DE102011010124A1 - Konische C-Fuß Piccoloflöte mit einem Daumenloch - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Piccolo-Querflöte der Familie der ”Orchester-Böhm-Flöten”, bestehend aus einem zylindrischen Kopfteil (1) mit einem Anblasloch(Ab.), einer Abschlusskappe (3) mit verstellbarer Dichtung an seiner freien Stirnseite und einem konischen Korpusteil (2) mit Tonlöchern, an dem für c2(klingend c3) nur ein Tonloch besteht, und einer Klappenmechanik, wobei sich an seiner freien Stirnseite das Endtonloch befindet und das Endtonloch tiefer als der Ton d1(klingend d2) ist und mindestens bis zum Ton c1(klingend c2) reicht.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Piccolo-Flöte, insbesondere eine Piccolo-Querflöte der Familie der ”Orchester-Böhm-Flöten”, bestehend aus einem zylindrischen Kopfteil mit einem Anblasloch, einer Abschlusskappe mit verstellbarer Dichtung an seiner freien Stirnseite und einem konischen Korpusteil mit Tonlöchern, an dem für den Ton c²(notiert als c² und klingend als c³) – auch Daumenloch genannt – lediglich nur ein Tonloch besteht, und einer Klappenmechanik, wobei sich an seiner freien Stirnseite das Endtonloch befindet.
• Die vom Flötisten verwendete Konzert-Querflöte bzw. Orchester-Böhm-Flöte, weist einen konischen Kopfteil und einen zylindrischen Korpus auf. Die eine Oktave höher klingende Piccolo-Querflöte, die ebenfalls der Familie der Orchester-Böhm-Flöten angehört, ist bis zum heutigen Stand der Technik entweder:
• 1. Im Bereich der klassischen Musik, Sinfonie- und Kammer-Orchester ausschließlich mit einem konischen Korpus und einem zylindrischen Kopfteil ausgebildet (die so genannte konische Böhm-Piccolo-Flöte), welche sich bis zum tiefen d¹ erstreckt und die heute gängigste Ausführung darstellt. Ältere Ausführungen sind mit 2 Daumenlöchern, die neuere mit einem Daumenloch welches die mit den 2 Daumenlöchern verbundenen akustischen, klanglichen und Ansprache in der dritten Oktave (Register) betreffenden Unzulänglichkeit behebt – Patent-Nr. DE 3502842 C2 Im Versuch gab es Bauweisen bis zum tiefen c¹ und mit doppeltem c²(klingend c³)-Daumenloch – diese jedoch mit schlechter Ansprache, Intonation und unausgeglichenen Registern. Diese wurden von den Musikern abgelehnt und haben sich nicht etabliert. Oder
• 2. Im Bereich der Marschmusik, Blechblasorchester, mit einem zylindrischen Korpus und einem konischen Kopfteil versehen (die so genannte zylindrische Böhm-Piccolo-Flöte). Hier gibt es zwei Bauweisen: Erstens mit zwei Daumenlöchern bis zum tiefen d¹ und c¹. Zweitens mit einem Daumenloch bis zum tiefen c¹ – Patent-Nr. DE 19810520 A1
• Die Erklärung für die unterschiedlichen Nutzungsschwerpunkte ist in der Wahrnehmung der menschlichen Sinne zu finden. Die Klangfarbe ist vom Obertonaufbau, bzw. durch ihre Zusammensetzung und durch die verschiedenen Stärken bestimmt und wird durch die geometrische Form der Röhre beeinflusst. Deshalb besteht zwischen den so genannten zylindrischen Flöten und den konischen Flöten in Klangfarbe bzw. im Obertonaufbau ein grundsätzlicher Unterschied. Während die zylindrischen Instrumente die ganze lückenlose Obertonreihe mehr oder minder stark erklingen lassen können, ist bei einem konischen Instrument der Obertonaufbau etwas mehr auf die ungeradzahligen Teiltöne beschränkt. Dadurch ist sie im hohen Register für das menschliche Ohr angenehmer klingend und wird deshalb in der klassischen Musik bevorzugt.
• Die konischen Piccolo-Flöten unterscheiden sich in akustischer Hinsicht von den zylindrischen Piccolo-Flöten. Durch die konische Verengung werden die Piccolo-Flöten etwas tiefer und müssen daher, im Vergleich zu den zylindrischen Piccolo-Flöten, etwas kürzer gemacht werden. Entsprechend müssen auch die Tonlöcher etwas höher zu dem Anblasloch gesetzt werden. Der Weg, um die genauen Maße der Verkürzung bzw. die Abstände zwischen Anblasloch und Tonlöchern zu finden, ist der empirische bzw. durch Versuche. Spekulative Berechnungen wären hier zu ungenau, denn es ist zu beachten, dass die Tonlöcher nicht nur als Tonlöcher dienen sondern auch Schallwellenknotenbildende Funktionen haben. Besonders im dritten, und teilweise auch im zweiten, Register. Es muss ein Kompromiss für Klangfarbe, Ansprache und Intonation gefunden werden. Das geht nur durch Experimente und Versuche.
• Seit der Etablierung der konischen Böhm-Piccolo-Flöten im Orchester, seit ca. 150 Jahren also, ist es der Wunsch der Musiker, eine konische Böhm-Piccolo-Flöte zur Hand zu haben, welche bis zum tiefen c¹(klingend c²) reicht. Deshalb haben fast alle namhaften Flötenbauer an dem Problem gearbeitet – jedoch ohne eine Instrument zu entwickeln, was den klanglichen Anforderungen der Orchester entspricht. Diese Instrumente hatten, durch die Vertiefung bis zum tiefen c¹, in dem ersten bzw. tiefen Register klangliche Schwierigkeiten und in der dritten Oktave Intonations- und besonders Ansprache-Probleme. Das ist die Erklärung warum man Piccolos nicht tiefer als d¹ gebaut hat.
• In Kompositionen von Benjamin Britten, Humperdinck, Gustav Mahler, O. Respighi, Schoenberg oder Verdi werden für die Piccolo-Flöte Tiefen bis zum c¹ verlangt. Besonders in der heutigen zeitgenössischen Musik nimmt die Piccolo-Querflöte eine immer bedeutendere Rolle als Soloinstrument ein. Als Beispiel sei genannt Franco Donatoni, Brian Ferneyhough, Jan Huylebroeck, Lowell Liebermann oder Karlheinz Stockhausen. Dem jetzigen technischen Stand entsprechend ist es aber ohne Änderung der Original-Kompositionen nicht möglich solche Stücke mit der Klangfarbe konischer Piccolo-Querflöten aufzuführen.
• Die Wissenschaft ist bis heute nicht in der Lage, die akustischen Verhältnisse schwingender Luftsäulen, die in Instrumenten-Röhren eingeschlossen sind, restlos und einwandfrei zu erklären. Sie versagt, wenn es gilt, dem Instrumentenhauer absolute, zuverlässig berechnete Zahlen in die Hand zu geben. So bleibt der Bau eines gut stimmenden und gleichzeitig schön klingenden Instrumentes noch ein außerordentliches Problem, das nur durch die als Anhaltspunkt dienenden berechneten Zahlen, mehr aber durch Versuche bzw. empirisch gewonnenen Erkenntnisse zu lösen ist.
• Die gänzlich unterschiedlichen Bedingungen zwischen konischen Piccolo-Flöten bis tiefem d¹ und konischen Piccolo-Flöten bis tiefem c¹ bestehen darin, dass die meisten Erscheinungen bei einem Holzblasinstrument und insbesondere bei einer Piccolo-Flöte noch nicht erklärt werden können. Dies ist zum Teil auch darin begründet, dass bei der Erzeugung der Töne in erheblichem Maße die Anatomie des Flötisten integriert ist und mitwirkt. Die Ausbildung der Lippen, der Mundansatz und viele weitere Merkmale wirken mit, welche sich physikalisch und mathematisch nicht einfach erfassen lassen. Die die Berechnung beeinflussenden Faktoren und Funktionen sind derartig groß und komplex und ihr Einfluss ist noch nicht exakt erfasst, so dass bisher noch keine brauchbaren mathematischen Lösungen bekannt sind. Die bis zu c¹ reichende konische Piccolo-Flöte stellt nicht einfach eine Verlängerung der bis d¹ reichenden dar, sondern muss im gesamten Aufbau mit einem völlig neuen Lochsetzungsschema entwickelt werden.
• Nach aktuellem Stand der Wissenschaft gibt es keine Berechnungsmethoden, nach denen ein Lochschema für konische Piccolo-Flöten festgelegt werden können. Das Lochsetzungsschema repräsentiert mehr als eine bekannte physikalisch-mathematische Beziehung. Konkrete Lösungen sind nicht in der Literatur zu finden. Vorschläge allein, wie in der nachfolgend genannten Literatur angegeben, sind noch nicht die Lösung des Problems. Eine danach gebaute Flöte wäre nicht als Konzert-Piccoloflöte brauchbar, sondern allenfalls als Massenartikel beispielsweise für Ausbildungszwecke.
• Die bekannten Berechnungsmethoden zur Festlegung einer Anordnung der Tonlöcher eines Blasinstrumentes bzw. einer Flöte sind in wissenschaftlichen Arbeiten aufgeführt. Zu verweisen sei hier auf Otto Steinkopf "Zur Akustik der Blasinstrumente", Celle 1983, ferner auf C. N. Nederveen "Acoustical aspects of woodwind instruments", Amsterdam 1969, oder auf A. H. Benade "On Woodwind Instrument Bores in Journal of the Acoustical Society of America", Vol. 31, Nr. 2, 18.11.1957. Für die oben getroffenen Aussagen wird Steinkopf im o. g. Buch, Kapitel "Die Anordnung der Tonlöcher (Böhmflöte)" S. 26 zitiert: ”Absolut zuverlässige Zahlen sind jedoch auch hier nicht zu erwarten, so dass man auf die empirisch gewonnenen Erkenntnisse nicht ganz verzichten kann”.
• Der Beweis dafür, ist auch darin zu sehen, dass es bisher keine brauchbare konische Piccolo-Flöte bis zum tiefen c¹, welche nur ein c²-Loch aufweist, auf dem Weltmarkt gibt. Instrumentenbauer sind schon lange Zeit bemüht, dieses Problem zu lösen, welches der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt.
• Ein weiteres Problem besteht darin, dass der Kammerton trotz internationaler Festlegung von 1939 in London mit a¹ = 440 Hz, in den verschiedenen Ländern nicht einheitlich definiert ist, so dass aus diesen Gründen auch verschiedenen Piccolo-Flöten gebaut werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Klangfarbencharakter der heute ausschließlich gespielten konischen Piccolo-Flöte bis zum tiefen c¹ zu gestalten, mit einfachen und kostengünstigen Mitteln und eine konische bis zum tiefen c¹ gehende Piccolo-Flöte der eingangs aufgeführten Art so auszubilden, dass sich eine reine Stimmung bei ausgezeichneter Tongleichheit bzw. Ausgeglichenheit in allen drei Registern (Oktaven) und eine leichtere und sichere Ansprache des Instrumentes insbesondere in der schwierigen dritten Oktave ergibt und die von den Musikern gewöhnte Klangfarbe, wie die der aktuellen konischen bis tiefem d¹ reichenden Piccolo-Querflöte, aufweist.
• Die Lösung dieser Aufgabe wird in dieser Erfindung erreicht, dass der Korpus bis zum tiefen c¹ reichend völlig neu gestaltet wird, dies mit nur einem Daumenloch und dem dazu passenden neu entwickelten Lochsetzungsschema, das die bisherigen klanglich unzureichenden und von den Musikern nicht angenommenen konischen Piccolo-Konstruktionsversuche bis zum tiefen c¹ mit zwei Daumenlöchern c² ersetzt.
• Durch die Neukonstruktion mit nur einem c²-Daumenloch mindestens bis zum tiefen c¹ ergibt sich die Möglichkeit eine neue Tonlochkombination, ein so genanntes Lochsetzungsschema, vorzusehen, mit welchem alle bisher bestehenden Nachteile beseitigt werden. Alle Töne haben über den gesamten Tonumfang des Instrumentes die gleiche Ausgeglichenheit, Reinheit und Ansprache, so dass sie für die künstlerische Nutzungsmöglichkeit ein Optimum leistet und in der Klangfarbe, im Spielgefühl und der Spielbarkeit mit der konischen Piccolo-Querflöte identisch ist.
