildet. Die gemäß Anspruch 10 für das Tonlochge samtvolumen zu berücksichtigenden Tonlöcher sind vorzugsweise alle Tonlöcher des Instruments; zur Ermittlung des akustisch wirksamen Volumens kann jedoch eine Betrachtung eines Teils der Tonlöcher, z. B. beim Saxophon der am geraden Teil befindlichen, genügen. Das in Anspruch 12 beschriebene Verschlußelement kann eine Klappe (bei Saxophonen und Böhmflöten) und/oder die Fingerkuppe eines Spielers (bei Klarinetten, Oboen, Fagotten) sein.

Die Verhältnisse bei einem Instrument mit einem Anfangsbereich, auf dessen blasseitiges Ende ein Mundstück aufgesteckt wird und dessen anderes Ende mit einem Korpus, in dem sämtliche Tonlöcher des In strumentes vorgesehen sind, verbunden ist, sind in den Ansprüchen 17-31 beschrieben. Der Anfangsbereich bei einer Klarinette wird durch die Birne und einen Teil des Oberstückes gebildet, bei einer Flöte durch das Kopfstück, bei einem Saxophon durch den Bogen, bei einem Fagott durch das Es und bei einer Oboe von einem Teil des Oberstückes. Die erfindungsgemäße Mensur folgt im Korpusbereich der ersten, im Anfangsbereich der zweiten Hüllfläche.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 32-35 beschrieben.

Von dem in dieser Anmeldung genannten Verhältnis zur Veränderung der Anfangsmensur V_A*/V_A = V_K*/V_K, insbesondere in den Ansprüchen 16, 21, 22, 25 und 26, sind Abweichungen im Bereich von bis zu 20%, (vorteilhafterweise aber max. 10%) nach oben oder unten möglich.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den An sprüchen und der Zeichnung, in der die Erfindung beispielsweise dargestellt ist.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Alt-Saxophon in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2a ein übliches zylinderförmiges Holzblasinstrument im Längs schnitt;

Fig. 2b das Instrument nach Fig. 2a im Querschnitt;

Fig. 3a ein erfindungsgemäßes zylinderförmiges Holzblasinstrument im Längsschnitt;

Fig. 3b das Instrument nach Fig. 3a im Querschnitt;

Fig. 4a eine weitere Ausführungsform der Erfindung im Längs schnitt;

Fig. 4b die weitere Ausführungsform nach Fig. 4a im Querschnitt;

Fig. 5a ein übliches Holzblasinstrument mit einem konisch sich er weiternden Klangkörper im Längsschnitt;

Fig. 5b das Instrument nach Fig. 5a im Querschnitt;

Fig. 6a ein erfindungsgemäßes Holzblasinstrument mit einem konisch sich erweiternden Klangkörper im Längsschnitt;

Fig. 6b das Instrument nach Fig. 6a im Querschnitt;

Fig. 7a eine weitere Ausführungsform der Erfindung im Längs schnitt;

Fig. 7b eine weitere Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt;

Fig. 8 eine andere Ausführungsform eines Holzblasinstrumentes mit konisch sich erweiterndem Klangkörper;

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform eines Holzblasinstrumentes mit zylindrischem Klangkörper;

Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform für die Verbindung zwischen Anfangsbereich und Korpus bei einem Saxophon im Längs schnitt;

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform für die Verbindung zwi schen Anfangsbereich und Korpus bei einem Saxophon im Längsschnitt.

In Fig. 1 wird ein übliches Saxophon gezeigt mit einem den Bogen bildenden Anfangsbereich 1, einem Korpus 5 mit sämtlichen Tonlö chern 7, 8 und einem Schallbecher. Am blasseitigen ersten Ende des Anfangsbereichs ist ein Mundstück aufgesteckt. Das zweite Ende des Anfangsbereichs ist mit dem Korpus 5 lösbar verbunden, beispiels weise wie es in den Fig. 11 und 10 dargestellt ist. Ob die Längs achse 6 des Instrumentes geschwungen ist, wie bei dem in Fig. 1 ge zeigten Saxophon, oder gerade verläuft, wie bei einer Klarinette oder einem Sopransaxophon, ist für die nachfolgende Beschreibung ohne Belang. Der Einfachheit halber wird deshalb die Erfindung an hand einer geraden Längsachse 6 erläutert.

Die in den Fig. 2-8 schematisch dargestellten Holzblasinstru mente haben links jeweils einen Anfangsbereich 1, in dem keine Ton löcher 7, 8 vorgesehen sind und rechts ein Korpus 5, in dem die Ton löcher 7, 8 vorgesehen sind, von denen nur einige gezeigt sind. Tat sächlich (Fig. 1) weisen die Instrumente eine größere Anzahl Tonlö cher 7, 8 auf. Die Lage des ersten und letzten Tonlochs 7, 8 defi niert den Anfang und das Ende des Korpuslängenabschnittes, der bei der nachfolgend beschriebenen Berechnung berücksichtigt wird.

Theoretisch sollte die Verbindungsstelle zwischen dem Anfangsbereich und dem Korpus genau einen halben Tonlochabstand über dem ersten Tonloch, also zum blasseitige Ende des Instruments hin verschoben liegen. Aus praktischen Gründen kann die Verbindungsstelle aber etwas nach links verschoben sein, wobei sich eine Korpusverlängerung um bis zu drei Tonlochabstände noch nicht störend auswirkt. Der Anfangsbereich 1 wird demnach als derjenige Teil bezeichnet, der vom blasseitigen Ende 2 bis zum Verbindungsbereich 22 reicht.

Die Fig. 2-4 zeigen zylinderförmige Holzblasinstrumente, wie z. B. Klarinetten oder Böhmflöten. Die Fig. 5-7 zeigen Holzblasinstrumen te mit einem sich konisch erweiternden Klangkörper, wie z. B. Saxo phone, Oboen oder Fagotte.

Bei den in den Fig. 2-4 dargestellten Klarinetten bzw. Flöten setzt sich das akustisch wirksame Korpusvolumen 16, also das beim Spielen des Instrumentes schwingende Luftvolumen, aus einem geometrischen Korpusvolumen 17 und einem Tonlochgesamtvolumen zusammen. Das geo metrische Korpusvolumen 17 ist das Volumen, welches von der kreis zylindrischen Instrumentenwand im Bereich des Korpus 5 eingeschlos sen würde, wenn keine Tonlöcher 7, 8 vorgesehen wären, und wird von einer ersten Hüllfläche 9 radial begrenzt. Diese erste Hüllfläche 9 verläuft in Fig. 2 koaxial zur Längsachse 6 und hat die Form eines geraden Kreiszylinders, wie es in Fig. 2 auch durch die punktierte Linie angedeutet ist. Das Tonlochgesamtvolumen ist die Summe aller in den sogenannten Tonlochkaminen (da sie gewissermaßen wie ein Ka min radial von der ersten Hüllfläche abstehen), zwischen der Klappe 11 und der ersten Hüllfläche 9 eingeschlossenen Tonlochvolumina 10, die das schwingende Volumen des Korpus 5 vergrößern.

In Fig. 2a geht die erste Hüllfläche 9 am zweiten Ende 4, 22 des Anfangsbereichs 1 stetig in das Korpus 5 über, das heißt, daß die Korpuswand in Richtung der Längsachse 6 immer der ersten Hüllfläche 9 folgt und daß der Durchmesser der ersten Hüllfläche 9 in Richtung der Längsachse 6 gleich bleibt. Die Schnittlinie, welche sich ergibt, wenn eine Ebene, in welcher die Längsachse 6 verläuft, sich mit der ersten Hüllfläche 9 schneidet, verläuft - wenn von den Tonlöchern selbst abgesehen wird - stetig entlang der Längsachse 6. Die Querschnittsfläche 13 von Schnitten durch die erste Hüllfläche 9 (Fig. 2b) ist, wenn vom Tonlochabschnitt abgesehen wird, am gesamten Instrument gleich groß.

In Fig. 3a ist im Korpusbereich durch eine gestrichelte Linie eine zweite Hüllfläche 14 dargestellt, von der das akustisch wirksame Korpusvolumen 16 radial begrenzt ist. Das akustisch wirksame Kor pusvolumen 16 wird dadurch ermittelt, daß dem geometrischen Korpus volumen 17, also dem kreiszylindrischen Korpusvolumen, so als wären keine Tonlöcher 7, 8 am Korpus 5 vorgesehen, die Summe aller Ton lochvolumina 10 hinzugerechnet werden, so daß die zweite Hüll fläche 14 im Bereich des Korpus 5 parallel zur ersten verläuft. Die zusätzlichen Tonlochvolumina 10 sind, wie in Fig. 3b zu erkennen ist, auf einer geschlossenen Ringfläche 15 um die erste Hüllfläche 9 verteilt. Wird ein Instrument gemäß den Fig. 2-4 quer zur Längs achse 6 geschnitten, so sind die Schnittlinien der zweiten Hüllfläche 14 rund und geschlossen.

Das in Fig. 3 dargestellte Korpus 5 entspricht im wesentlichen dem Korpus 5 gemäß Fig. 2 mit den geometrischen und akustisch wirksamen Korpusvolumina 17, 16, die durch die erste und zweite Hüllfläche 9, 14 radial begrenzt werden. Die von der Instrumentenwand im An fangsbereich 1 begrenzten Volumina 18, 19 (Fig. 2a und 3a) unter scheiden sich jedoch. In Fig. 2a ist das geometrische Anfangsbe reichsvolumen 18 dargestellt, welches das um das geometrische Kor pusvolumen 17 verringerte geometrische Instrumentenvolumen, also ohne Berücksichtigung der Tonlochvolumina 10, ist. In Fig. 3a ist ein korrigiertes Anfangsbereichsvolumen 19 dargestellt, welches größer als das geometrische Anfangsbereichsvolumen 18 ist. Das kor rigierte Anfangsbereichsvolumen 19 wird entsprechend der Gleichung V_A* = (V_I - V_K) × (V_K + V_T)/V_K gewählt, wobei V_A* das korrigierte Anfangsbereichsvolumen 19, V_I das geometrische Instrumentenvolumen, V_K das geometrische Korpusvolumen 17 und V_T das Tonlochgesamtvolu men, das heißt die Summe der einzelnen Tonlochvolumina 10, ist. Das korrigierte Anfangsbereichsvolumen 19 wird so ausgelegt, daß seine Hüllfläche 20 stetig in die Hüllfläche 14 des akustisch wirksamen Korpusvolumens 16 übergeht, das heißt es wird im Vergleich zum geo metrischen Anfangsbereichsvolumen 18 vergrößert. Die zweite Hüll fläche 14, 20 verläuft über die Gesamtlänge des Instrumentes ste tig. Da die Längen des Anfangsbereichs 1 und des Korpus 5 bei den Fig. 2a und 3a gleich sind, ist der Durchmesser 21 des kreiszy lindrischen Anfangsbereichs 1 in Fig. 3a gegenüber dem entsprechen den Durchmesser 12 in Fig. 2a vergrößert. Die Schnittlinie, welche sich ergibt, wenn eine Ebene, in welcher die Längsachse 6 verläuft, sich mit der zweiten Hüllfläche 14 schneidet, verläuft stetig über die Gesamtlänge des Instrumentes, insbesondere aber im Verbindungs bereich 22 zwischen Anfangsbereich 1 und Korpus 5.

In Fig. 4 wird eine andere Lösung dargestellt, bei der der Durch messer 23 des Anfangsbereiches 1 im Vergleich zu Fig. 2 gleich bleibt. Das Anfangsbereichsvolumen 18, 24 ist bei den Fig. 2a und 4a gleich groß. Das geometrische Korpusvolumen 25 wird so ausgelegt (= korrigiertes geometrisches Korpusvolumen), daß seine Hüllfläche 14 stetig in die Hüllfläche 20 des Anfangsbereichs 1 übergeht, das heißt es wird im Vergleich zum geometrischen Korpusvolumen 17 (Fig. 2a) verkleinert. Das korrigierte geometrische Korpusvolumen 25 (Fig. 4a, b: strichpunktiert) wird aus dem akustisch wirksamen Kor pusvolumen 26 abzüglich des Tonlochgesamtvolumens berechnet. Da die Länge des Anfangsbereichs und des Korpus 5 nach Fig. 2a und 4a gleich sind, ist der Durchmesser 27 des korrigierten Korpusvolumens in Fig. 4a, b gegenüber dem entsprechenden Durchmesser 28 in Fig. 2a verkleinert. Das akustisch wirksame Korpusvolumen 26 und das An fangsbereichsvolumen 24 wird wiederum von der gemeinsamen zweiten, stetig verlaufenden Hüllfläche 14, 20 radial begrenzt. Ansonsten kann auf die Ausführungen zu den Fig. 2 und 3 verwiesen werden.

Die Verhältnisse bei den in den Fig. 5-8 gezeigten konusförmigen Instrumenten sind im wesentlichen die gleichen wie bei den zylin derförmigen Instrumenten. Darüber hinaus weisen diese Instrumente die folgenden Besonderheiten auf:
In Fig. 5 wird das geometrische Volumen von der ersten Hüllfläche 9 (punktierte Linie in Fig. 5, 6), die im wesentlichen der Mantelfläche eines geraden Kegelstumpfes entspricht, radial begrenzt. Das geometrische Instrumentenvolumen setzt sich aus dem geometrischen Anfangsbereichs- und dem geometrischen Korpusvolumen 18, 17 zusammen und berücksichtigt nicht die zusätzlichen Volumina 10 der Tonlochkamine. Von dieser ersten Hüllfläche 9 stehen die Tonlochkamine ab. In Fig. 6 ist erkennbar, daß die zweite Hüllfläche 14 (gestrichelte Linie in Fig. 6, 7) ebenfalls wie die Mantelfläche eines geraden Kegelstumpfes verläuft, allerdings mit einem größeren Öffnungswinkel α2 < α1. Werden, wie es in den Fig. 5b, 6b, 7b gezeigt ist, Schnitte durch die Längsachse 6 des Instrumentes gelegt, so verhalten sich die Querschnittsflächen innerhalb der ersten und zweiten Hüllflächen gemäß der Formel Q = k × l², wobei Q die Querschnittsfläche, k eine Konstante und l der Abstand von der imaginären, außerhalb des Instruments liegenden Konusspitze 30 ist.

Bei konusförmigen Instrumenten gemäß den Fig. 5-8 ist der An fangsbereich 1 etwas verkürzt. Die theoretische Hüllfläche wäre kegelförmig. In der Praxis ist der Anfangsbereich 1 jedoch ver kürzt, so daß dieser kegelstumpfförmig wie das Korpus 5 ausgebildet ist. Die Hüllflächen 9, 14 setzen sich jeweils aus Kegelstumpfman telflächen des Anfangsbereichs 1 und des Korpus 5 zusammen.

In Fig. 5a geht die erste Hüllfläche 9, die punktiert dargestellt ist, am zweiten Ende 4, 22 des Anfangsbereichs 1 stetig in das Kor pus 5 über. Die Schnittlinie, welche sich ergibt, wenn eine Ebene, in welcher die Längsachse 6 verläuft, sich mit der ersten Hüllflä che 9 schneidet, verläuft außerhalb der Tonlochabschnitte stetig und gegenüber der Längsachse 6 geneigt.

In Fig. 6a ist im Korpusbereich durch eine gestrichelte Linie eine zweite Hüllfläche 14 dargestellt, von der das akustisch wirksame Korpusvolumen 16 radial begrenzt ist. Die zusätzlichen Tonlochvolumina 10 sind, wie in Fig. 6b zu erkennen ist, auf einer geschlossenen Ringfläche 15 um die erste Hüllfläche 9 verteilt.

Bei den in den Fig. 5-8 dargestellten Ausführungsformen kann das akustisch wirksame Korpusvolumen 16, welches sich aus dem Tonloch gesamtvolumen und dem geometrischen Korpusvolumen 17 zusammensetzt, auf mehrere Arten berechnet werden. Einmal derart, daß die zweite Hüllfläche 14 des akustisch wirksamen Korpusvolumens eine imaginäre Spitze 30 hat, die im gleichen Punkt auf der Längsachse 6 liegt wie die imaginäre Spitze 30 des Kegelstumpfes des geometrischen Korpus-Tolumens 17. Diese Variante ist bezüglich der Aufgabenstellung am genauesten und führt zu ein Vergrößerung des Öffnungswinkels (α2 < α1) des Kegelstumpfes. Sie ist in Fig. 6a und 7a erkennbar. Unter Inkaufnahme eines geringfügigen Fehlers kann das Volumen 10 der Tonlöcher 7, 8 jedoch auch gleichmäßig über die Länge verteilt dem geometrischen Korpusvolumen zugerechnet werden, so daß die Hüllflä che 14 des akustisch wirksamen Korpusvolumens 16 parallel zur ersten Hüllfläche 9 des geometrischen Korpusvolumens 17 verläuft.

