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 Innovation macht 3D-Drucker für kleinere und mittlere Unternehmen rentabel
24.03.2017 | Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm

nachricht Neues energieeffizientes Verfahren zur Herstellung von Kohlenstofffasern
13.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise