Gesundheit : Das Frauenhofer-Institut in Darmstadt untersucht die Schwingungen mit Hilfe mathematischer Modelle

Thomas De Padova

An den Ufern des Ohio in der Nähe der Stadt Cincinatti steht ein großer Glockenpavillon. Er wurde kürzlich errichtet, nachdem der amerikanische Bauunternehmer Wayne Carlisle für acht Millionen Dollar eine Glocke im französischen Nantes hatte gießen lassen, die noch schwerer ist als die Petersglocke im Kölner Dom. Am 31. Dezember dieses Jahres um sechs Uhr morgens Ortszeit soll erstmals ein kleiner Hammer an die 3,6 Meter breite und 30 Tonnen schwere "Millenniumglocke" schlagen. Genau um diese Uhrzeit beginnt im entfernten Tonga im Südpazifik das neue Jahrtausend.

Von diesem Zeitpunkt an wird die "Millenniumglocke" in Cincinnati stündlich läuten - immer dann nämlich, wenn für eine weitere Zeitzone das neue Jahrtausend beginnt. Der tonnenschwere Klöppel im Innern der Glocke wird jedoch erst um Mitternacht auf die Bronze treffen. Ihr kräftiges Bim und Bam soll dann dem Wunsch des Stifters gemäß als Friedensgeläut um die Erde fliegen.

Es wird ein ihr eigener Klang sein. Denn der Klöppel versetzt die Glocke in Schwingungen, die für ihre Form, Größe und die genaue Zusammensetzung des Materials charakteristisch sind. Diesen Schwingungsformen der Glocke, den Chladni-Figuren, entspricht eine Vielzahl von Tönen. Sie zusammen ergeben einen Klang, der vor dem Gießen kaum genau berechnet werden kann. Auch heute noch ist jede Glocke etwas Besonderes, sie trägt ihren eigenen Namen.

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit in Darmstadt haben in den vergangenen Monaten verschiedene Glocken während des Läutens studiert und ihre Schwingungen mit Hilfe mathematischer Modelle nachgezeichnet. Im Auftrag des Vereins Deutscher Gießereifachleute sollten sie herausfinden, an welchen Stellen Spannungen und Dehnungen auftreten, die zum Zerspringen alter Glocken führen können. Vor allem aber galt es zu klären, ob Schädigungen an Glocken durch entsprechende Vorkehrungen verhindert werden können.

Waren es früher allzu enthusiastische Glöckner, die den Glocken gefährlich werden konnten, so ist es heute oft der Wunsch, den Verkehrslärm zu übertönen. Der Klöppel hämmert vor allem an christlichen Feiertagen kraftvoll gegen die Bronze. Das hält das edle Gemisch aus Kupfer, Zinn und möglicherweise noch weiteren Beimengungen auf Dauer nicht aus. Die heftigen Schwingungen lassen es ermüden. Zudem schlägt der Klöppel feine Partikel aus dem Material heraus. Beides kann irgendwann zu feinen Rissen und schließlich zum Zerspringen der Glocke führen.

Bei ihren Tests an einem im Institut aufgebauten Glockenstuhl ermittelten die Wissenschaftler, dass - entgegen den Vermutungen - weder Außentemperatur noch Klöppelform einen großen Einfluss auf die Lebensdauer der Glocke haben. Dagegen ist es sinnvoll, sie hin und wieder um einen günstigen Winkel zu drehen. Der liegt bei etwa 30 bis 60 Grad.

"Das Drehen der Glocke um einen Winkel von jeweils etwa 30 Grad in größeren Zeitabständen, kann ihre Lebensdauer bis zu einem Drittel steigern", sagt der Fraunhofer-Forscher Dietrich Flade. Denn dadurch wechselten die durch Klöppelschlag und Schwingung beanspruchten Stellen. Dreht man die Glocke dagegen um 90 Grad, ist wenig erreicht.

Die Messungen zeigten auch, wie sehr ein zu weites Ausschwenken des Klöppels die Glocke und ihre oft einzigartigen Inschriften und Ornamente schädigt. Ein regelmäßig sechs bis sieben Grad höherer Läutwinkel, sorge zwar für einen lauteren Klang, halbiere die Lebensdauer der Glocke jedoch, sagt der Ingenieur Andreas Rupp.

Ob man sich in den Gotteshäusern hierzulande bereits in diesem Jahr auf ein etwas weniger kräftiges Weihnachtsgeläut verständigt, bleibt jedoch fraglich. Die Aufmerksamkeit gilt hier vielmehr dem Datumswechsel und dem "Jahr-2000-Problem", das allerdings kein sonderlich großes zu sein scheint.

"Alle Glocken werden richtig läuten", versicherte etwa der örtliche Sachverständige der Erzdiözese Köln. Die Kirchtürme mit ihren Chip-gesteuerten Anlagen seien überprüft und für Jahr-2000-tauglich befunden worden. In manchen Bistümern, so zum Beispiel in Münster, macht man sich über das Datumsproblem ohnehin wenig Gedanken. Viele Pfarrer in den rund 700 Gemeinden legen dort selbst Hand an und läuten die Andacht zum Jahreswechsel ein, um das Millennium mehr oder weniger schwungvoll zu begrüßen.

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