Das in Fig. 6 dargestellte Korpus 5 entspricht im wesentlichen dem Korpus 5 gemäß Fig. 5 mit den geometrischen und akustisch wirksamen Korpusvolumina 17, 16, die durch die erste und zweite Hüllfläche 9, 14 radial begrenzt werden. Die von der Instrumentenwand im An fangsbereich 1 begrenzten Volumina gemäß den Fig. 5a und 6a un terscheiden sich jedoch. In Fig. 5a ist das geometrische Anfangs bereichsvolumen 18 dargestellt, welches das um das geometrische Korpusvolumen 17 verringerte geometrische Instrumentenvolumen, also ohne Berücksichtigung der Tonlochvolumina, ist. In Fig. 6a ist ein korrigiertes Anfangsbereichsvolumen 19 dargestellt, welches größer als das geometrische Anfangsbereichsvolumen 18 ist. Das korrigierte Anfangsbereichsvolumen 19 wird entsprechend der Gleichung V_A* = (V_I - V_K) × (V_K + V_T)/V_K gewählt, wobei V_I das geometrische Instrumenten volumen, V_K das geometrische Korpusvolumen und V_T das Tonlochge samtvolumen, das heißt die Summe der einzelnen Tonlochvolumina 10 ist. Das korrigierte Anfangsbereichsvolumen 19 wird so ausgelegt, daß seine Hüllfläche 20 stetig in die Hüllfläche 14 des akustisch wirksamen Korpusvolumens 16 übergeht, das heißt es wird im Ver gleich zum geometrischen Anfangsbereichsvolumen 18 vergrößert. Die zweite Hüllfläche 14, 20 verläuft also über die Gesamtlänge des In strumentes stetig.

Da die Länge des Anfangsbereichs 1 und des Korpus 5 bei den Fig. 5a und 6a gleich ist, sind die Durchmesser 31, 32 des Anfangsbe reichs 1 in Fig. 6a, die den gleichen Abstand von der imaginären Kegelspitze haben wie die entsprechenden Durchmesser 33, 34 in Fig. 5a, gegenüber den letzteren vergrößert. Die Durchmesservergrößerun gen am ersten und zweiten Ende 2, 4 des Anfangsbereichs 1 sind leicht aus den bekannten Formeln für gerade Kegelstümpfe ermittel bar.

Die Schnittlinie, welche sich ergibt, wenn eine Ebene, in welcher die Längsachse 6 verläuft, sich mit der zweiten Hüllfläche 14 schneidet, verläuft stetig über die Gesamtlänge des Instrumentes, insbesondere aber im Verbindungsbereich 22 zwischen Anfangsbereich 1 und Korpus 5.

In Fig. 7a wird eine andere Lösung gezeigt, bei der die Form des Anfangsbereichs 1 im Vergleich zu Fig. 5a gleich bleibt. Das An fangsbereichsvolumen 18, 24 ist bei den Fig. 5a und 7a gleich groß. Das geometrische Korpusvolumen 25 wird so ausgelegt (= korrigiertes geometrisches Korpusvolumen), daß seine Hüllfläche 14 stetig in die Hüllfläche 20 des Anfangsbereichs 1 übergeht, das heißt es wird im Vergleich zum geometrischen Korpusvolumen 17 (Fig. 2a) verkleinert. Das korrigierte geometrische Korpusvolumen 25 (Fig. 7a, b: strich punktiert) wird aus dem akustisch wirksamen Korpusvolumen 26 abzüg lich des Tonlochgesamtvolumens berechnet. Es ist kleiner als das geometrische Korpusvolumen 17 in Fig. 5. Ansonsten gelten die Aus führungen zu den Fig. 5 und 6 entsprechend.

Im Gegensatz zu den in den Fig. 5a, 6a und 7a dargestellten In strumente, kann das Instrument im Verbindungsbereich auch einen Durchmessersprung machen, wie es Fig. 8 zeigt.

Im Gegensatz zu den in den Fig. 5a, 6a und 7a dargestellten Instrumenten kann das Instrument im Verbindungsbereich auch einen Durchmessersprung machen, wie es Fig. 8 zeigt.

