Therapie für die Königin der Instrumente

Kirchenbesucher, die einem vorweihnachtlichen Orgelkonzert lauschen, brüten in den seltensten Fällen an aerodynamischen Problemen. Selbst dann nicht, wenn die Töne in Höhe oder Lautstärke unregelmäßig klingen. Solche Missklänge entstehen, wenn der Luftdruck im Atemapparat der Königin der Instrumente schwankt oder schwingt. Dies weitgehend zu vermeiden, hat das Kunsthandwerk des Orgelbaus in den fünf Jahrhunderten seiner Tradition gelernt. Aber nur weitgehend, denn bislang gab es lediglich empirische Regeln, um die Einzelteile zur Tonerzeugung ausreichend zu dimensionieren und aufeinander abzustimmen. Und dies immer wieder, denn jede große Orgel ist ein Unikat. Wissenschaftlich untersucht wurden alle Probleme in einer Cooperative Research Action for Technology (CRAFT) der EU, die jüngst erfolgreich abgeschlossen wurde. Neben zwölf Orgelbauern aus ganz Europa beteiligten sich daran das Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, die Fachhochschule Ostfriesland und die Universität Edinburgh.

Die Puste einer Orgel erzeugt ein Gebläse. Der richtige »Winddruck« wird in einem Balg mit variablem Volumen eingestellt. Die Luft strömt durch einen verwinkelten Windkanal, steuerbare Tonventile und schließlich durch die Pfeifen. »Bei plötzlichen Lastwechseln, bedingt durch sich öffnende oder schließende Ventile, reagiert der Balg auf die Änderung des Luftverbrauchs zeitlich verzögert«, beschreibt Dr. Judit Angster in Kürze, wie die Missklänge mancher Orgeln entstehen. »Solche Schwankungen können sich bis zu den Pfeifen fortpflanzen.«

Mit dem Know-how der Orgelbauer und akustischen Messungen entwickelten Dr. Angster und ihre Kollegen eine Software, mit der sich neue Windsysteme planen und bestehende verbessern lassen. Das komplexe Zusammenspiel ihrer Einzelteile wird ebenso simuliert wie strömungsmechanische Vorgänge. Je nach gewünschter Abklingzeit und Größe der zulässigen Druckschwankung liefert das Programm Werte, wie groß Balg und Rollventile für einen ungetrübten Hörgenuss ausgelegt werden müssen. Wer mehr über Orgelakustik lernen möchte, kann vom 16. bis 19. Januar an einem Intensivkurs des IBP teilnehmen.