Statik vs Dehnung von Sehnen Vor und Nachteile

[killerkarpfen]

Wir nähern uns der Lösung. Leider erwartet mich ein strenger Tag, ich muss mich mal gedulden bis ich mich wieder einklinken kann.

[Holzspanerzeuger]

Ich klinke mich hier mal ein, weil mein Besserwissergen zugeschlagen hat.
Die Physik ist unerbittlich, es gilt der Energieerhaltungssatz.
Also die Summe aller Energien muss konstant bleiben.

Ein Bogen mit einer Standhöhe X wird mit Dacron und mit FF Sehne geschossen.
Bei gleicher Auszugslänge ist theoretisch die Selbe Menge an Energie gespeichert.
Nur beim Ausziehen längt sich Dacron, das bedeutet, dass der Wurfarm minimal weniger biegen muss und damit weniger Energie speichert.
Hier also das erste mal FF im Vorteil. Ich denke mit Labormessungen würde man feststellen, dass bei gleicher Standhöhe und dann gleichem Auszug der Bogen mit FF ein minimal höheres Zuggewicht hat.

Dann will der Bogen beim ablassen des Pfeiles wieder in seine Ausgangsstellung, und die Sehne in ihre Ausgangslänge, dabei geht Energie verloren, natürlich nicht wirklich, sie geht über in Reibungsenergie im Holz und der Sehne und ein bisschen Luftwiederstand. Da auch hier der Energieerhaltungssatz gilt und FF sich vorher weniger gereckt hat und nun auch weniger kürzer werden will, geht auch hier weniger Energie hin und es bleibt mehr Energie für den Pfeil.

Der Nachteil ist, wenn der Pfeil dann weg ist, geht bei FF die Restenergie in den Bogen in Form eines Impulses, das kann sich auf Dauer schädigend auswirken.

Ich hoffe ich habe das soweit verständlich ausgedrückt, und hoffe, dass ich nicht falsch liege.
Wenn dem so ist, wird sich bestimmt jemand finden, der mich auf meine Denkfehler hinweist.

Allerdings würde mich interessieren, ob jemadn die Mittel hat, zu testen, um wieviel sich das Zuggewicht ändert zwischen Dacron und FF bei gleicher Standhöhe und gleichem Zuggewicht.

Grüße aus der Pfalz in der Hoffnung dass es hier noch andere Pfälzer gibt

Matthias

[SchmidBogen]

Wie war das dann früher im Mittelalter, als es noch keine Synthetischen Sehnengarne gab wo man Hanf und dergleichen verwendete, die erwiesenermassen einer Spectra oder Dynema gleich kommen mit den Dehnungseigenschaften?

Ich kenne einige Selfbogenbauer die auf Ihren Bögen ganz normal FF-Sehnen schiessen und es zu keinem Bruch durch die FF-Sehne kommt wegen angeblich schädigender Energieeinwirkung.

[SchmidBogen]

um wieviel sich das Zuggewicht ändert zwischen Dacron und FF bei gleicher Standhöhe und gleichem Zuggewicht.

Ähm.... was?

Du meinst wohl eher, wieviel sich das Zuggewicht ändert bei gleicher Standhöhe und - gleichem Bogen -.
Bei gleichem Zuggewicht würde es sich ja nicht ändern. Ist wie bei 1kg Feder und 1kg Stahl.

(OT: Ergibt nur 2kg Federstahl. )

[AndiE]

Hallo

Bei FF ist es bei keinem Bogen dieser Welt wegen der Energie, eher wegen dem nicht FF tauglichen Tipmaterialien.
Bei Vectran haltigen Materialien sieht das aber anders aus.

MfG
Andi

[Holzspanerzeuger]

Ich meinte das Zuggewicht des Bogens.

[kra]

Zuggewicht ist bei Dacron und FF gleich (statisches System), erst in der Dynamik des Abschusses ergeben sich die Unterschiede.

Das mit den Tips und FF ist ein Erbe von Fita-Bögen und den ersten FF-Garnen. Da die Sehnenöhrchen dort nicht umwickelt sind hat sich das FF dort ein- und teilweise durchgeschnitten. Daher Tips vs. FF.
Bei umwickelten Sehnenöhrchen ist das nicht mehr relevant, dafür aber stellt die stärkere/ausgeprägtere Stoßwelle bei FF, die bei Erreichen der Standhöhe auftritt und durch die Wurfarme wandert höhere Anforderungen an das Mittelstück - und deswegen ist die Unterscheidung nach FF-geeignet und nur Dacron-geeignet eher im Griffstück und der Verleimung dort begründet.

[Kemoauc]

Hmm, hab mal heut das ausprobiert, weils mich nicht losgelassen hat, das Thema.
Meine erste FF-Endlossehne gewickelt, dazu eine Leinensehne (2x Zimmermannsknoten) und ne B50-Endlossehne. Alle 3 mit den gleichen Pfeilen getestet (2x26g,2x28g,alles Zeder mit 70grn-Spitze), gleicher Bogen (Hartriegel, vollbiegend, Propellertyp,50#,23kg bei 31" Auszug).
Ein abgeerntetes Maisfeld, bei der ersten Runde die mittlere Weite mit nem Stock markiert und darauf 2 Runden (pro Sehne) mit jeweils 4 Pfeilen auf Weite geschossen.Die schwereren flogen ca 6-7m weiter als die leichteren, aber signifikante Unterschiede konnte ich da jetzt nicht bemerken, ausser das 14-Strang FF vergleichsweise unangenehm dünn ist. Auf 170-180m Schussweite wahren die Unterschiede eher marginal (geschätzte 3-4m hin und her), da wird wohl mein Ablass und der Wind eine eher größere Rolle gespielt haben. Möglicherweise hab ich dazu einen nicht gerade geeigneten, also eher unempfindlichen Bogentyp gewählt, mag sein. Vllt. waren die Pfeile auch ne Spur zu leicht, aber der Bogen funzt mit denen am Besten.... irgendwie drängt sich mir der Gedanke auf, das ab einer gewissen Zugfestigkeit eines Sehnenmaterials die Diskussionen eher akademisch sind und wir eher uns selbst (Auszug und Ablass) und die Umgebungsbedingungen (Wind, Wärme, Umgebungsfeuchte etc.)besser im Auge haben sollten, als marginale Verbesserungen am Material.
Nur so meine Gedanken dazu,
Gruß,
Kemoauc

[Neumi]

Hello Fichtendübel , solche Experimente find ich immer nett. Was interessant wäre sind die Gewichte der verschiedenen Sehnen und in welcher Reihenfolge Du getestet hast.
Grüsse - Neumi
P.S.: hab ich doch glatt überlesen: 14-Strang FF für 50# iss wohl etwas übertrieben. Nach allem was man zur Belastbarkeit von FF liest, hält so ein Schiffstau mind. 700# aus.

[fatz]

Sorry, Duebel, aber das einzige was da vorerst akademisch ist, ist Aepfel und Birnen vergleichen. Ein 14-Strang FF Sehne ist fuer einen 50Pfuender voellig ueberdimensioniert. Sowas macht Blacky aufn 100Pfuender drauf. Fuer den 50er reichen 8.

[Kemoauc]

So nun Sehnengewichte:
- FF, 14-Strang (habs jedenfalls als solches geschenkt bekommen,deutlich dünner als B50) : 7g
- Dacron B50 (12 Stränge): 8g
- Leinen (48 Fäden): 10g
Und meine Waage zeigt nur ganze Gramm an, kann also sein, das die tatsächlichen Gewichte um +- 0,5Gramm variieren können.
Alle ohne Mittenwicklung.
14-Strang FF einfach nur wg. der Dicke... ich schiesse generell ohne Tab und Unterarmschutz.. also der Bequemlichkeit wegen,klar ist, das ich da etwas von der Gewichtsersparniss verschenkt hab.Aber Dehnung sollte die demnach überhaupt nicht haben und ist obendrein immer noch die leichteste.
Die Marke hab ich mit der B50 gesetzt, dann jeweils 4 Pfeile mit Abfolge Leinen, B50, FF . Immer die gleichen Pfeile, immer der gleiche Bogen.Das ist m.E. keineswegs Äpfel mit Birnen vergleichen, da der einzig geänderte Parameter die Sehne ist , und darum gings ja wohl.Ich bin mir dessen bewusst, das dieses Versuchs-Setup nur relative Werte für einen bestimmten Anwendungsfall liefern kann.Es war etwas Q&D, aber was ich natürlich sehe ist, um den Parameter [Einfluss Dehnung] herauszuarbeiten, sollte ich bei gegebenen Bogen und Pfeilen die Sehnen erstmal auf gleiches Gewicht bringen... mein Fehler.
Leinen ist da, also geschätzte 18Strang B50 und ein Abschleppseil aus FF
Möglicherweise einen zickigeren Bogen (empfindlicheres Meßgerät) und enger tolerierte Pfeile dazu verwenden...
Hier sind so viele, die das einfach ausprobieren könnten und ne Endlossehne ist schnell gemacht.. mein Versuch war einfach nur ein... Versuch... für mich ok, aber wer mehr möchte, sollte einfach selbst versuchen
Und darauf noch einen Balsadübel
Gruß,
Kemoauc

[baxmann]

ja, ja, die Bogensehne, das unbekannte Wesen(Komponente) an meinem Bogen!
Ich habe mit großem Intresse die Beiträge gelesen, manche Bemerkungen sind sachlich nicht richtig, andere wiederum stimmen.
Die Fragestellung ist durchaus berechtigt, nur muss die Antwort strukturiert formuliert werden.
1) Eine Bogensehne darf niemals statisch sein, d. h. dass Sehnengarn muss Dehnung haben. Ein statisches Sehnengarn war Kevlar, von dem sich vermeintlich kluge Bogenschützen erhofften, dass es wegen O-Dehnung die beste Leistungsfähigkeit hätte. Pustekuchen: Nach wenigen Schüssen riss die Kevlar Sehne nach dem Lösen des Schusses in dem Moment, als sie in etwa bei Erreichen der Standhöhe den Pfeil freigab und jetzt die Wurfarme schlagartig die gesamte Kraft des Bogens wieder auf die Sehne übertrugen.
2) Beachtet werden muß, wann die gesamte Kraft des Bogens auf die Sehne wirkt. Das erfolgt dann, wenn die Sehne auf den Bogen gespannt ist und sich der Bogen in Ruhestellung befindet. Das wissen viele Bogenschützen nicht und glauben, dass die volle Bogenkraft im Vollauszug auf die Sehne wirkt.
3) Unterschieden werden muß ebenfalls, ob ich mit einer endlosn gewickelten oder flämisch gespleißten Sehne arbeiten will. Unabhängig vom verwendeten Sehnengarn, hat die flämisch gespleißte Sehne aufgrund ihrer speziellen Wickeltechnik ein größere Dehnung. Die endlos Sehne wirkt sehr direkt auf Pfeil und Wurfarm.
4) Entscheidend ist auch, welches Sehnenmaterial ich verwende. Sehnengarne pflanzlichen und tierischen Ursprungs lasse ich hier außer Betracht. Zu unterscheiden sind Garne aus Dracon (gibt es seit Miitte der 50er Jahre) und HMPE-Garne von DSM Dyneema ( die seit den 80erJahren bekannt sind) und eine höhere Leistungsfähigkeit als Dracon haben. Bei den HMPE Garnen gibt es seit Beginn der Markteinführung bis heute 6 Weiterentwicklungsstufen, die allesamt für den Bogensport verwendet werden. Da für bestimmte Bögen die Leistungsfähigkeit der HMPE Garne nicht ausreichend ist, gibt es HMPE Garne, die mit einer Vectran Beimischung eine höhere Leistungsfähigkeit erreichen. Vectran ist wie Kevlar eine Aramidfaser mit O Dehnung.
5) Ferner ist ebenfalls zu berücksichtigen, mit welchem Spinnverfahren und aus welchen Polymeren das jeweilige Sehnengarn produziert ist. Kevlar bzw. Vectra ist im Schmelzspinnverfahren hergestellt. Das Polymer wird in einem Säurebad verflüssigt, durch eine Spinnkopf gepreßt, die daraus entstehenden Filamente ertarren und werden zu Garnspulen gewickelt. Das Garn hat absolut keine Dehnung.Dacron wie auch HMPE (hochmodulares Polyethylen) wird im sogenannten Gelspinnverfahren produziert, d. h., das Polymer wird durch Erhitzen weich und breiig, dann durch den Spinnkopf gepreßt und durch Abkühlen erstarren die Filamente, die dann zu Garnspulen aufgewickelt werden. Diese Garne dehnen sich unter Last, Dacron stärker als HMPE, deshalb sind sie für den Bogensport so interessant.
6) Arbeitsweise einer Bogensehne: Nach dem Aufspannen auf den Bogen, wirkt die volle Bogenkraft auf die Sehne. Beim Aufbau des Schusses, also beim Auszug der Sehne mit dem eingenockten Pfeil, wird die SEhne entlastet. Am Stärksten ist sie im Vollauszug entlastet. Mit dem Lösen des Schusses schnellen die Wurfarme nach Vorne, übertragen Ihre Energie über die SEhne auf den Pfeil und geben diesen frei, wenn die Sehne die Standhöhe erreicht hat. Die Sehne schwingt noch etwas in Richtung Pivot Punkt durch und wird dann durch heftige Schläge der Wurfarme abrupt mit der vollen Bogenkraft belastet. Jetzt ist eine ausreichende Dämpfung des Sehnengarnes erwünscht, damit die Wurfarme nicht nachschwingen und keine Vibrationen auftreten. Dun erkennst eine unzureichende Dämpfung daran, dass die Bogenschützen Sehnen - und oder Wurfarmdämpfer einsetzen. Das hängt damit zusammen, dass sie entweder nicht sehr gut geeignetes SEhnenmaterial verwenden oder eine SEhne mit zu geringer Strangzahl einsetzen.
7) Folgender Begriff ist noch wichtig, ist aber zum Teil bei den Bogenschützen strittig:
Creep

