Wie ich meine Lichtstative beschwere...

Schon mein letzter Blogbeitrag hat sich ja bereits mit der Stabilität von Lichtstativen befasst.
Warum mir dieses Thema so wichtig ist: Häufig ist der finanzielle Betrag, der auf dem Stativ lastet, wesentlich höher als der finanzielle Wert des Stativs selbst. Oft sehe ich Fotografenkollegen auf Conventions mit portablem Studioblitz und Lichtformer herum laufen, die zusammen gerne 700 bis über 1000 Euro kosten und diese "verantwortungsvolle Bürde" wird dann einem 20 Euro Lichtstativ überlassen.
Trotzdem kann ich nicht behaupten, dass dies ein klassisches Beispiel von "am falschen Ende gespart" ist. Denn ein teureres Stativ ist nicht zwangsweise stabiler. Denn die Hersteller lassen sich nicht Stabilität bezahlen, sondern Design - zum Teil sind diese Aspekte sogar gegenläufig. Für mich selbst haben sich ein paar sehr günstige Zusatzhelfer bewährt um meine Stative fest und sicher auf dem Boden zu halten, über die ich nachfolgend berichten möchte. Zunächst aber ein kleiner Abriss darüber, was die Stabilität eines Stativs überhaupt bestimmt. Keine Sorge, alles Effekte, die man aus eigener Erfahrung bereits kennt, nur nochmal etwas grafisch aufbereitet.

Vereinfacht: Ein Stativ kippt, wenn sein Schwerpunkt (dauerhaft oder temporär) außerhalb seiner Standfläche liegt.

Ich will mir (und natürlichem dem Leser) die detaillierte Herleitung aus der technischen Mechanik sparen.
Vier Semester meines Studiums habe ich damit zugebracht Statik, Festigkeitslehre, Werkstoffkunde und Schwingungslehre zu büffeln. Wollte man es genau nehmen ginge dies hier viel zu weit. Deshalb belassen wir es bei dem oben gefassten, vereinfachten Lehrsatz und ich füge ein paar kleine Bildchen an, die an verschiedenen Beispielen zeigen wieso ein Stativ kippt.

Schaut man "von oben" auf ein Stativ und verbindet die Eckpunkt zu einem Dreieck, so erhält man seine Standfläche, welche im Bild als blauer Schatten hervorgehoben wird.

Es ist nach obiger Faustregel immer unser Ziel den Schwerpunkt des Stativs jederzeit innerhalb seiner Standfläche zu halten. Der Schwerpunkt ergibt sich als Mittelwert der Gewichte der Einzelkomponenten. Also dem Stativ und seinem Eigengewicht und der Last und ihrer Auskragung, die oben auf dem Stativ befestigt ist. Vereinfachend fassen wir mal Blitzkopf und Softbox zusammen. Das Gewicht des Stativs wirkt, aufgrund der Symmetrie, immer direkt an der Mittelsäule (beim gezeigten C-Stand-Fuß ist das etwas anders, weil die Beine hier nicht symmetrisch sind, sondern unterschiedlich lang, das vernachlässigen wir hier aber mal) 

 

Die Einzelgewichte und ihre "Angriffspunkte", also die Position, über der sie sich befinden, hebe ich nachfolgend mal in türkis hervor.

 

Nun ergibt sich jedoch noch ein kleines "Problem" mit der Realität: Wind. Jeder weiß, dass Wind ein Stativ umwerfen kann. Aber Wind hat ja so erstmal keinen Schwerpunkt, den ich einzeichnen könnte.  Um unser Anschauungsmodell weiterhin einfach zu halten, stellen wir uns einfach vor, dass der Wind den Schwerpunkt, der sich aus den Gewichten am Stativ ergibt, zur Seite drückt. Der Physik nach rechnen wir ja ohnehin nicht mit Gewichten, sondern mit den Gewichtskräften, die sich aus der Schwerkraft ergeben und den Hebelarmen, die sich aus dem Aufbau ergeben - und auch Wind lässt sich in Kraft und Hebelarm zerlegen. Es ist also durchaus möglich und zulässig die Windkraft als Schwerpunktsverschiebung in unserer Standfläche zu berücksichtigen.

Kurz um, kommt der Wind von rechts, so drückt er den Schwerpunkt nach links und umgekehrt. Starker Wind schiebt den Schwerpunkt weiter aus seiner Ruheposition als leichter Wind.

In der Realität tritt Wind mit wechselnder Stärke auf, aber meistens aus einer Vorzugsrichtung. Allerdings werden wir unseren Bild- und somit Blitzaufbau selten davon abhängig machen, aus welcher Richtung gerade der Wind kommt, sondern eher davon, wie unsere Kulisse am besten wirkt. Hinzu kommen Effekte des "Aufschaukelns" durch federnde Stativkonstruktionen... es kann also sehr schnell sehr kompliziert werden - keine Sorge, wir vereinfachen das.


Fassen wir daher all diese Einflüsse mit einer "unscharfen" Schwerpunktsdefinition zusammen. Ich zeichne den Schwerpunkt also nicht als "harten" Punkt ein, sondern als unscharfen Kreis um damit eine "Aufenthaltswahrscheinlichkeit" für den Schwerpunkt zu umreißen.  Der Schwerpunkt kann also durch Wind und Wetter und Aufschwingen immer ein bisschen "pendeln", mit höherer Wahrscheinlichkeit liegt er direkt in der Mitte der roten Wolke, mit geringerer Wahrscheinlichkeit am Rand. Der Einfachheit halber kommt der Wind bei uns mit gleicher Wahrscheinlichkeit aus einer beliebigen Richtung (sonst wäre die rote Wolke tropfenförmig ausgebeult).

 


Jeder weiß aus eigener Erfahrung, dass ein Stativ dann am stabilsten steht, wenn direkt unter der Softbox ein Stativbein platziert ist, wie im linken Bild.

Der Grund dafür zeigt sich, wenn man sich das Schwerpunktschema anschaut: Die Gewichtskraft des Stativs lastet zentral auf der Mittelsäule,  die Gewichtskraft der Softbox zentral auf dem vorderen Bein, wie im mittleren Bild.  Der Schwerpunkt pendelt also irgendwo dazwischen, je nachdem aus welcher Richtung und mit welcher Stärke der Wind kommt. Wir erinnern uns - das Stativ kippt, sobald der Schwerpunkt außerhalb der Standfläche liegt - es kippt also im gezeigte Fall am ehesten nach links oder rechts zwischen die Beine (nicht nach hinten über und auch nicht über eines der Beine).

Dreht man die Softbox so, dass sie zwischen den Beinen liegt, so ergibt sich das Schwerpunktschema wie rechts gezeigt. Das Stativ kippt mit höchster Wahrscheinlichkeit in Richtung der Softbox. Dass diese Position insgesamt instabiler ist, lässt sich daran erkennen, dass ein größerer Teil der roten Wolke außerhalb der blauen Standfläche befindlich ist - die Warscheinlichkeit für ein Kippen ist also insgesamt höher.
Das entspricht soweit alles den Erfahrungen, die wir schonmal gemacht haben, ein gutes Zeichen dafür, dass diese Modellanschauung Sinn ergibt.

Daraus folgen drei Grundsätze, die sich als stabilitätsfördernd auswirken:

1. Je größer die Standfläche des Stativs, desto besser. Flapsig ausgedrückt: Je größer das blaue Dreieck, desto besser passt die rote Wolke hinein - das runde muss ins Eckige ;-). Durch geschicktes drehen des Stativs kann ich das Kipprisiko verringern.

2. Der Schwerpunkt ist ein Mittelwert aller am Stativ verteilter Gewichte - inklusive des Eigengewichts. Daraus folgt bereits: Je schwerer das Stativ, desto stabiler. Wiegt ein Stativ bereits 10 kg, dann machen 500 g, die auskragen, im Verhältnis nur noch wenig aus. Wiegt das Stativ selbst nur 500g, so hat jede Last sofort dramatische Folgen. Eine bewährte Methode zur Steigerung der Stabilität besteht, wen hätte es gewundert, also in der Montage von Zusatzgewichten am Stativ.

 

3. Ein Stativ mit dünnen (also im Sinne von dünnwandig und dünner Durchmesser) und vielen Teleskopstufen neigt dazu sich durchzubiegen und zu schwingen. Der Mechaniker spricht von einer geringeren Steifigkeit. Auch wenn im Normalzustand der Schwerpunkt richtig drappiert ist und das Stativ nicht zum kippen neigt, so kann sich der Schwerpunkt leichter verschieben und somit in Kipplage geraten, als bei einem steifen Stativ.

Grafisch gesprochen: Der rote Kreis wird größer und passt folglich schlechter in unser blaues Dreieck.

Fazit: Groß und schwer = Stabil.*

*Anmerkung des Autors: "Welch große Erleuchtung"

Zu 1. - möglichst große Standfläche:
Dies kann eigentlich nur beim Kauf des Stativs berücksichtigt werden, oder? Immerhin ist die Standfläche konstruktiv festgelegt.
Falsch, lediglich der mögliche Maximalwert der Standfläche ist konstruktiv festgelegt. Die Standfläche kann auch beim selben Stativ variieren, je nachdem wie es aufgestellt wird, denn Sie muss als Projektion entlang der Schwerkraft betrachtet werden. (WHAT?)


Klar wird das Projektionskonzept, wenn wir uns eine schiefe Ebene anschauen - man verzeihe mir dir "billige Paint-Grafik" aber sie veranschaulicht das Problem auf simple Weise. Die Schwerkraft wirkt immer gerade nach unten - niemals schräg, also muss auch die Standfläche immer horizontal sein, niemals schräg.
Die blaue Linie zeigt die Standfläche an einer schiefen Ebene, die grüne Linie die "ideale Standfläche", die sich bei geradem Boden ergäbe . Zusätzlich kommt ein weiterer unangenehmer Effekt hinzu - nicht nur die Standfläche wird kleiner, auch der Schwerpunkt "wandert" seitlich heraus, denn auch an allen Gewichten wirkt die Schwerkraft wie gewohnt senkrecht nach unten. An einer senkrechten Wand verschwindet die Standfläche dann ganz, weil alle Standfüße des Stativs von oben, also aus Sicht der Schwerkraft betrachtet, auf einer Linie liegen - und eine Linie hat keine Fläche.

Auch keine neue Erkenntnis: Am Hang kippen Stative häufiger um.
Deshalb mein Pro-Tipp habt immer einen Klappspaten dabei um den Hang zu beseitigen ;-) (natürlich nicht).
Es gibt Statlive, bei denen sich ein Bein in der Höhe verstellen lässt, wodurch schiefe Ebenen ausgeglichen werden können. Meistens sind dies C-Stands mit massiver Konstruktion und obendrein schwer - perfekt-stabile Stative also. Nur leider konstruktionsbedingt unendlich sperrig.

Alternativ ergibt sich die Möglichkeit ein Boomstand zu verwenden. Aufgrund der Konstruktionsweise kann es an einer ebenen Stelle aufgestellt werden und die Lichtquelle wird dann an einem Ausleger positioniert. Zudem können Boomstands besser austariert werden, da ihr Ausleger es möglich macht die Last weiter von der Mittelsäule zu entfernen und den Schwerpunkt sauberer auszubalancieren.


Ein etwas alternativer Lösungsansatz, der sich bei mir in einigen Situationen bereits bewähren konnte, besteht darin die Stativbeine eingefahren zu lassen und stattdessen das Stativ mithilfe eines Spanngurts direkt an der Location zu befestigen: Heißt also an einem Baum oder einem Treppengeländer. Für Treppengeländer bieten sich mitunter auch die allseits beliebten Superclamps in Doppelausführung an.
Vorteile an diesem Kniff: Spanngurte sind klein und leicht und passen in jeden Rucksack. Ich nehme mir "nicht noch mehr" Sicht aus dem Bild als ohnehin schon, das Stativ ist nur selten mit im Bild.  Ein Nachteil ist natürlich - so ganz flexibel ist es leider nicht.

Mit einem Spanngurt kann man Stative gut an Bäumen oder Treppengeländern befestigen und sie so auch auf unebenen Flächen stabil zum Stehen bringen.

Zu 2. - Gegengewichte am Stativ positionieren:

Es klingt erstmal unfassbar banal, trotzdem sind Zusatzgewichte eine der besten Lösungen. Was für Gewichte ich verwende und wie ich sie am Stativ befestige will ich trotzdem einmal erklären.

Einerseits habe ich mir vor acht Jahren unfassbar günstig ein paar Sandsäcke genäht. Zehn Leinbeutel haben auf ebay damals 2 Euro gekostet. Sand kriegt man entweder für 5€/25kg im Baumarkt gekauft oder im Austausch für ein Feierabendbier, wenn man lieb fragt, auch bei der Baustelle nebenan ;-).  Also theoretisch 10 Stück für 7€ (habe damals aber nur 6 gefertigt) und ein bisschen Arbeitsaufwand, ein Sandsack wiegt bei mir 5kg. Eine Gewichttasche aus dem Fotobedarf kostet ohne Gewichte bereits um die 20€. Positive Effekte am damaligen Design sind nach wie vor: Der Sandsack hat bereits eine unfassbar praktische Trageschlaufe für den Transport. Durch das Zwei-Taschen-Design lassen sich die Säcke einfach über Stativbeine schmeißen oder um die Mittelsäule binden.
Zwei wesentliche Nachteile des damaligen Designs will ich nicht verheimlichen:
1. Der Sand ist so fein, dass er durch den Leinenstoff hindurch staubt.
2. Wird so ein Sandsack einmal nass, ist es wahnsinnig müßig ihn wieder zu trocknen. Im Zweifelsfall packe ich sie also häufig noch in eine Plastiktüte ein.
Heutzutage würde ich daher eher auf gröberen Kies statt Sand als Füllmaterial gehen, wodurch beide Nachteile beseitigt würden. Dennoch leisten mir diese Sandsäcke bereits seit Jahren sehr treue Dienste - ich nutze sie auch im Alltag um beispielsweise meinen Wäscheständer zu beschweren oder als Türstopper.

 

Alternativ zu den staubigen und großvolumigen Sandsäcken verfüge ich durch meine Unterwasserfotografie über einige Bleigewichte. Diese passen besser in den Fotorucksack, weil sie kompakter sind und eben nicht stauben - ich hätte sonst Angst um meine Kamera und Objektive.

Tauchblei neu zu kaufen ist ziemlich teuer: 10-15€/kg ist ein handelsüblicher Preis. Aber eBay zeigt eine Menge Leute auf, die ihr Tauchhobby aufgegeben haben und größere Bleibestände für 3-5€/kg abgeben. Das praktische an diesen Bleistücken ist, dass sie eine Gürtelschlaufe besitzen. Mit einem kleinen Spanngurt lassen sie sich hervorragend mit wenigen Handgriffen am Stativ befestigen.

Selbstgenähter Sandsack, Tauchblei und Spanngurte (auf verschiedene Längen gekürzt für einfacherer Handhabung) sind bewährte Helfer.