Anders als in den bisher gezeigten Ausführungen können die zusätzlichen Tonlochvolumina auch gemäß Fig. 9 nicht stetig, sondern für jedes Tonloch (7, 8) einzeln dem geometrischen Instrumentenvolumen zugeschlagen werden; als Begrenzung des akustischen Korpusvolumens ergibt sich dann kein Zylinder bzw. Konus, sondern ein Rotationskörper mit einer in Längsrichtung wellenförmigen Schnittlinie (36). Der Bauch dieser imaginären Wellen liegt jeweils um die Tonlochachse (34). Im Anfangsbereich (1) ohne Tonlöcher folgt die Mensur dann um gedachte Tonlochachsen (35) dieser Wellenform und bildet so einen welligen Anfangsbereich (37) mit einem vergrößerten Volumen wie bei den übrigen Ausführungsformen.

Der Übergang zwischen der Hüllfläche 9 des Korpus 5 zur Hüllfläche 20 des Anfangsbereichs 1 kann im Verbindungsbereich 22, wie es Fig. 10 zeigt, zylindrisch verlaufen, oder, wie es Fig. 11 zeigt, sich in Richtung des Mundstückes 3 sprunghaft vergrößern, so daß der Durchmesserunterschied zwischen Bogen und Korpus 5 im Ver bindungsbereich ausgeglichen wird. Der Übergang von der weiteren Bogen- in die engere Korpusmensur kann also als Stufe und/oder zylindrischer Abschnitt ausgebildet sein.

Abweichungen vom oben genannten theoretisch korrekten Verhältnis V_A*/V_A = V_K*/V_K um bis zu 20% führen immer noch zu brauchbaren Ergebnissen. Wie es an sich bekannt ist, müssen zur Stabilisierung der hohen Lagen am ersten Ende 2 des Bogens Korrekturen am rechnerisch ermittelten Konus vorgenommen werden. Die in den Figuren gezeigten Größenverhältnisse sind in der schematischen Darstellung übertrieben dargestellt. Tatsächlich haben die erste und zweite Hüllfläche keinen so großen Abstand voneinander.

Beispiel 1 für eine Dimensionierung eines Alt-Saxophons

Die üblichen Dimensionierungsdaten für ein Alt-Saxophon sind bekannt. Das geometrische Instrumentenvolumen V_I beträgt ca. 525420 mm³, das geometrische Korpusvolumen V_K (gerader Teil ohne Becher und unterem Bogen) beträgt ca. 457660 mm³ und das geometrische Bogenvolumen V_B ca. 67760 mm³. Aus dem geometrischen Korpusvolumen V_K wird durch Addition der überschlägig abgemessenen Einzelvolumina der Tonlochkamine (hier 20940 mm³) das akustisch wirksame Gesamtvolumen des Korpus V_K* (478600 mm³) berechnet. Werden diese Werte in die Gleichung V_A* = V_A × V_K*/V_K eingesetzt, so ergibt sich als korrigiertes V_A* Anfangsbereichsvolumen ca. 70860 mm³.

Da die Länge des Instruments von dieser Berechnungsart unberührt bleibt, kann daraus auch direkt der Radius am Ende des Bogens ermittelt werden: r = [3 × V_A*/(l × π)]^0.5. Bei einer Länge l (Bogen + Spitze) von 449 mm ergibt sich ein Innendurchmesser von 24.5 mm am Ende und von 13.6 mm am Anfang des Bogens (bei l = 249 mm ab Konusspitze).

Beispiel 2 für ein Holzblasinstrument mit zylindrischer Innenbohrung

Zunächst wird das akustisch wirksame Korpusvolumen aus dem geome trischen Korpusvolumen und den Tonlochvolumina berechnet. Daraus ergibt sich ein akustisch wirksamer Durchmesser dadurch, daß das akustisch wirksame Korpusvolumen durch die Länge des Korpus geteilt wird. Der Durchmesser des Anfangsbereiches wird dann dermaßen ge wählt, daß er gleich groß ist wie der akustisch wirksame Korpus durchmesser.

Claims

1. Mensur für ein Tonlöcher (7, 8) aufweisendes Holzblasinstrument mit einer ersten Hüllfläche (9), die ein geometrisches Instrumen tenvolumen umfaßt, und mit einer zweiten Hüllfläche (14, 20), die ein von dem geometrischen Instrumentenvolumen abweichendes, akustisch wirksames Instrumentenvolumen umfaßt, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mensur auf das akustisch wirksame Instru mentenvolumen abgestimmt ist.

2. Mensur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hüllfläche (9) das geometrische Instrumentenvolumen und die zweite Hüllfläche (14, 20) das akustisch wirksame Instrumentenvolumen ra dial begrenzt.

3. Mensur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder zweite Hüllfläche (9, 14, 20) rotationssymmetrisch zu einer Längsachse (6) des Instrumentes sind.

4. Mensur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Hüllfläche (14, 20) stetig über der Längsachse (6) des Instrumentes verläuft.

5. Mensur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder zweite Hüllfläche (9, 14, 20) ganz oder teilweise von den Mantelflächen eines Kegels, Kegelstumpfes, und/oder Zylinders gebildet sind.

6. Mensur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste und zweite Hüllfläche (9, 14, 20) über einen gleich langen Längenabschnitt des Instrumen tes erstrecken.

7. Mensur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Längenabschnitt kleiner als die Ge samtlänge des Instrumentes ist.

8. Mensur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das akustisch wirksame Instrumentenvo lumen größer ist als das geometrische Instrumentenvolumen.

9. Mensur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das akustisch wirksame Instrumentenvo lumen sich aus dem geometrischen Instrumentenvolumen und einem Ton lochgesamtvolumen zusammensetzt.

10. Mensur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ton lochgesamtvolumen aus dem Volumen (10) von mindestens einem Tonloch (7, 8) und maximal allen Tonlöchern besteht.

11. Mensur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ton lochgesamtvolumen aus dem Volumen (10) der in dem geraden Teil des Instrumentes angeordneten Tonlöcher (7, 8) besteht.

12. Mensur nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, daß das Volumen (10) jeweils eines Tonlochs (7, 8) zwi schen seinem Verschlußelement (11) und der ersten Hüllfläche (9) eingeschlossen ist.

13. Mensur nach einem oder mehreren der Ansprüche 9-12, dadurch ge kennzeichnet, daß das Tonlochgesamtvolumen dem geometrischen In strumentenvolumen auf der Gesamtlänge, vorzugsweise gleichmäßig zu gerechnet ist.

14. Mensur nach einem oder mehreren der Ansprüche 9-12, dadurch ge kennzeichnet, daß das Tonlochgesamtvolumen nur in einem Längenab schnitt des Instrumentes, der kleiner als dessen Gesamtlänge ist, dem geometrischen Instrumentenvolumen zugerechnet ist.

15. Mensur nach einem oder mehreren der Ansprüche 9-12, dadurch ge kennzeichnet, daß das Volumen (10) jedes einzelnen Tonlochs (7, 8) bzw. von Gruppen von Tonlöchern (7, 8) nur demjenigen Längenab schnitt des geometrischen Instrumentenvolumens zugerechnet ist, in dem es bzw. sie liegt/liegen.

16. Mensur nach einem oder mehreren der Ansprüche 9-15, dadurch ge kennzeichnet, daß das Tonlochgesamtvolumen dem geometrischen In strumentenvolumen so zugerechnet ist, daß die Länge der jeweils an einem Tonloch (7, 8) schwingenden Luftsäule in dem akustisch wirksa men Instrumentenvolumen in etwa gleich groß ist wie in dem geome trischen Instrumentenvolumen.

17. Mensur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument einen ein geometrisches Anfangsbereichsvolumen (18) aufweisenden Anfangsbereich (1) und einen ein geometrisches und ein akustisch wirksames Korpusvolumen (17, 16) umfassendes Korpus (5) aufweist, wobei der Anfangsbereich (1) ein blasseitiges erstes Ende (2) und ein zweites Ende (4, 22), aufweist, an welches sich das Korpus (5) anschließt, in dem sämtliche Tonlöcher (7, 8) des Instrumentes vorgesehen sind.

18. Mensur nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hüllfläche (9) das geometrische Anfangsbereichsvolumen (18) und die zweite Hüllfläche (14) das akustisch wirksame Korpusvolumen (16) im Bereich des Korpus (5) umfaßt.

19. Mensur nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsbereich (1) so ausgelegt ist, daß seine Hüllfläche (20) stetig in die zweite Hüllfläche (14) des akustisch wirksamen Kor pusvolumens (16) übergeht.

20. Mensur nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Korpus so ausgelegt ist, daß die Hüllfläche (14) des akustisch wirksamen Korpusvolumens (16) stetig in die Hüllfläche (20) des geometrischen Anfangsbereichsvolumens (18) übergeht.

21. Mensur nach einem oder mehreren der Ansprüche 17-20, dadurch gekennzeichnet, daß das akustisch wirksame Korpusvolumen (16) grö ßer ist als das geometrische Korpusvolumen (17).

22. Mensur nach einem oder mehreren der Ansprüche 17-19 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsbereich (1) ein korrigiertes Anfangsbereichsvolumen (19) umfaßt, welches von der zweiten Hüll fläche (14) umgeben ist und größer als das geometrische Anfangsbe reichsvolumen (18) ist, wobei das geometrische Anfangsbereichsvolu men (18) in etwa das um das geometrische Korpusvolumen verringerte geometrische Instrumentenvolumen ist.

23. Mensur nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das korri gierte Anfangsbereichsvolumen (19) so groß ist, daß das Verhältnis V_A*/V_A in etwa gleich groß ist wie das Verhältnis V_K*/V_K, wobei V_A* das korrigierte Anfangsbereichsvolumen (19), V_A das geometrische Anfangsbereichsvolumen (18), V_K das geometrische Korpusvolumen (17) und V_K* das akustisch wirksame Korpusvolumen (16) ist.

24. Mensur nach Anspruch 18 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das akustisch wirksame Korpusvolumen (16) in etwa das um das geome trische Anfangsbereichsvolumen (18) verringerte Instrumentenvolumen ist.

25. Mensur nach einem oder mehreren der Ansprüche 17-24, dadurch gekennzeichnet, daß das akustisch wirksame Korpusvolumen (16) sich aus dem geometrischen Korpusvolumen (17) und dem Tonlochgesamtvolu men zusammensetzt.

26. Mensur nach einem oder mehreren der Ansprüche 17-24, dadurch gekennzeichnet, daß das Korpus (5) entlang der Längsachse (6) in gleich lange Abschnitte aufgeteilt ist und dem in jedem Abschnitt liegenden Anteil des geometrischen Korpusvolumens (17), das Volumen der darin liegenden Tonlöcher (7, 8) zugerechnet ist.

27. Mensur nach einem oder mehreren der Ansprüche 22-24, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenabschnitte des geometrischen und des akustisch wirksamen Korpusvolumens (16, 17) in etwa gleich lang sind und die Längen des geometrischen und des korrigierten Anfangsbe reichsvolumens (18, 19) in etwa gleich lang sind.

28. Mensur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen des geometrischen und aku stisch wirksamen Instrumentenvolumens in etwa gleich lang sind.

29. Mensur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (6) gerade und/oder bo genförmig ist.

30. Mensur nach einem oder mehreren der Ansprüche 9-29, dadurch ge kennzeichnet, daß die tonerzeugende Luftsäule des Instrumentes in dem Längenabschnitt, in dem das Tonlochgesamtvolumen dem geometri schen Instrumentenvolumen zugerechnet ist, radial im wesentlichen von der ersten Hüllfläche (9) begrenzt ist und in dem verbleibenden Längenabschnitt radial von der zweiten Hüllfläche (14, 20).

31. Mensur nach einem oder mehreren der Ansprüche 17-29, dadurch gekennzeichnet, daß die tonerzeugende Luftsäule des Instrumentes radial im Anfangsbereich (1) von der zweiten Hüllfläche (14, 20) und im Korpusbereich im wesentlichen von der ersten Hüllfläche (9) begrenzt ist.

32. Anfangsbereich (1) und/oder Korpus (5) eines Holzblasinstrumen tes mit einer Mensur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.

33. Holzblasinstrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Korpus (5) und der An fangsbereich (1) lösbar verbindbare oder fest miteinander verbun dene Teile sind.

34. Mensur nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die lös bare Verbindung ein zylinderförmiges Übergangsstück umfaßt und daß sich der Querschnitt im Anfangsbereich (1) im Anschluß an das Über gangsstück oder bereits im Übergangsstück vergrößert.

35. Verfahren zur Berechnung einer Mensur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Schritten:
Ermittlung des geometrischen Innenvolumens V_I des gesamten Instru mentes ohne die Tonlöcher (7, 8);
Ermittlung des geometrischen Korpusvolumens V_K ohne Tonlöcher (7, 8), gekennzeichnet durch die Schritte,
Ermittlung des Tonlochgesamtvolumens V_T durch Addition der einzel nen Volumina (10) der berücksichtigten Tonlöcher (7, 8) und Dimen sionierung des Anfangsbereiches (1) derart, daß sein korrigiertes Anfangsbereichsvolumen V_A* der Gleichung V_A* = (V_I - V_K) × (V_K + V_T)/V_K genügt.