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Klangstab Die Erfindung betrifft einen Klangstab für Signal-und Musikinstrumente,
insbesondere Gonganlagen.
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Bei Klangstäben, insbesondere solchen für Gonganlagen, ist das Klangbild,
wie es sich dem Ohr darbietet, sehr wesentlich. Wie Untersuchungen ergeben haben,
ist, abgesehen von den An- und Abklingerscheinungen, welche offenbar bestimmten
Bedingungen genügen müssen, sowohl die absolute Frequenzlage der hauptsächlichen
Teiltöne als auch die Frequenzlage dieser Teiltöne relativ zueinander qualitätsbestimmend.
Während die absolute Frequenzlage in gewisser Weise für die Fülle des Klanges verantwortlich
ist - je tiefer die Frequenzlage, desto »sonorer« ist der Klang, bis zu einer gewissen
unteren Grenze -, ist die relative Frequenzlage maßgebend für die Klangfärbung.
So ist für den einseitig eingespannten Stab mit konstantem kreisförmigem Querschnitt,
wie er z. B. weithin in Uhrengongs verwendet wird, das Auftreten einer Oktave, gefolgt
von einer großen Sexte und einer Quinte - von unten nach oben aufgezählt -, im Klangbild
charakteristisch.
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Physikalisch gesehen ergibt sich die relative Frequenzlage lediglich
aus der geometrischen Gestalt, hier aus der Stabform, wobei Länge und Dicke des
Stabes ohne Belang sind. Für die absolute Frequenzlage sind hingegen neben Dichte
und Elastizitätsmodul des Werkstoffes Länge und Dicke des Stabes maßgebend. Es gilt
hier z. B. für den einseitig eingespannten Stab von dem konstanten Durchmesser d,
der wirksamen Länge 1, der Dichte o und dem Elastizitätsmodul E folgende Formel
für die Bestimmung der Eigenfrequenzen f":
Hierin ist w" eine Konstante. ' In der Praxis ergeben sich aus den angegebenen Gründen
teilweise recht beträchtliche Stablängen. So ist z. B. für einen einseitig eingespannten
Stab aus Stahl, dem meist verwendeten Werkstoff, mit dem Durchmesser 3,2 mm, wie
er vielfach üblich ist, eine Länge von etwa 510 mm erforderlich, wenn der Schlagton
c0 sein soll, was einer sonoren, vollklingenden Tonlage entspricht.
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Vor allem aus Gründen der Platzersparnis erscheint es wünschenswert,
durch besondere Maßnahmen die erforderliche Stablänge unter Beibehaltung des Klangbildes,
wie es sich durch die relative Frequenzlage der Teiltöne ergibt, herabzusetzen.
Die bekannte Maßnahme, den Stab zu einer Spirale oder in ähnlicher Weise zu verbiegen,
scheidet hier aus, weil sie eine erhebliche Änderung des Klangbildes mit sich bringt.
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Weiterhin ist es bekannt, den Durchmesser des Stabes zu verringern.
Hierdurch wird, wie aus der oben angegebenen Formel hervorgeht, das Klangbild prinzipiell
nicht verändert, während die absolute Frequenzlage der Teiltöne gesenkt wird. Jedoch
sind diesem Vorgehen Grenzen gesetzt, vor allem wegen wachsender Instabilität des
Stabes.
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Ebenso ist es bekannt, einen Werkstoff von verhältnismäßig kleinem
Elastizitätsmodul, wie z. B. Bronze, zu verwenden.
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Es ist ferner bekannt, einen Klangstab mit in bestimmten Abständen
voneinander angeordneten ringförmigen Einschnürungen bzw. Eindrehungen zu versehen.
Hierdurch wird die Steifigkeit des Stabes herabgesetzt, was einer scheinbaren Verringerung
des E-Moduls gleichkommt, und es ergibt sich für den Grundton und die Teiltöne niedriger
Ordnungszahlen eine Verringerung der Frequenzen gegenüber einem Vollstab gleicher
Länge. Gleichzeitig mit der Senkung der Tonhöhe erfährt das Klangbild aber eine
nicht unerhebliche Beeinträchtigung, weil durch die diskontinuierliche Verteilung
von Masse und Federung am Stab eine Kettenleiterwirkung eintritt mit der Folge,
daß die einzelnen Teilschwingungen des Stabes entsprechend den Verhältnissen ihrer
jeweiligen Wellenlängen zum Abstand der Einzelmassen verschieden stark gesenkt und
außerdem mit zunehmender Ordnungszahl in wachsendem Maße gedämpft werden. Dadurch
ergibt sich der Nachteil eines verschwommenen und unstabilen Klangbildes.
Die
Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile des bekannten Klangstabes dadurch,
daß die Oberfläche des Stabes eine sich über seine Länge erstreckende wendelförmige
Furche aufweist. Da hierbei die Querschnittsverringerung kontinuierlich über die
Stablänge verteilt ist, fehlt die besagte Kettenleiterwirkung völlig, so daß alle
Teiltöne gleichmäßig, d. h. um das gleiche Intervall, in ihrer Frequenz gesenkt
werden und keine Dämpfung höherer Teiltöne eintritt. Hieraus resultiert ein sonores,
störungsfreies Klangbild.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die wendelförmige
Furche durch Eindrehen viel leichter hergestellt werden kann als die ringförmigen
Vertiefungen des bekannten Klangstabes. Ferner ist es ohne Schwierigkeiten möglich,
eine wendelförmige Furche durch Verdrillen eines Stabes von beliebigem, nicht kreisförmigem,
vorzugsweise dreieckigem, viereckigem oder elliptischem Querschnitt zu schaffen.