So viel zu den Gewichten die ich verwende. Nun zur Befestigung am Stativ.
Befestige ich das Gewicht an der Mittelsäule, so erhöht es die Standfestigkeit in alle Richtungen gleichermaßen, kann aber den Schwerpunkt niemals genau über die Mittelsäule austarieren, egal wie schwer ich es mache. Eine "bessere" Positionierung zum Ausgleich einer auskragenden Last ist immer auf der gegenüberliegenden Seite und zwar so weit, dass sich der Schwerpunkt in die Mitte verlagert. Um das Kontergewicht von der Mittelsäule wegzubekommen positioniere ich das Gegengewicht also am besten möglichst weit außen am Stativfuß. Aufgrund des unsymmetrischen Stativdesigns mit 3 Füßen verschiebe ich aber den Schwerpunkt damit zwangsweise unsymmetrisch zu einer Seite und erzeuge eine erneute Kippgefahr in eine andere Richtung.
Nun gibt es drei Möglichkeiten damit umzugehen: Zunächst kann ich die Softbox statt über einem Stativbein zwischen zwei Stativbeinen positionieren - damit liegt sie genau gegenüber vom Gegengewicht und ich kriege eine symmetrische Lastverteilung zur Mitte - natürlich nur dann, wenn das Gegengewicht genau so groß oder schwerer ist als die Softbox und somit den Gesamtschwerpunkt weit genug "in die Mitte zieht". Zweitens lasse ich die Softbox über einem Stativbein und bringe das Gegengewicht mittig zwischen die beiden verbliebenen Beine. Dies geht mit einer Superclamp mit kleinem Ausleger an die ich das Stativ hängen kann.  Der Stabilitätsgewinn hierbei ist beim "Wackeltest" enorm im Vergleich zur unsymmetrischen Belastung. Drittens positioniere ich mehrere Gegengewichte symmetrisch auf den beiden verbliebenen Stativbeinen, wodurch sie natürlich jeweils halb so schwer sein können.

Wird die Softbox über einem Stativbein positioniert (oben), so ist es nicht möglich das Gegengewicht exakt symmetrisch anzuordnen. Daraus folgt ein seitlich versetzter Schwerpunkt, der das Stativ in eine Vorzugskipplage bringt. Nun kommt es auf die Windrichtung an, ob dieser Effekt die Stabilität erhöht (Wind von links) oder senkt (Wind von rechts).

Eine Anordnung der Gewichte exakt gegenüber sorgt für eine ausgeglichenere Stabilität ohne Vorzugskipplage. Dazu muss eines der Gewichte (Softbox oder Gegengewicht) zwischen den Stativbeinen positioniert werden. Am einfachsten geht dies meistens durch drehen der Softbox.

Für eine symmetrische Lastanordnung kann stattdessen auch eine Superclamp mit Ausleger genutzt werden.


Zu 3. Steifigkeit:

An der Steifigkeit meines Stativs kann ich nicht viel ändern, sie ist konstruktionsbedingt vorgegeben - hier sollte ich also schon beim Kauf abwägen, ob ich das Stativ eher im Studio verwende, wo kein Wind auftritt und der Schwerpunkt somit nicht "wandert" oder im freien Feld.


Der Begriff Steifigkeit beschreibt in der technischen Mechanik den Zusammenhang zwischen Last und (längenabhängiger) Durchbiegung. Es setzt sich Zusammen aus der Querschnittsgeometrie (das sogenannte Flächenträgheitsmoment), ihrer Orientierung zur Kraftwirkung und einer Materialkonstante - dem Elastizitätsmodul (auch Youngmodul oder kurz E-Modul).
Nehmen wir zunächst einmal das Beispiel eines Lineals. Es hat einen rechteckigen Querschnitt. Legen wir es flach auf eine Tischkante und drücken auf das auskragende Ende, so biegt es sich sehr stark durch. Stellen wir es hochkant, so biegt es sich bei gleicher Krafteinwirkung kaum (bis nicht merklich) durch.

Es ist also nicht unerheblich aus welcher Richtung die Kraft auf mein Material wirkt. Glücklicherweise sind Stative aus runden Rohren aufgebaut, die in alle Richtungen gleichermaßen steif sind. Ihre Steifigkeit hängt also nicht von der Richtung ab.

 

Die Steifigkeit ist umso größer, je dickwandiger die Stativrohre sind und je größer ihr Durchmesser insgesamt ist. Bei Stativen mit vielen Teleskopstufen (kleines Packmaß bei großer Höhe) sind sowohl die Wandungsdicken, als auch die Durchmesser (zumindest in den oberen Teleskopstufen) konstruktionsbedingt klein und somit wacklig. Die Durchbiegung ist natürlich eine (nichtlineare) Funktion der Länge . Pro Meter Rohrlänge biegt es sich eine gewisse Anzahl an Millimetern durch. Je länger das Rohr, desto weiter pendelt sein Ende hin und her, wenn Kraft einwirkt, was auch nicht überraschend ist.

 

Hinzu kommt der E-Modul. Er ist eine Materialkonstante (hängt also ausschließlich vom Material ab). Um ein Rohr also steifer zu machen kann ich es entweder dicker machen (Flächenträgheitsmoment erhöhen), also "mehr Material" nutzen oder ein steiferes Material verwenden: Beispielsweise Stahl statt Aluminium. Beides schlägt sich im Gewicht nieder, jedoch nicht zwangsweise im gleichen Maß. Stahl ist knapp drei mal schwerer als Aluminium, besitzt aber einen dreieinhalb mal höheren E-Modul. Im Verhältnis wäre ein genauso schweres Stahlstativ also um ca. 15% steifer als ein Aluminiumstativ. 

Ähnlich sieht der Trend bei Magnesium als "Ultraleichtes" Metall aus, mit einem ähnlichen Verhältnis wie Aluminium. Carbon und Titan hingegen weisen im Verhältnis Steifigkeit/Gewicht einen schlechteren Koeffizienten auf. Es sind also bei gleichen Bedingungen (Gewicht/Geometrie) die ungünstigsten und teuersten Materialien, auch wenn es aus Marketingtechnischer Sicht erstmal "Fancy" und nach Raumfahrttechnik klingt.

Bei Lichtstativen wird deshalb aus gutem Grund fast flächendeckend Stahl eingesetzt. Entweder rostfreier Edelstahl oder lackierter "Wald- und Wiesenstahl".

Fazit:
Will ich eine hohe Stabilität, so sollte ich darauf achten ein möglichst schweres Stativ, vorzugsweise aus Stahl zu kaufen. Wenige Teleskopauszüge sorgen für dickere Wandungen, aber ein längeres Packmaß bei gleicher Höhe, dies macht das Stativ "berechenbarer" bei aufkommender Windlast.

 

Das "klassische" Walimex WT806 (Gewicht ca. 1.5kg), welches ich glaube ich schon bei jedem Fotografen gesehen habe, ist tatsächlich ein ziemlicher Klassiker. Nüchtern betrachtet bietet es ordentliche Spezifikationen (Standbreite, Auszüge, Material)  bei geringem Preis (ca. 30€/Stativ). Sucht man nach Lichtstativen aus Edelstahl, so findet man für kaum mehr Geld (40€/Stativ) noch wesentlich hochwertigere Alternativen, die rund 2.5-3kg auf die Waage bringen, bei zeitgleich oftmals breiterem Stand. Zudem sind sie wirklich rostfrei und nicht nur durch eine dünne Lackschicht geschützt. Diese wird nämlich nur außen aufgebracht, sodass Feuchtigkeit die Stative von innen oftmals weiter angreifen kann. Eine komplett umschließender Korrosionsschutz scheint nicht üblich zu sein.

 Meine Stative, die schon öfter mit auf Unterwassershootings oder im Regen waren, sind von innen schon gänzlich verrostet.


Zusätzliche Stabilität kriegt man am besten durch mehr Gewicht. Schwere Stative sind teuer, Zusatzgewichte in Form von Sandsäcken oder Tauchblei sind wesentlich günstiger im Kilopreis und zudem flexibel einsetzbar. Wie man Sie am stabilsten anbringt, wissen wir ja nun ;-).
Kleine Helferlein wie Spanngurte oder Superclamps können einem zudem aus so mancher schwieriger Situation heraushelfen.

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