• In Weiterbildung der Erfindung wird ein Lochsetzungsschema mit einem c²-Tonloch für den Daumen und bis zum tiefen c¹ mit folgenden Maßen für einen Kammerton a¹ = 440 Hz in geschlossener gis-Bauweise vorgeschlagen.
• Lochsetzungsschema für eine Kammertonstimmung a¹ = 440 Hz mit folgendem Lochmittenabstand vom Anblas-Loch bis zum jeweiligen Tonloch gerechnet in mm. Die angegebenen Maße geben theoretische Werte der Luftsäulenlänge ohne Berücksichtung einer Feinabstimmung (beispielsweise wegen sich ändernder Temperaturen oder Spielweise) wieder:
  dis²(es)tr.84,30 d²tr.95,40 cis²(des)105,00 c²(Daumenloch)116,00 h¹126,70 ais¹(b)139,10 a¹151,50 gis¹(as)dpl160,50 gis¹(as)162,00 g¹174,30 fis¹(ges)186,70 f¹199,20 e¹216,50 dis¹(es)231,50 d¹250,50 cis¹269,40 c¹(Endtonloch)292,00
  und mit einer zulässigen Abweichung von maximal +/–0,5%.
  Lochdurchmesser in mm:
  Anblasloch 8,50u.10,50(ellipsenähnlich) dis²(es)tr.4,40 d²tr.4,40 cis²(des)4,20 c²(Daumenloch)5,90 h¹5,50 ais¹(b)5,80 a¹6,00 gis¹(as)dp15,90 gis¹(as)6,20 g¹6,40 fis¹(ges)6,80 f¹7,50 e¹7,80 dis¹(es)7,70 d¹7,90 cis¹7,90 c¹(Endloch)8,80 mit einer Toleranz von +/– 0,9 mm.
• Bei Piccolo-Flöten unterscheidet man grundsätzlich zwei Bauarten, nämlich diejenigen mit einer geschlossenen gis-Klappe und solche mit einer offenen gis-Klappe. Bei offener gis-Bauweise gelten die gleichen Maße für den gleichen Kammerton a¹, mit der Änderung, dass das Doppelte gis¹(as)dpl Tonloch wegfällt und das gis¹(as) Tonloch in die Tonlochreihe kommt. Das nach der Erfindung angegebene Lochsetzungsschema erstreckt sich auch auf eine solche Ausführungsform.
• Das Lochsetzungsschema ist auf der Basis des Kammertons a¹ = 440 Hz aufgebaut, klingt jedoch eine Oktave höher. Da der Kammerton, wie eingangs ausgeführt, nicht überall gleich ist, werden auch verschiedene Piccolo-Flöten gebaut und vom bekannten Lochsetzungsschema abgeleitet. Das Längenverhältnis ist umgekehrt proportional zum Verhältnis der Schwingungsanzahl.
• Für eine andere Frequenz des Kammertons a¹ = 440 Hz gilt die folgende an sich bekannte Umrechnungsformel:
  Lochmittenabstand zwischen Anblasloch und Tonloch für eine neue Frequenz [mm] = Lochmittenabstand zwischen Anblasloch und Tonloch [mm] × 440 Hz geteilt durch Neue Frequenz [Hz]
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, mit geschlossener gis-Bauweise, das in der Zeichnung auf Seite 14 lediglich schematisch dargestellt ist, näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung eine Draufsicht auf eine konische Piccolo-Flöte mit abgenommener Klappenmechanik.
• Die in der Zeichnung dargestellte konische Piccolo-Flöte besteht aus zwei Hauptteilen, nämlich dem zylindrischen Kopf 1 und dem konischen Korpus 2. Der zylindrische Verlauf der Bohrung des Kopfstückes 1 und der konische Verlauf der Bohrung des Korpus 2 werden durch Schnittdarstellung sichtbar gemacht. 3 ist die Abschlusskappe mit verstellbarer Dichtung. Um eine Feinabstimmung der absoluten Stimmung, beispielsweise wegen sich ändernder Temperaturen oder Spielweise, durchführen zu können, sind Kopf 1 und Korpus 2 durch gleitende Rohrstücke zueinander verschiebbar ausgebildet. Um die höhere Stimmung zu erreichen, wird der Abstand zwischen Anblasloch und Tonloch verkürzt, in dem die Rohrstücke ineinander geschoben werden und umgekehrt, wie durch die Pfeile 4 und 5 angedeutet ist.
• Der in der Zeichnung wiedergegebene Korpus 2 einer konischen Piccolo-Flöte gehört zu einer Bauweise mit geschlossener gis¹-Klappe, welche ein zweites gis¹-Loch bzw. gis¹-doppel (gis¹dpl) aufweist. Hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang, dass das neue Lochsetzungsschema nach der Erfindung für konische Piccolo-Flöten unabhängig vom Material, wie z. B. Holz Metall, Kunststoff oder der Kombination zwischen diesen, gleichermaßen vorteilhaft geeignet ist, wobei Ausführungsformen möglich sind, welche tiefer als c¹ sind und dass der Korpus sowohl ein- als auch zweiteilig (wie bei der großen Konzert-Querflöte) hergestellt werden kann.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 3502842 C2 [0002]
• DE 19810520 A1 [0002]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• ”Zur Akustik der Blasinstrumente”, Celle 1983 [0010]
• C. N. Nederveen ”Acoustical aspects of woodwind instruments”, Amsterdam 1969 [0010]
• A. H. Benade ”On Woodwind Instrument Bores in Journal of the Acoustical Society of America”, Vol. 31, Nr. 2, 18.11.1957 [0010]
• Kapitel ”Die Anordnung der Tonlöcher (Böhmflöte)” S. 26 [0010]

Claims (4)

1. Piccolo-Flöte, insbesondere eine Piccolo-Querflöte der Familie der ”Orchester-Böhm-Flöten”, bestehend aus einem zylindrischem Kopfteil mit einem Anblasloch (Ab), einer Abschlusskappe mit verstellbarer Dichtung an seiner freien Stirnseite und einem konischen Korpusteil mit Tonlöchern, an dem für c²(notiert als c² und klingend als c³) – auch Daumenloch genannt – lediglich nur ein Tonloch besteht, und einer Klappenmechanik. Wobei sich an seiner freien Stirnseite das Endtonloch befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Endtonloch tiefer als der Ton d¹ ist und mindestens bis zum Ton c¹ (klingend c²) reicht.
2. Piccolo-Flöte nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Lochsetzungsschema für eine Kammertonstimmung a¹ = 440 Hz mit folgendem Lochmittenabstand vom Anblas-Loch bis zum jeweiligen Tonloch gerechnet in mm: dis²(es)tr.84,30 d²tr.95,40 cis²(des)105,00 c²(Daumenloch)116,00 h¹126,70 als¹(b)139,10 a¹151,50 gis¹(as)dpl160,50 gis¹(as)162,00 g¹174,30 fis¹(ges)186,70 f¹199,20 e¹216,50 dis¹(es)231,50 d¹250,50 cis¹269,40 c¹(Endtonloch)292,00 und mit einer zulässigen Abweichung von maximal +/–0,5%.
3. Piccolo-Flöte nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Lochdurchmesser in mm: Anblasloch 8,50u.10,50(ellipsenähnlich) dis²(es)tr.4,40 d²tr.4,40 cis²(des)4,20 c²(Daumenloch)5,90 h¹5,50 ais¹(b)5,80 a¹6,00 gis¹(as)dp15,90 gis¹(as) 6,20 g¹6,40 fis¹(ges)6,80 f¹7,50 e¹7,80 dis¹(es)7,70 d¹7,90 cis¹7,90 c¹(Endloch)8,80 mit einer Toleranz von +/– 0,9 mm.
4. Piccolo-Flöte nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Anordnung der Tonlöcher gemäß einem Lochsetzungsschema für eine Stimmung mit einem einer anderen Frequenz entsprechenden Kammerton, bei dem die Lochmittenabstände zwischen Anblas-Loch und den einzelnen Tonlöchern und für das stirnseitige End- bzw. Ausström-Loch dem Produkt aus dem jeweiligen für eine Kammertonstimmung a¹ = 440 Hz maßgeblichen Lochmittenabstand zum Anblas-Loch und für das stirnseitige End- bzw. Ausström-Loch und dem Verhältnis von 440 Hz zu dieser anderen Frequenz entspreche.

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