GARDEREN - HET INRICHTEN VAN EEN BEIAARD
Begin 2006 werd in het Veluwse dorp Garderen een nieuwe handbespeelbare beiaard van 44 klokken ingespeeld door Boudewijn Zwart. De financiële middelen die de bouw van dit instrument toestonden kwamen uit de nalatenschap van grootgrondbezitter en graanmeester Cornelis W.J. van de Craats. Koninklijke Eijsbouts goot de klokken. Voor het ontwerp en de complete inrichting van het instrument tekende Het Molenpad Expertise. Het is de eerste keer dat deze nieuwe speler op de markt een beiaard bouwde en ook de eerste nieuwe beiaard in Nederland die onder adviseurschap van Boudewijn Zwart tot stand kwam. Het feit dat bij dit werk vele innovatieve oplossingen voor bekende problemen zijn bedacht en toegepast, prikkelde de nieuwsgierigheid en was genoeg aanleiding voor een verhaal. Hylke Banning ___________________________________________________________
Wat in Garderen meteen opvalt is het omvangrijke gebruik van roestvrij staal voor zowel de klokkenstoel als het klavier. Alleen de ophangbalken voor de zwaarste klokken en de klaviertoetsen zijn van hout. Roestvrij staal is weliswaar duurder dan gewoon staal, maar het is onderhoudsvrij. Belangrijk voor met name het klavier, omdat Garderen een speelcabine ontbeert. Een beiaardier kan maar beter niet zonder gehoorbescherming achter het klavier kruipen. Deze ongebruikelijke opstelling werd ingegeven door het budget en door de wens om een beiaard te bouwen die voor educatieve doeleinden optimaal bruikbaar is. De werking van het instrument kan zo immers prachtig worden gedemonstreerd. O ja, in de tractuur is ook nog wat aluminium verwerkt. Toetsen De klaviermaten in Garderen zijn die van de Europese standaard. Pedaaltoetsen zijn naar klassiek Engels voorbeeld uit één stuk hout gemaakt. Over de manuaaltoetsen valt meer te vertellen. Manuaaltoetsen worden in de regel links en rechts geflankeerd door metalen geleiders. Een dun laagje extra glad materiaal op de toetsen (bijv. teflon) moet de wrijving tussen toets en geleiders verder terugdringen. Tegelijkertijd is het belangrijk bij het ontwerp de speling tussen toets en geleiders zo klein mogelijk te houden, want hoe groter de speling, hoe meer lawaai. Helemaal geen speling is helaas onmogelijk, want er moet immer rekening worden gehouden met het krimpen en uitzetten van het hout van de toetsen. Daarom is er in Garderen voor gekozen de toetsgeleiders niet langs, maar dwars door de toets te laten lopen, waarbij de grootte van het door de toets geboorde gat eenderde van de breedte van de toets is. De speling die toegestaan moet worden om het vastlopen van de toets te voorkomen hoeft nu maar eenderde te bedragen van de speling die nodig is bij traditionele klavieren. Immers, als een toets 3 millimeter krimpt of uitzet, dan zal het gat maar 1 millimeter smaller of breder worden. Teflon is ook niet nodig, want de houten toetsen schuiven prachtig over de roestvrij stalen middengeleiders. Aardige bijkomstigheid: er kan worden volstaan met het plakken van één lange strip vilt. Geen losse stukjes meer nodig. Zo klaar! Kogellagers Wat de bezoeker verder niet kan ontgaan, is dat het in Garderen wemelt van de kogellagers. Niet alleen de scharnierpunten van de pedaaltoetsen in het klavier bestaan uit (dubbele) kogellagers, maar ook de verticale verbindingen tussen de armen van de assentuimelaars en de toetsen zijn gelagerd. Daarnaast lopen de assentuimelaars zelf in lagers en zijn er lagers terug te vinden in de klepelscharnieren. Zelfs de koppelingen tussen pedaal en manuaal ontkwamen er niet aan. Het gaat dan om de verbinding tussen de pedaaltoetsen en het wellenbord en de verbinding tussen het wellenbord en de manuaaltoets. Desgevraagd blijken 355 kogellagers te zijn verwerkt. Het voordeel van kogellagers is evident: geen wrijving, geen slijtage, geen geluid, en ze kunnen niet vuil worden. De bekende herrie ten gevolge van speling in contactpunten is simpelweg afwezig. De geluiden van aangeslagen toetsen zijn er nog wel. Die zijn alleen te voorkomen door niet te spelen. Assentuimelaars Bij bijna alle nieuwe of opnieuw ingerichte beiaarden worden tegenwoordig gerichte tuimelaars gebruikt. Het idee is dat gerichte tuimelaars lichter zijn dan assentuimelaars en zeker bij rondom hangende klokken voor een efficiëntere horizontale verbinding zorgen. Maar daarbij wordt over het hoofd gezien dat bij klokken die op rijen hangen gerichte tuimelaars altijd leiden tot grote variaties in de lengte van horizontale draden en vaak ook tot veel te lange draden. Door het klassieke concept van assentuimelaars te combineren met een slimme ordening van de klokken op rijen kan de horizontale verplaatsing van de verbinding tussen toets en klok prachtig via stabiele, niet slingerende assentuimelaars worden overgebracht. In Garderen zijn de 15 kleinste klokken dicht opeen opgehangen aan in totaal vijf balken. Als klok 1 de kleinste klok is, dan hangen klok 1, 6 en 11 aan balk 1, en klok 2, 7 en 12 aan balk 2, enz. Deze compacte opstelling zorgt ervoor dat de discant van de beiaard zich precies boven het rechter deel van het klavier bevindt, met als gevolg dat de assentuimelaars opmerkelijk kort zijn. Zo is de totale lengte van de verbinding tussen toets en klepel minimaal en zijn bovendien de klepeldraden voor iedere klok even kort. Natuurlijk, het nadeel van de klassieke assentuimelaar ten opzichte van de gerichte tuimelaar is zijn grotere massa en het feit dat in het geval van heel lange assen meer dan twee lagerpunten nodig zijn om doorzakken en/of torderen te voorkomen. Voorheen probeerde men dit vaak op te lossen door zwaardere assen aan te voeren, maar dat had dan wel een loggere tractuur tot gevolg, hetgeen niet spoort met de moderne wens om over een soepele, lichte en controleerbare tractuur te kunnen beschikken. Dat is dan ook de reden waarom de 35 kleinste klokken in Garderen holle aluminium assentuimelaars hebben gekregen. Het is vervelend dat aluminium zich moeilijk laat lassen, maar met moderne lastechnieken is het absoluut mogelijk, ook al is het tamelijk arbeidsintensief. De grotere klokken kregen holle of massieve assentuimelaars van roestvrij staal. Er blijkt nog een slimmigheidje te zijn toegepast! Zoals bekend bepaalt de positie van de draad op de verticale arm van de assentuimelaar de overbrengingsverhouding tussen toets en klepel. Om de verbindingsdraad aan de arm van de assentuimelaar vast te kunnen maken bevat deze gewoonlijk vier of vijf gaatjes. Wat Jaap van der Ende in 1985 al graag wilde, is in Garderen nu uitgevoerd. De draad is met een klem op de tuimelarm vastgezet, waardoor de overbrengingsverhouding geheel traploos instelbaar is. Aluminium en kunststof Zodra een naar beneden bewegende klaviertoets het vilt raakt zou de tractuur niet meer aan de klepel moeten trekken. Wat je eigenlijk wilt is dus - zodra het vilt in zicht komt - het tijdelijk opheffen van de verbinding tussen klok en klepel. Alleen dan kan de klepel volkomen elastisch botsen met de klok. Om dit ideaal zo goed mogelijk te benaderen is in Garderen voor de verticale verbinding tussen toets en assentuimelaar een massieve ronde staaf van aluminium gekozen (diameter 5 mm). Deze aluminium staaf heeft hetzelfde gewicht als een roestvrij stalen draad met een diameter van 3 mm. Daarmee wordt bereikt dat de tractuur meteen stilstaat zodra de klaviertoets beneden is aangekomen. Dit lukt met name omdat de staaf met een kogellager zowel aan de toets als aan de assentuimelaar is vastgeklonken. Een stevige verbinding met speling nul. Maar dat is niet genoeg! Voor de verbinding tussen de assentuimelaars en de klepels zijn in Garderen kunststof draden gebruikt die veel lichter en tegelijkertijd ook veel sterker zijn dan stalen draden. Dat maakt het voor de klepel mogelijk voor korte tijd de tractuur even te vergeten en een eigen leven leidend ongestoord met de klok te botsen. Ook het volgende houdt hiermee verband. Menigeen kan beamen dat de kleinste klokjes van een beiaard vaak zo schel klinken of dat de klank juist geremd wordt. Een analyse van het frequentiespectrum van zo'n situatie liet zien dat dat in veel gevallen eigenlijk komt doordat de klepel niet één keer, maar 3 of 4 keer kort na elkaar de klok raakt. Ooit noemde André Lehr dit vermoeden al eens de 'multiple aanslag'. Het verschijnsel is zonder twijfel het directe gevolg van de speling in de tractuur en de slingerende draden. In Garderen raakt de klepel echt maar één keer de klok. Veel meer volume en een betere klank zijn het onmiddellijke gevolg. In de praktijk blijken de kunststof draden trouwens met geen mogelijkheid aan het slingeren te