Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Strömungsmechanisches "Update" eines historischen Musikinstruments

03.04.2007
Neu entwickelter S-Bogen vereinfacht das Fagottspielen und verbessert den Klang

Die Geschichte begann recht banal. Roger Grundmann, Professor für Thermofluiddynamik und Angewandte Aerodynamik am Institut für Luft- und Raumfahrttechnik der TU Dresden, beschloss, Fagott spielen zu lernen. Dessen tiefe Töne hatten ihn schon als Kind fasziniert. Von den beiden mit seinem neuen Instrument gelieferten Anblasrohren (nach ihrer Form werden sie "S-Bögen" genannt) schien einer nicht gut zu funktionieren. Roger Grundmann besah sich das Rohr, bog beherzt daran herum. Na bitte, das klang schon viel besser.

Das Interesse des Strömungsmechanikers war geweckt. Wie beeinflussen eigentlich die charakteristischen Krümmungen des S-Bogens den Schalldruck, die Klangfarben des Instruments? Was Grundmann im Labor maß, war ernüchternd. Der so genannte Reibungsbeiwert der S-Bögen und damit der resultierende Anblasdruck eines klassischen Fagotts ist vergleichsweise hoch. Die mehrfache Krümmung, die dem S-Bogen den Namen gibt, sorgt für ungewollte Luftverwirbelungen und Zentrifugalkräfte - und damit bei Bläsern viel zu oft für einen roten Kopf. Anfängern wie Roger Grundmann, aber auch älteren Berufsmusikern fällt es dadurch schwer, dem Instrument bestimmte Töne zu entlocken.

Gemeinsam mit professionellen Fagottisten entwickelte Roger Grundmann den S-Bogen nach strömungsmechanischen Gesichtspunkten weiter. Der Krümmungspunkt wanderte etwas nach hinten, der Radius wurde kleiner. Der Reibungsbeiwert konnte so um 30 Prozent verringert werden. Ein namhafter Blasinstrumentenbauer interessierte sich für das Rohr und ließ sich für die Herstellung gewinnen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft bezuschusste das Projekt und finanzierte einen Musikinstrumentenprüfstand, an dem Klangfarben untersucht und das Ein- und Ausschwingverhalten des Instruments gemessen werden können. Und die Technische Universität Dresden hat ein Patent auf den neuen S-Bogen erhalten.

... mehr zu:
»Luft- und Raumfahrt »S-Bogen

Überraschenderweise waren es die Musiker selbst, die zuerst misstrauisch waren. "Profimusiker ändern nicht von heute auf morgen ihre Spieltechnik. Obwohl das Instrument genauso laut klingt wie mit klassischem S-Bogen, taten sich die Musiker am Anfang eher schwer mit der Entwicklung", erinnert sich Grundmann. "Dabei können durch den geringeren Druckpunkt sogar mehr Klangfarben erreicht werden." Inzwischen greifen mehr und mehr Solisten nicht nur für schwierige, hohe Passagen zum "Grundmann-Bogen"; in mehreren Orchestern, unter anderem der Sächsischen Staatskapelle Dresden, den Landesbühnen Sachsen, haben Musiker ihr Instrument nachgerüstet und loben die Vorteile des neuen S-Bogens.

Unterstützt wird die Forschergruppe um Professor Grundmann bei mehreren laufenden Projekten vom Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen der Technischen Universität. "Mithilfe der Computation Fluid Dynamics (CFD) können wir zum Beispiel die Strömungsvorgänge im Fagott mit bis zu 100 Millionen Gitterpunkten sehr genau simulieren. Das gesamte Frequenzband, instrumentenspezifische Auslöschungen und Verstärkungen des Tons können im Fern- und im Nahfeld analysiert werden. Dadurch können wir Klangfarben objektiviert beschreiben. Bis zu 128 verschaltete Einzelrechner analysieren die Daten parallel, bisher manchmal monatelang", erklärt Roger Grundmann.

Mithin scheint kein Instrument mehr vor den Dresdnern sicher zu sein. Mitarbeiter des Instituts entwickelten eine Anblasvorrichtung für eine Blockflöte, mit der untersucht wird, wie der Luftstrom die Obertöne beeinflusst. Neuerdings messen die Wissenschaftler am Waldhorn Druck- und Geschwindigkeitsverteilung des Luftstroms.

Solche Fortschritte, betont Grundmann, seien heute am ehesten durch interdisziplinäres Forschen zu erreichen. "Das Wissen um die strömungsmechanischen Vorgänge beim Fagottspiel hat den Musikinstrumentenbauer inspiriert, und umgekehrt. Unsere Zusammenarbeit ist sehr fruchtbar, und das könnte auch in anderen Bereichen der Universität so sein. In dem neu eingerichteten DFG-Schwerpunktprogramm MetStroem beispielsweise beteiligen wir uns an einem Projekt, an dem Mathematiker, Strömungsmechaniker und Klimaforscher in ganz Deutschland mitarbeiten. Hier wird das Wissen, das wir im Freiland sammeln, am Hochleistungsrechner und im Windkanal simuliert. Nur dadurch, dass Wissenschaftler verschiedener Fachrichtungen ihr Wissen einbringen, können wir etwa verlässliche Aussagen über Orkanschäden an Waldrändern und auf Waldlichtungen treffen."

Weitere Informationen: Prof. Dr.-Ing. Roger Grundmann, Technische Universität Dresden, Institut für Luft- und Raumfahrttechnik, Professur für Thermodynamik / Angewandte Aerodynamik, Tel. 0351 463-38086, roger.grundmann@tu-dresden.de

Kim-Astrid Magister | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-dresden.de/

Weitere Berichte zu: Luft- und Raumfahrt S-Bogen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Granulare Materie blitzschnell im Bild
21.09.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Sprühtrocknung: Wirkstoffe passgenau verkapseln
01.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie