Drachen Wind-Orgel
(Kite "Wind Organ")

am Beispiel einer Einzelpfeife

(Please see the English Version)

Die Drachen-Windorgel-Pfeife ist von ihrem Bau her eine "kubische Pfeife". Sie erzeugt im Gegensatz zu "normalen" Pfeifen, bei denen die Länge größer ist als ihr Durchmesser, zu ihrem Grundton keine Obertöne, sondern nur jeweils einen für jede Pfeife spezifischen Grundton (Klangbeispiel einer Einzelflöte *.mp3, 9sec., 19K, (Klangbeispiel Drachen mit 5 Einzelflöten *.mp3, 13 sec, 27k). Die Tonhöhe ist dabei nur vom Volumen des Flötenkörpers und vom Querschnitt der Flötenöffnung abhängig. Diese Zusammenhänge erforschte der berühmte Arzt, Physiologe und Physiker Hermann v.Helmholtz gegen Ende des 19.Jahrhunderts. Die Drachen Windorgel ist vom Prinzip her ein sog.Helmholtz-Resonator. Bei diesem schwingt das eingeschlossene Luftvolumen beim Erreichen der Resonanzfrequenz im Grundton mit. Dies ist unter anderem das Geheimnis des schönen, vollen Klanges der chinesischen Drachenflöten vom Nantong-Typ, welche ebenso kubische Flöten sind, (s.a.Bau dieser Drachenflöten) wie auch die Drachen Wind Orgel.

Die Resonanzfrequenz = (c / 2·pi) mal die Wurzel aus D/V.
V=Volumen des Flötenkörpers, D=Querschnittsfläche des Schalloches, c=Schallgeschwindigkeit.

Die Windorgel besticht wegen der einfachen Materialbeschaffung, ihrer unkomplizierten Anfertigung und dem eindrucksvollen Klangergebnis.

Sie ähnelt von der Bauweise her den großen Drachenflöten aus Nantong/ China, die jedoch aus getrocknetem Kürbis (Körper) und Bambus (Flötenkopf) hergestellt werden.

Da es in unserer Gegend in der Regel Probleme (Bezugsquellen? Hoher Preis?) mit der Beschaffung ausreichend großer getrockneter Kürbisse sowie großlumiger Bambushalme gibt, bin ich auf Alltagsmaterialien ausgewichen, die wie die oben genannten Naturmaterialien ebenfalls Leichtgewichtigkeit mit  Festigkeit kombinieren, so daß die fertigen Flöten einen sauberen Ton erzeugen.
Die Einzelflöte sieht im Aufriss   also etwa so aus und ergibt den Ton "b".(herzlichen Dank an den Windmusik-Instrumentenbauer Didier FERMENT/ Amiens/F für die Zeichnung!)

Werkzeug:

• "Designer-Messer", rasiermesserscharf, mit biegsamer, dünner Abbrech-Stahlklinge, 9mm breit, ca. 9cm lang (z.B.Fa.Martor, Solingen)

• Skalpell (z.B.Fa. Bayha, Tuttlingen); oder "Balsamesser" aus dem Modellbau ( z.B.Fa. Graupner) mit spitzen , einseitig angeschliffenen Klingen.

• Borstenpinsel, ca. 2cm breit, lange Borsten.

• Sandpapier verschiedener Körnungen (mittel/ fein)

Material:

• Styrodur® Platte 2cm stark

• Spielzeug-Luftballone je nach gewünschter Pfeifengröße. Aufgeblasen etwa 30cm, 10cm oder 6cm (="Wasserbomben") im Durchmesser.

• Pergaminpapier, zwei bis drei DIN A1-Bogen, zwei verschiedene Farben.

• Gewöhnliches Zeitungspapier.

• Tapeten-Kleister.

• Kunstharzlack, evtl. veschiedene Farben  für Flötenkopf und -körper.

• Kunstharz Holz-Weißleim (z.B. Ponal Express®)

Anfertigung des Flötenkörpers:
Zeitaufwand je nach Übung etwa eine halbe Stunde bis Stunde. Alle Angaben gelten für einen Beispiel-Luftballon von 30cm Durchmesser.

Vorbereitungen:

1. Tapetenkleister anrühren. Vorsicht, dickt nach; zwei Messerspitzen reichen für ungefähr 100ml! Nach dem Anrühren (lieber etwas dünner!) noch ein paar Stunden stehen lassen, dann wird die Konsistenz des Kleisters gleichmäßiger. Er sollte etwas dickflüssig, ungefähr so wie Himbeersirup sein.
   

2. Pergaminpapier mit zwei verschiedenen Farben (!) in kleine Schnipsel reißen (so etwa 2cm Durchmesser) und nach Farben getrennt verstauen; z.B. mit zwei Trennwänden (Kartonreste) einen alten Schuhkarton in drei Fächer unterteilen.
   Kinder helfen dabei in der Regel mit Feuereifer; nach dem Motto: Endlich mal so richtig Sauerei machen dürfen...
   Pro Lage vollständiger Beklebung wird etwa ein vollständiger Bogen benötigt. Insgesamt werden 3 Lagen erforderlich.
   

3. Normales Zeitungspapier (keine Illustrierten!) dem gleichen Schicksal unterwerfen. Pro Lage werden etwa zwei Seiten benötigt. Insgesamt werden 4-5 Lagen erforderlich, also 8-10 Seiten zerreißen.
   

4. Man bläst einen normalen Spielzeugluftballon (z.B.30cm Durchmesser) zu seiner maximalen Größe auf, so daß er richtig prall ist und macht am Aufblasstutzen einen festen Knoten. Darauf achten, daß der Knoten ordentlich festgezogen ist (vor dem Zuziehen etwas anfeuchten), damit nicht während des Beklebens langsam die Luft entweichen kann.

Bau des Flötenkörpers:

Vielen Kindern (und Erwachsenen?) ist das Bekleben von Ballons vom Laternenbasteln bekannt. Folgende Klebe-Reihenfolge: Eine Lage Pergaminpapier, vier bis fünf Lagen Zeitungspapier, dann wieder zwei Lagen Pergaminpapier. Dabei ist die Verwendung unterschiedlicher Farben zur Kontrolle der Vollständigkeit der Lagen vorteilhaft.

Zum Kleistern zuerst eine Arbeitsschürze anziehen. Kleister in einer schweren Keramik-Tasse (schwer, damit sie nicht den Abgang macht...) auf den Tisch stellen. Mit dem Borstenpinsel wird etwas Kleister aufgenommen und auf den Luftballon gestrichen. Dann mit dem noch nassen Pinsel ein Stückchen Papier aufnehmen, auf die kleisterbestrichene Luftballonfläche legen und mit dem Pinsel festpinseln, und so weiter....bis auf der kompletten Luftballonoberfläche etwa 8 Papierschichten aufgebracht sind.
Falls die Arbeit für einige Stunden unterbrochen wird, kann man den halbfertigen Ballon, damit er nicht austrocknet, in eine Plastiktüte stecken,
Zum Schluß den fertig beklebten Ballon an einen warmen, gut belüfteten Ort (über den Heizkörper) hängen und über Nacht trocknen lassen.

Am nächsten Tag den Ballon, dessen Papierschichten nun hart wie Karton sind, abhängen. Mit einer Nadel den Ballon zum Platzen bringen und die Gummifetzen aus dem Pappmachéballon entfernen.

Danach wird die Außenseite des Pappmaché Ballons mit einem Kunstharzlack lackiert.

Entsprechend der Größe des späteren Flötenkopfes eine Blechbüchse/ Tasse aussuchen, über das Oberteil des birnenförmigen Pappmaché Ballons aufstecken und rundherum anzeichnen.
Abtrennen des Oberteils mit dem scharfen "Designer Messer" oder mit der Schere.

Lackieren der Innenseite; über Nacht stehen lassen. Der Flötenkörper ist nun fertig.

Der Flötenkopf (analog Nantong Drachenflöte):

Mit der gleichen Blechbüchse, die vorher zum Anzeichnen benutzt wurde, wird der Umriß des Flötenkopfes auf die Hartschaumplatte gezeichnet. Rund um diese Markierung noch etwa 1 cm Rand lassen, da der Flötenkopf konisch ist und später in den Flötenkörper eingepaßt werden muß.
Schalloch anzeichnen. An der Anströmkante entlang mit dem Designermesser senkrecht zur Platte diese durchschneiden. Die Überströmkante in einem Winkel von 90° zur Anströmkante durchschneiden. Unterseite des Flötenkopfes aushöhlen. Versäubern mit dem Skalpell. Abschrägen der Luvseite des Flötenkopfes. Einpassen des Flötenkopfes in den Flötenkörper.

Härten der Kopf-Unterseite mit Weißleim, der mit dem Finger auf der Schaumoberfläche verstrichen wird. Trocknen lassen. Einkleben des Kopfes in den Körper. Trocknen lassen. Feinstimmen der Tonhöhe (nur in Richtung höherer Ton möglich!) durch vorsichtiges Vergrößern des Schalloches in Längsrichtung. Wenn die Stimmung beendet ist, Härten der Oberfläche des Kopfes durch Aufkleben von einer Lage Seide oder/ und mehrerer Lagen Pergaminpapier mit Weißleim der mit dem Finger flächendeckend verstrichen wird und nach dem Trocknen mit feinem Sandpapier überschliffen werden kann. Später erfolgt noch eine Lackierung des Kopfes. Die Abbildung eines fertigen Flötenkopfes zeigt das Schalloch und läßt die ausgehöhlte Unterseite erahnen.

Falls die Flöten in einen Drachen eingebaut werden sollen, versieht man die fertige Orgelpfeife auf ihrer Außenseite mit einem Netz aus Hanfbindfaden. Die Pfeifenunterseite wird am untersten Punkt des Netzes auf der Drachenoberfläche über einer Leiste festgenotet; Halt geben vier Schnüre, die vom Pfeifenoberteil bis zum Drachen führen und so gegen den Wind ausrichten.

Eine andere Befestigungsmöglichkeit, die mehr Flexibilität bietet, jedoch etwas mehr Gewicht mit sich bringt, ist die Integration eines dünnen Bambusringes oder Schnurringes in die Drachenbespannung, in welchem die Pfeife von der Drachenrückseite her leicht eingepresst wird und so jederzeit zur exakten Ausrichtung in alle Richtungen gedreht und geneigt werden kann.

Anhand der oben erwähnten Formel dürfte es nicht allzu schwierig sein, Pfeifen zu bauen, die von vorneherein auf einen bestimmten Ton gestimmt sind. Anwendungen in "Haus(-dach?) und Garten" sowie in Klangskulpturen, die natürlich an entsprechend mit Wind ausgestatteten Stellen stehen müssen, stellen eine Herausforderung für Experimentatoren dar...man könnte sie beispielsweise aus Metall bauen (Fässer?), sie zum Schutz gegen Regenwasser (Wasser in der Flöte=kleineres Volumen=höherer Ton) kopfunter aufstellen, oder kleine Ablauflöcher hineinbohren; man könnte aber auch.......

Viel Spaß beim Probieren....

Bitte geben Sie mir Gelegenheit, diese Seiten für SIE zu verbessern.
deshalb....---->Mail an Kite Musical Instruments.
Anregungen und Kritik sind stets willkommen!

Uli Wahl, Copyright 1997, 1998, 1999
 

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English Version Following beneath....

Aeolian Kite Organ

Example of a single flute

The Flute of the Kite Wind Organ (Sound-example of a single flute *.mp3, 9sec., 19K, Sound example whole kite with 5 single flutes *.mp3, 13sec, 27k) is in its construction of the "cubic" type. In contrary to "normal" flutes, which have a greater length than diameter, it produces to its "ground-tone" no additional harmonic tones at all. This "ground-tone is specific for every flute of certain measures. The tone's pitch depends only on the volume of the flute's body and from the projected area of the sound-hole's opening. These connections were explored by the famous physician, physiologist and physicist Hermann v.Helmholtz at the end of the 19 th century.
The kite wind organ is in their principle a so called Helmholtz resonator. The air, which is enclosed in it, begins to swing/ vibrate, when the frequency of resonance is reached. This is one of the secrets of the beautiful, full sound of the Chinese Nantong Kiteflutes, or the kite wind organ, which are cubic flutes also.

The frequency of resonance= (c / 2·pi) times the square root of D/V.
V=Volume of the flute's body, D=projected area of the soundhole, c=velocity of the sound

The Wind Organ can be made in a uncomplicated manner and the materials are easy to get, the generated sound is impressive.

The construction is similar to that of the big kit flutes of Nantong/ China origin, which are made of cured gourds (body) and bamboo (flute head).

Because there are certain problems in northern countries with sources of supply in getting dried gourds and bamboo-culms of great diameters, I tried to avoid those problems by choosing "everyday-materials" and -tools, which shouldn't present any problems in supply at all. Like bamboo and gourds those materials combine strength with lightness so the readily made flutes will produce a "clean" sound.

The flute's outline looks like that.(Thanks to "Aeolist" Didier FERMENT/ Amiens/F for the drawing!)

Required tools:

• "Designer cutter" with flexible, razorblade-like, breakable steel-blade.
• Scalpel or "Balsa-knife" from modelling with pointed blade, one side sharpened.
• Bristle-brush, ca 2cm wide.
• Sanding-paper, different grain-size (middle, fine)

Materials:

• Styrodur®-plate (=hard styrofoam) 2cm thick.
• Toy balloons, size depending on desired size of the flute. Available sizes: Inflated ca. 30cm, 10cm or 6cm ("water-bombs") in diameter.
• Transparent paper, 2-3 sheets DIN A1, 2-3 different colors.
• Common newspaper-paper, torn off in pieces.
• Wall-paper glue
• Synthetic resin lacquer, different colors for body and head of the flute.
• White wood glue

Manufacturing of the flute body:

Amount of time dependent on your skill ca. 30-60 minutes for the 30cm diameter balloon.

Preparations:

1. Wall paper glue has to be mixed. Be careful, two knife-tips are sufficient for approx. 100ml of ready glue! Let stand after mixing for a few hours. By doing so, the consistency of  the glue becomes more constant. It should be a little viscously, something like raspberry syrup.
   
2. Transparent paper of 2-3 different colors has to be torn off in little pieces (ca. 2cm) and separated in colors; for example by separating a shoe box by means of glued in cardboard walls in several compartments. Little Children will help you normally with much fun....You will need 2-3-sheets.
   
3. Ordinary newspaper (no illustrated newspapers, where the paper is lacquered and doesn't take up water!) will have the same fate....You will need 2 newspaper sheets pro layer glued around the balloon. All in all you'll need 8-10 torn off sheets to make 4-5-layers.
   
4. Inflate a normal toy balloon to its almost maximal size so that it is well filled and make a knot in the inflating button. Look out, that the knot is fast in order the balloon doesn't loose air while making the flute's body.
   

Building of the flute's body:

To many children (and adults...?) the gluing of balloons with paper is a well known thing from handicrafting paper lanterns at halloween..., in Germany the St. Martin's day lantern procession.
The following order of gluing is recommended by reasons of strength of the construction: One layer transparent paper, 4-5 layers newspaper and finally two layers transparent paper. Different colors facilitate the controlling of the single layers' completeness.

First take an apron for protecting your clothing. Do the glue in a heavy pottery cup (won't fall down so easily...) and stand it on the desk. Take up something of the glue with the bristle brush and spread it on the balloon. Then with the still wet brush a piece of paper is taken and put on the wet surface of the balloon. Paint it fast with glue etc....until 6-8 layers will be applied.
If the work is interrupted for several hours, the wet balloon might be stored in a plastic bag.
Finally hang the readily glued balloon at a warm, well ventilated site (over the radiator) and let dry over night.

The next day, the paper layers around the balloon will be hard like cardboard. Make the balloon burst with a needle and remove the rubber pieces.

The outside of the papermâché-balloon is now lacquered with a synthetic resin lacquer.

After drying a cup, corresponding to the size of the latter flute head, is stuck onto the upper part of the papermâché balloon and marked around with a marker-pencil.

Cut off the upper part of the papermâché balloon with the scissors or the "designer cutter".

Lacquer now the inside of the balloon and let stand over night. The flute body is ready now.

The Flute Head (analogous to the Nantong Kite Flute):

Please read first the way of making the Nantong flute head, you will then understand the construction much better!
With the same cup used before to cut off the upper part of the balloon, the outline of the flute head is marked on the hard styrofoam plate. Let stand 1cm around the marking, for bringing the flute head into a conical shape later. This will be necessary to fit the head into the body.
Outline the soundhole. Following the later sharpened "leeward edge" cut through the plate vertically. Cut through the "windward edge" in an angle of 90° to sharp leeward edge. Hollow out the under part of the flute head, finish with the scalpel. Slope the windward side. Fit the flute head into the body.
The handicrafting of the flutehead will take about one hour at the beginning. Later, when you have some skill (and you will get it!) it will last about 10 minutes.

Harden the under side of the head by spreading white wood glue onto it. Let dry. The head is glued in provisionally for tuning. When tuned, glue finally and let it dry. Fine tuning is possible only to higher tones by carefully enlarging the soundhole. The tuning being finished, the head is shaped/ sanded and finally hardened (the outer surface of the head) with white glue as described before. Lacquering is possible.
The ready flute is fixed on the kite surface like the Nantong flutes. Another method of fixing, which has the advantage of less wind resistance but the disadvantage to bring a little more weight, is the integration of bamboo-rings into the kite covering/ -frame, the flute can be "hanged in" by a rubber-line net. So the flutes's position can bee corrected easily to all possible directions to make a better performance.
With the physical formula mentioned above, it shouldn't be difficult, to make flutes with exact frequency tuning. Applications "in house and garden" as well as in sound installations are a challenge for all interested persons. You could make it from oil barrels, place it upside down in order to protect it against rain water (or drill a little (!) hole into it). But you could also....

Have much fun while trying!

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therefore.... Mail to Kite Musical Instruments.
 
Ideas and criticism are always WELCOME!
 
Uli Wahl, Copyright 1997, 1998, 1999
 
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