brengen, zelfs niet met de wildste tremolo's! Mochten veel langere horizontale kunststof draden onverhoopt toch gaan slingeren, dan is zo'n slingering vanwege de geringe massa van de draad onmiddellijk weg zodra de klaviertoets wordt vastgepakt. De slingering van een verbinding met meer massa, zoals een staaldraad, is veel lastiger te stoppen. Geleidelatten in de horizontale bedrading zijn meteen ook overbodig. De eventuele nuttige werking ervan veroorzaakt per definitie alleen maar extra wrijving. Klepels Tegenwoordig is men het er in het algemeen wel over eens dat smeedijzeren klepels klokken het beste laten klinken. Lange tijd was het uitgangspunt dat alleen de hardheid van het klepelmateriaal belangrijk was. Het is inmiddels bekend dat een legering van messing, zoals bijvoorbeeld mangaanmessing, weliswaar dezelfde hardheid als smeedijzer kan hebben, maar dat andere eigenschappen juist minder geschikt zijn, zoals de elasticiteitsmodulus. De ervaring leert dat bij intensief gebruik het platgeslagen vlak van een mangaanmessing klepel ten opzichte van een smeedijzeren klepel hele andere mechanische eigenschappen krijgt. Wat daarvan precies de oorzaak is en hoe een werkelijk optimale situatie verkregen zou kunnen worden, is nog onderwerp van onderzoek. Weleer werden klepels met een haak-in-oog verbinding in de klok gemonteerd. Door het gebruik van strakke veren, die alles flink onder spanning zetten zodat slingering beperkt blijft, kan deze haak-in-oog verbinding nog wel acceptabel zijn, maar het speelt domweg zwaar. En het bestrijden van dat slingerprobleem door lapmiddelen zoals spandraadjes zou onderhand als curiosum tot het verleden dienen te behoren. Vandaar dat in onze tijd een gelagerd klepelscharnier een veel galantere oplossing is. Zo'n klepel heeft maar vrijheid van beweging in één richting en ondervindt geen wrijving meer, ook niet als hij een beetje scheef wordt aangetrokken. Overigens zijn in Garderen de klepelschachten van roestvrij staal. Alleen de klepelbollen zijn gesmeed. De door smederij Rombout uit Buurmalsen gemaakte smeedijzeren ronde bollen zijn gegloeid totdat een hardheid van 110 Brinel was bereikt. Verdraaibare klepelbollen maken het leven van een beiaardier een stuk aangenamer, omdat hij of zij dan niet meer eens per jaar het slagvlak van de klepels rond hoeft te (laten) vijlen. Er is immers niets zo funest voor de klank van een klok als een platgeslagen klepel. Garderen heeft dus verdraaibare klepelbollen gekregen. Bij het verdraaien blijft de ideale hoogtepositie trouwens behouden. En dan het gewicht van de klepel. Uiteraard is in Garderen het klepelgewicht voor iedere klok anders. De gebroeders Hemony hanteerden voor het gewicht van de klepels van hun klokken 4% van het klokgewicht. Waarschijnlijk heeft ook Hemony zich met zijn 4% gebaseerd op zijn voorgangers, want dit percentage werd als vuistregel al eerder door klokkengieters gehanteerd. In de hedendaagse beiaardbouw willen grote klokken nog wel eens klepels krijgen met een gewicht dat lager is dan 4% van het klokgewicht. Dat is merkwaardig, want het komt de klank overduidelijk niet ten goede. Soms lijkt het alsof de klankkwaliteit van grote klokken bewust wordt opgeofferd aan het verlangen naar een lichter bespeelbaar instrument. Voor kleine klokken lijken klokkengieters tegenwoordig standaard een sterke profielprogressie toe te passen (de wand van klokken wordt dan relatief dikker gemaakt om de klok toch nog wat massa te geven). Om uit dikwandige klokjes klank te halen ontkom je niet aan het gebruik van zwaardere klepels. Soms schiet men door en gaat het percentage richting de 10%, met als gevolg dat er nauwelijks nog boventonen hoorbaar zijn en de klankkleur als sneeuw voor de zon verdwenen is. Overmatig zware klepels voor kleine klokjes worden ook wel gekozen om het klepelgewicht nog enigszins te laten opwegen tegen de massa van de tractuur. Garderen heeft voor de kleinere klokjes (veel kleiner dan Hemony ze ooit goot) geen zwaardere klepels gekregen vanwege de tractuur, maar wel vanwege de profielprogressie. Het percentage neemt nu toe tot 7% van het klokgewicht. Desgevraagd bleek dit een persoonlijke keuze van inrichter en adviseur te zijn, gebaseerd op luisterproeven en gevoel. Met klepels van 4% komt er domweg te weinig klank uit deze klokken. Repetitieveren