Überlegungen zu einem Bogen mit Pfeilen < 7gr per lb

[Feanor1307]

P.S. das Gesagte trifft natürlich nur für Systeme zu in denen der Pfeil bis zuletzt auf der Sehne liegt und beschleunigt wird. Ist das nicht der Fall (wie in vielen nicht optimierten Bögen) geht die Energie zu 100 % in Dehnung/Schwingung --> Wärme über. Deshalb Standhöhe optimieren

[Feanor1307]

Im übrigen klären die Betrachtungen auch warum die Optimierung des Wirkunngsgrades bei konstant minimalem Sehnengewicht/-Dehnung stattfinden sollten:
Ist der Wurfarmquerschnitt suboptimal mit viel Gewicht in den äußeren Bereichen und Tips verbleibt viel kin. Energie eben da bis sie im letzten Moment mit einem mal übertragen werden muss (Straffziehen der Sehne). Ist die Sehne dann sehr dehnungsarm (z.B. FF) verbleibt die ganze Energie in den Tips wo sie durch den Stop in Vibration --> Wärme umgewandelt wird. Mancher tip hält das nicht aus und bricht.

[Galighenna]

Moin Moin,

Prinzipiell gibt es an dem Modell von Galli nichts auszusetzen. Es ist logisch das im Moment der Streckung bei einer massen- und dehnungslosen Sehne, diese gegen unendlich schnell wird und den Pfeil demnach sämtliche Energie übertragen müsste. Demnach ist die Wurfarmgeschwindigkeit theoretisch gleich. Siehe deine Ausführungen dazu.

Ich freue mich, das ich da keinen Denkfehler/Gehirnknoten hatte

In den Ausführung die TomTux verlinkt hat steht aber drin weshalb dies für die Realität nicht anwendbar ist. Weil die Sehne bereits vor dem Erreichen der Standhöhe ihre maximale Geschwindigkeit erreicht. Begründet wird das mit der Dehnung der Sehne (in deinem Modell =0).

Richtig. Das hatte ich in späteren Ausführungen als eine Art Phasenverschiebung eingeführt. Aufgrund der Dehnung der Sehne erreichen die Tips der WA den Punkt wo sie sich auf Standhöhe befinden eine Spur eher, als das die Sehne vollständig gestreckt ist. Dadurch kommt es zu Schwingungsvorgängen die Energie für sich beanspruchen.

Und dort kommt das Spitzengewicht/Bogendesign wieder zum Tragen. Die Beschleunigung der Tips verlangt Energie. Je schwerer desto mehr. Je geringer die Masse der Tips desto mehr Energie wird bereits zu Beginn und in der Mitte des Release an den Pfeil übergeben. Je höher das Tip Gewicht desto mehr Energie wird erst am Ende (wenn sich die Sehne spannt) dem Pfeil mitgegeben. Im realen System bewirkt dieses hohe Tip Gewicht dann eine enorme Belastung der Sehne am Ende des Release, was zu einer enormen Dehnung und auch Schwingung derselben führt. Dieser Effekt ist um so größer je schwerer die Tips sind. Damit geht in der Endkonsequenz Energie für den Pfeil verloren (geht in die Sehne, von da zurück in den Wurfarm, zurück in die Sehne usw.bis sie restlos in Wärme umgewandelt wurde <-- eine nicht zu verachtende Menge geht auch in die Bogenhand).

Absolut korrekt beschrieben! Die Frage ist, welchen Anteil die Verluste durch Sehnendehnung am Gesamtverlust ausmachen. Die Dehnung der Sehne wird bei Dacron (aus dem Kopf heraus) mit 3% beziffert, bei Fastflight mit 1%.
Hier decken sich Theorie und Praxis schon wieder wunderbar. Fastflight steigert den Wirkungsgrad, weil es leichter ist, und auch weil es sich weniger dehnt.

Die Auswirkungen ließen sich untersuchen wenn man eine Sehne mit definiertem Gewicht baut, einmal aus FF und einmal aus Dacron. Wichtig ist: Beide Sehnen müssen exakt gleich gebaut sein, was die Anzahl der Eindrehungen und die Standhöhe des Bogens sowie das Gewicht betrifft. Ausdrücklich ausgenommen ist die Länge der ungespannten Sehne!
Dann bestimmt man die spezifische Dehnung und vergleicht den Wirkungsgrad des bespannten Bogens. Die Differenz der Wirkungsgrade ist dann der Teil der durch die Dehnung der Sehne Verursacht wird.

Fazit:
-Das Modell ist korrekt und für die Praxis in sofern relevant, als das jeder zusehen sollte seine Sehne so leicht wie möglich aber so schwer wie nötig zu machen. Das sollte aber den meisten bereits klar sein.
-Da eine jede Sehne über Dehnung und Gewicht verfügt gilt für einen Bogen, dass Design und Gewichtsverteilung der Wurfarme die entscheidenden Punkte sind an denen gedreht werden muss um einen Bogen so schnell wie möglich zu machen.

Warum kann man nicht besser die Sehne noch optimieren? Evtl gäbe es noch weniger dehnbare und leichtere Fasern als Dacron und FastFlight (Preis erstmal egal)
Ich sehe das als den PRIMÄREN Punkt für Optimierung. Der materialwissenschaftliche Aufwand, sowie die Kosten sind jedoch hoch.
Eine Gewichtsreduzierung der WA ist bei Holz auch sehr strengen Grenzen unterworfen und diese sind auch sehr schwer technisch zu standardisieren so das hier sehr viel Erfahrung nötig ist. Es ist also ähnlich schwer, wie die optimierung der Sehne.
Wenn man sich mal die Fahrräder ansieht (Compound Bögen) stellt man schnell fest: Hmm die machen GENAU das. Die WA sind extrem verkürzt und sie führen nur eine sehr geringe Bewegung aus, die dann über die Rollenmechanik auf den Pfeil übertragen wird. Daher erreichen Compoundbögen mit sehr sehr leichten Pfeilen diese extrem hohen Geschwindigkeiten

Es geht dabei nicht nur um die Geschwindigkeit des Bogens/Pfeiles sondern auch um eine gleichmäßige Kraftabgabe und ein gutmütiges Schussverhalten. Wenn z.B. 40 % der im Bogen gespeicherten Energie erst in den letzten 2 cm auf den Pfeil übertragen werden wird die Nummer extrem zappelig.

Naja das können wir für die Problemstellung aussen vor lassen, da hier nicht Schusskomfort sondern Wirkungsgrad bei leichten Pfeilen gefragt ist. Ausserdem bin ich sicher, das der Schusskomfort mit dem Wirkungsgrad zusammenhängt.
Kleine Anmerkung: Kräfte werden nicht abgegeben (sorry ich komme gerade ausm Physiklabor *gg* )

(...)
Diese Dinge wurden zwar bereits zum Teil von anderen Forumsmitgliedern aufgezeigt aber so noch nicht zusammengefasst (oder ich habe es überlesen). Warum dann nochmal aufwärmen!? Nun ich denke es ist falsch wenn hier der Eindruck entsteht alles was man tun muss ist eine möglichst leichte Sehne auf einen Bogen zu ziehen und das ist es. In der Theorie, Ja. In der Praxis ist dies jedoch falsch. Die möglichst leichte, nicht zu stark dehnende Sehne sollte eine Konstante für jeden Bogenbauer sein (immer auf den Bogen angepasst) die durch das Material vorgegeben wird . Die Variable ist das Design an der ein jeder optimieren kann/muss/sollte.

Grüße Kevin

Hmmmmmmm jaein... Im Prinzip hast du schon irgendwo recht. Da wir Bogenbauer und keine Sehnengarnentwickler sind, fällt uns die Aufgabe zu den Bogen zu optimieren. Wir wissen aber, das die Verluste die durch die Wurfarmmasse entstehen dadurch erst möglich werden, das die Sehne eine gewisse Dehnbarkeit hat. Deshalb ist die Sehne tatsächlich der Primäre Optimierungspunkt, denn sie stellt die Ursache der Verluste dar. Die Masse der WA zu reduzieren vermindert den Einfluss dieser Ursache. Deshalb kann und sollte man auch dort optimieren.
Ausserdem ist eine möglichst leichte, nicht zu stark dehnende Sehne nicht bei jedem Bogenbauer selbstverständlich. Viele schießen mit Dacron einige auch mit Naturfasern. Das ist auch absolut nicht falsch. So lange es um ganz normale Bögen geht funktioniert das sehr gut. In diesem speziellen Fall soll jedoch ein Bogen auf leichte Pfeile optimiert werden und da werden an die Sehne noch einmal höhere Anforderungen gestellt als das sonst der Fall ist.

Ich glaube, jetzt haben wir zwar kein richtig wissenschaftliches und wasserdichtes Modell, aber meine persönliche Vorstellung von dem was einen Bogen ausmacht der leichte Pfeile schießen kann, oder gleichzeitig, was einen Bogen mit einem hohen Wirkungsgrad ausmacht, ist um ein gutes Stück vollständiger und ich glaube auch "richtiger" geworden.

Ich weiß nicht ob man das jetzt nochmal so zusammenfassen sollte/kann. Meiner Meinung nach ist das Thema an diesem Punkt für die Ansprüche des Forums hinreichend genau dargelegt und analysiert worden.

Auf jeden Fall schonmal Danke an alle die bisher fleißig mit diskutiert und sich eine Menge Gedanken gemacht haben.

PS:
Kevin du hast das wirklich gut zusammengefasst und auf den Punkt gebracht!

[Galighenna]

Ist der Wurfarmquerschnitt suboptimal mit viel Gewicht in den äußeren Bereichen und Tips verbleibt viel kin. Energie eben da bis sie im letzten Moment mit einem mal übertragen werden muss (Straffziehen der Sehne). Ist die Sehne dann sehr dehnungsarm (z.B. FF) verbleibt die ganze Energie in den Tips wo sie durch den Stop in Vibration --> Wärme umgewandelt wird. Mancher tip hält das nicht aus und bricht.

Das widerspricht deinen vorigen Aussagen. Wir hatten kurz vorher doch festgestellt das die Übertragung der Energie um so besser funktioniert, je weniger Dehnung die Sehne erfährt. Das was sich ändert ist die Zugkraft die bei schweren Tips auf die Sehne wirkt. Bei sehr dünnen Sehnen und sehr sehr schweren Tips kann die Zugkraft durch das Straffziehen der Sehne so stark werden, das die Sehne reißt. Ausserdem erhöht die große Zugkraft das Ausmaß der Dehnung und führt zu einem schlechteren Wirkungsgrad.
Bei weichen Sehnengarnen verbleibt mehr Energie in den Tips, weil eben die Sehne stärker gedehnt werden kann. Die Verschiebung zwischen erreichen der Standhöheposition der WA und völliger Streckung der Sehne wird größer.

Schwere Tips sind noch NIE durch eine harte Sehne zerfetzt worden. Das passiert nur bei unterdimensionierten Tips die aus zu weichem Material bestehen, weil das Material die Zugkraft nicht auf die Sehne übertragen kann. Die Sehne zerschneidet dann die Tips.

[Feanor1307]

Ha der Urheber meldet sich zu Wort . Zunächst erst einmal danke für die Ausführungen und die anschließende Diskussion (gilt für alle), das hat mir auch einiges Verständnis gebracht (Hoffe ich )!

Experimente bezügl. der Dehnung wie du sie beschreibst sind gemacht worden (TBB2 S. 233 f). Dort hatte die Dehnung keinen sign. Einfluss. Ich bin mir aber nicht sicher ob es da nicht Probleme im Versuchsaufbau gab (Stichwort "Standhöhe" beim Ausdrehen der Sehne). Also bleibt das Thema interessant.

Sehne/-nmaterial optimieren. Zweifellos gut. Besonders hinsichtlich der Masse sollte man dort etwas tun. Bei der Dehnung wird es gefährlich. Die kann wiederum nur im Einklang mit der Masse reduziert werden. Im Extremfall kann ja eine Massenlose Sehne gegen Unendlich beschleunigen (deine Ausführungen). Dann kann sie alle Energie an den Pfeil abgeben. Nun muss sie möglichst leicht sein um eine hohe Geschwindigkeit anzunehmen. Dann kann auch die Dehnung reduziert werden. Denn wenn mehr Energie vom Pfei absorbiert wird muss weniger von der Sehne gepuffert werden um die Tips weniger zu belasten.
Weiterhin kann auch eine komplett dehnungslose Sehne aufgrund ihres Gewichts, des Luftwiderstandes und ihres Schwingverhaltens (die Sehne wird "flattern") nicht beliebig schnell werden, so dass bei vernünftiger Spannnhöhe die höchste Geschwindigkeit des Pfeiles praktisch (kein Modell) immer vor Standhöhe erreicht wird. Damit muss der Wurfarm sämtliche übrige Energie puffern ---> Bruch.
Auf letztgenanntes bezieht sich übrigens meine "Falschaussage" weiter oben. Erstens wird natürlich nicht die "ganze Energie" in die Tips geleitet sondern nur soviel wie in der vibrierenden Sehne verbleibt. Und natürlch ist die Energie bei der dehnnungslosen Sehne größer als bei der dehnenden. Nur bei letzterer Teilt sie sich zwischen Dehnungsarbeit/Vibration in Sehne und Bogen. Bei der nicht dehnenden nur Vibration im Bogen. Wie gesagt im Gesamtbetrag ist sie kleiner nur Verhältnismäßig zu ungunsten dem Bogen zugeschoben. Also der Wirkungsgrad steigt in jedem Fall bei der nicht dehnenden Sehne. Aber ein größerer Teil der Energie die zur 100% fehlt geht nun in die Tips. Ich hoffe mal ich habe mich da klarer ausgedrückt (stemme nebeher Hanteln und habe ein Sauerstoffdefizit )

Viele Grüße Kevin

[Wilfrid (✝)]

Feanor, die Bewegung endet, weil das system im Gleichgewicht ist und alle potentielle Energie in kinetische umgewandelt ist.
Es kann zu jedem Auszug x nur die Epot in Ekin umgewandelt werden, die noch im Bogen steckt. Und auf Standhöhe ist das nunmal 0. Das sich da im Bogen eine Menge austobt und das der Pfeil ne Menge mitnimmt, ist klar

[Feanor1307]

Ok ich glaub jetzt hab ich es. Auch wieder ein Missverständnis keine Meinungsverschiedenheit (im Wortsinn). Die zuerst potentielle dann kin. Energie des Systems Bogen/Sehne wird natürlich nicht nach der Standhöhe vom Pfeil absorbiert sondern im Idealfall bis unendlich kurz davor. Danach ist es vorbei im Idealfall wie in der Realität. Sollte es zumindest :S.

[Galighenna]

Hmm ja aber wenn da potentielle Energie in kinetische umgewandelt ist, aber logischerweise eine Restenergie im Bogen bleibt, dann ist die kinetische Energie ja noch da. Das System befindet sich dann nicht im Gleichgewicht, die WA schwingen... Denn grundsätzlich kann auch die kinetische Energie der Wurfarme und der Sehne wieder in potentielle Energie verwandelt werden. Das tut sie ja, denn das ist die Ursache für die Vibrationen der Wurfarme und der Sehne. Hier pendelt die Energie zwischen ihrer kinetischen Erscheinung und ihrer "potentiellen".

Manchmal ist das leider etwas unpräzise ausgedrückt, daher kommen die vermeintlichen Meinungsverschiedenheiten.

[Frankster]

Es geht dabei nicht nur um die Geschwindigkeit des Bogens/Pfeiles sondern auch um eine gleichmäßige Kraftabgabe und ein gutmütiges Schussverhalten.

Ab hier denke ich kommt man ohne echte Erfahrungswerte nicht weiter.

Da wir Bogenbauer und keine Sehnengarnentwickler sind, fällt uns die Aufgabe zu den Bogen zu optimieren.

Bogenbauer bauen aber auch Sehnen und genau da ist ein guter Punkt an dem man ansetzen kann wie ich es schon einmal angedeutet habe.

Ansonsten möchte ich auch Allen ganz herzlich danken die hier fleißig mitgedacht und mitdiskutiert haben. Jetzt wird es langsam Zeit den Gedanken Taten folgen zu lassen. In diesem Sinne, lasst die Späne fliegen.

[Feanor1307]

Moin Moin,

oder guten Abend . Einen habe ich noch. Irgendjemand hier im Thread hatte auf Rainer_K verwiesen und ich erinnerte mich dann dunkel das er dazu mal eine Testreihe durchgeführt hat. Er hat die Ergebnisse hier auch gepostet, siehe: viewtopic.php?f=15&t=14948 . Ich sag mal nichts weiter dazu, der Thread ist nicht doll lang. Einschränkend muss man zu seinem Test sagen das er recht schwere Pfeile verwendet hat. Schaut's euch an !

Grüße Kevin

[Wilfrid (✝)]

naja, wenn der Bogen die 15grpp auf 180m geworfen hätte, wären 5m/s n Schiß, wenn nur auf 90m dann wärs ne Menge. Und dann wrden die 17m/s bei vielleicht 270 m sehr gut passen.

Leider stehen die Geschwindigkeiten nicht dabei

[Frankster]

Die Anhänge sind kaputt, ich finde im Thread leider keine Werte

[Feanor1307]

Auf Seite 2 stehen doch die Werte:

"als Versuchsträger habe ich meinen Ragim Recurve mit 29lbs bei 28" ausgewählt. Die Pfeile wiegen 27.5g +- 0,3g.
Zuerst habe ich eine Reihe von 10 Schüssen ohne jede Beschwerung durchgeführt. Das Egebnis war immer zwischen 45m/s und 46m/s.
Dann habe ich mir aus Walzblei kleine Stücke geschnitten, und die mit doppelseitigem Klebebad beklebt. Jedes Stück wiegt ca. 4.5g.
Obwohl ich mir einen schönen Versuchsplan zurechtgeschrieben hatte mit stetig zunehmenden Gewichten habe ich doch erst einmal alle 10 Gewichte draufgeklebt, macht zusammen also 45g mehr Masse auf beide Wurfarme.
Die nächsten 10 Schüsse zeigten absolut keinen Unterschied; 45m/s Pfeilgeschwindigkeit.
Danach verschob ich ein Gewicht direkt unter die Tips. Bei 4,5g extra Masse ist das soviel wie etwas 7cm³ Hoz, das ist schon eine ganze Menge. Dennoch- kein messbarer Unterschied."

[Galighenna]

Stimmt, ganz vage hatte ich diesen Test noch im Kopf, war mir aber nicht mehr sicher.
Danke fürs Ausgraben.

Es wäre suuuper interessant wenn Rainer_K diesen Test mit leichteren Pfeilen wiederholen würde. Leider hab ich keine Chrony, sonst hätte ich im Verlauf dieses Threads schon lange diesen Versuch gemacht.
Falls die Messung OK ist und das Messgerät keine Macke hat, unterstützt es auf grandiose Weise sämtliche meiner vorigen Ausführungen die sich auf die Geometrische Herleitung der Nockpunktbewegung begründen.

[Frankster]

Falls die Messung OK ist und das Messgerät keine Macke hat, unterstützt es auf grandiose Weise sämtliche meiner vorigen Ausführungen die sich auf die Geometrische Herleitung der Nockpunktbewegung begründen.

Ich sehe es eher so das es Deiner Theorie wiederspricht. Aber vielleicht kannst Du es nochmal aus Deiner Sicht darlegen.
Die zu erwartende Geschwindigkeitsdifferenz die bei den Messungen mit den schweren Pfeilen nicht zu traf sehe ich eher im Bereich eines Messfehlers.

ungefähr 30 gramm Pfeil + eff. Sehnenmasse wurden in diesem Beispiel beschleunigt. Die Geschwindigkeit der Tips nach dem Ablass ist weit weniger die Geschwindigkeit der Sehne und des Pfeils. Die schweren Pfeile begrenzen auch die Maximalgeschwindigkeit der Tips enorm. Somit ist die Wirkung der Zusatzmasse an den Tips auch entsprechend klein. Bei in Relation sehr leichten Pfeilen um die es ja geht in diesem Thread, sieht die Welt allerdings ganz anders aus.