Repetitieveren waren vroeger zwaar uitgevoerde bladveren (een bladveer is eigenlijk een platte lange metalen strip). Bij eenvoudig spel werkte dat prima, maar voor het virtuozere spel van tegenwoordig is een geringe toetsdruk, een goede repetitiesnelheid en controleerbaarheid van de toetsen een vereiste. Kogellagers helpen daarbij, maar ook de uitvoering van de bladveren speelt een rol. In Garderen hebben alle 43 beiaardklokken een opgerolde roestvrij stalen bladveer als repetitieveer gekregen. Net als bij de tuimelarm is ook nu de kunststof draad van de veer naar de klepel met een klem op de staart van de veer geplaatst. De mate waarin de veerkracht toeneemt (de veerconstante) is daarmee traploos instelbaar, zodat het verloop van de toetsdrukkarakteristiek veel vloeiender af te regelen is. Om die reden kon ook voor iedere klepel hetzelfde type veer worden gebruikt. Bij de kleinere klokken is de draad van de repetitieveer steeds onder de klepelbol aan de vlucht van de klepel vastgemaakt. Bij de grotere klokken echter boven de klepelbol, waardoor de veerkracht minder sterk toeneemt naarmate de toets verder wordt ingedrukt. Op die manier lijkt het net alsof een veer met een nog langere staart is toegepast. Houten balken Wat men vaak hoort is dat een beiaard mooier klinkt wanneer de klokken aan hout hangen. Metaal zou contactgeluiden makkelijker doorgeven. Deze logica is ook de reden geweest om in Garderen in ieder geval de acht grootste klokken aan houten balken te hangen. Om demping van de klank van de kleine klokken door het hout te voorkomen, hangen de 35 kleinere klokken allemaal aan roestvrij stalen kokerbalken, maar dan wel tussen twee kussentjes van zacht materiaal ingeklemd. Ook bovenop de balk zit tussen de moer van de ophangbout en de balk een flexibel kussentje. Dezelfde bouten die de klokken aan de balken kluisteren houden ook het klepelscharnier met klepel vast. In tegenstelling tot wat men zou verwachten blijkt nu dat juist het aanslaan van de grote klokken een vagelijk dreunend geluid veroorzaakt. En dat terwijl de houten balken bewust goed geïsoleerd in de roestvrij stalen klokkenstoel zijn gemonteerd. De klap lijkt uit het hout zelf te komen. Buiten is deze dreun overigens niet te horen. Ruw hout absorbeert in principe hoge tonen door het poreuze oppervlak van dit materiaal. Klinkt een 'houten' beiaard daarom beter? Maar klopgeluiden tegen hout worden juist versterkt en niet gedempt. Zou het uitgangspunt dat hout altijd beter is dan toch niet waar zijn? Of ligt het ergens anders aan? Speelhamer Een bestaande luidklok van Petit & Fritsen is als laagste klok in de beiaard opgenomen en moest daarom van een speelhamer worden voorzien. Traditioneel worden speelhamers staand gemonteerd (met het scharnierpunt onder het slaglichaam) of hangend (met het scharnierpunt erboven). De draairichting van de hamer ligt daarbij in het verticale vlak. Wordt de hamer losgelaten, dan valt deze door de zwaartekracht naar de klok toe. Tijdens de val wordt de invloed van de zwaartekracht alleen maar groter en wil de hamer als maar sneller naar de klok toe bewegen (bij een klepel is dat net andersom, de zwaartekracht probeert juist te voorkomen dat de klepel ooit de klok raakt). Daar komt nog eens bij dat bij een hamer de hoekverdraaiing veel groter is dan bij een klepel, omdat een klepel doorgaans een veel langere steel heeft (hoekverdraaiing: als het slaglichaam en een klepelbol beide 10 cm worden verplaatst, dan is de hamer over een grotere hoek gedraaid dan de klepel). Kortom, voor een traditioneel opgestelde hamer is eigenlijk een zeer specifieke en kostbare veer nodig wil een hamer even goed bespeelbaar zijn als een klepel. In het dagelijks leven worden perfect op de situatie toegeruste hamerveren maar zelden aangetroffen. Jammer voor de klank en de speelaard. Maar het kan ook anders! In Garderen beweegt de speelhamer namelijk in het horizontale vlak. Nou ja, bijna horizontaal, want voor de ideale aanslag hoort de hamer een klein beetje naar beneden te bewegen. In ieder geval heeft de zwaartekracht door deze constructie nauwelijks nog invloed op de valsnelheid van de hamer. Een eenvoudig en goedkoop veertje om de hamer terug te trekken is zo voldoende en het geheel is moeiteloos af te regelen.
Klok en Klepel nr. 95   |   Juni 2006   |   © NKV