Gruß

[lonbow]

Zur Beantwortung der Frage von Leistungsunterschieden bei einer dehnbaren und nicht dehnbaren Sehne müssen alle anderen Faktoren, die die Leistung beeinflussen eleminiert werden.

1. Pro Sehne und Pfeil müssen möglichst viele Schüsse gemacht werden. Von den gemessenen Geschwindigkeiten wird der Mittelwert gebildet.
2. Bei allen Sehnen werden dieselben Pfeile verwendet (Man könnte das Experiment mit unterschiedlichen Pfeilgewichten machen und den Leistungsunterschied in Abhängigkeit vom Pfeilgewicht messen).
3. Der Auszug sollte selbstverständlich konstant sein. Vielleicht könnte man den Auszug begrenzen, indem man einen simplen Auszugsbegrenzer baut. Man befestigt einen FF-strang am Bogengriff und macht am Nockpunkt der Sehne einen Knoten. Man zieht den Pfeil jeweils immer soweit aus, bis der Strang gespannt ist. Dadurch ist der Faktor einer variierenden Auszugslänge elemeniert.
4. Alle getesteten Sehnen (z.B. Dacron B50 und FF) haben dieselbe Masse. Wäre die Masse unterschiedlich, wäre das Ergebnis verfälscht.
5. Die Standhöhe bei der Verwendung verschiedener Sehnen muss immer gleich sein. Das bedeutet, dass eine Sehne aus dehnbarem Material geringfügig kürzer ist.


Noch ein paar weiterführende Gedanken:

Je steifer das Sehnenmaterial ist, desto höhere Kräfte wirken auf diese beim Erreichen der Standhöhe. Hätte man ein Sehnenmaterial mit einer Dehnung von 0,0%, müssten die Zugkräfte auf die Sehne unendlich groß sein. Genau das hat bereits baxmann in Bezug auf die Kevlarsehne beschrieben. Mein Schluss daraus ist folgender: Je steifer das Sehnenmaterial, desto größer muss der Sicherheitsfaktor sein. Bei einer elastischen Sehne wirken geringere Kräfte auf das Material, sodass ein geringerer Sicherheitsfaktor gewählt werden kann. Interessant wären da mal Tests mit Sehnen aus Seide vs. Sehnen aus Leinen/Hanf. Möglicherweiße könnte also aus hochwertiger, elastischer Seide eine leichtere Sehne gebaut werden?

Viele Grüße,
lonbow

[captainplanet]

Ich denke, der springende Punkt ist daß die Sehne weniger Rückstellvermögen hat als der Wurfarm. Die Dehnung geht nach dem Ablaß nicht in dem Maße wieder zurück, wie der Wurfarm nach vorne beschleunigt.

Wenn ich den Bogen ziehe, geht diese Arbeit in die Verformung der Wurfarme und in die Dehnung der Sehne, wo sie als potentielle Energie gespeichert wird. Theoretisch könnte nicht nur der Wurfarm, sondern auch die Sehne diese Energie wieder an den Pfeil abgeben. Da aber die Wurfarme den Pfeil so schnell beschleunigen, kommt die Sehne praktisch gar nicht nach. Sie ist immer noch etwas gedehnt, auch wenn sie schon wieder Standhöhe erreicht hat. Deshalb ist die Energie, die in der Dehnung der Sehne steckt, für den Pfeil verloren.

Diese verlorene Energie müßte man aus dem e-Modul der Sehne, dem Sehnenwinkel, dem Zuggewicht und der Spannung der Sehne auf Standhöhe relativ einfach ausrechnen können - wenn Letztere nur nicht so blöd zu messen wäre.

[Bowster]

@lonbow:
Die Sehnen sollten beim Versuchsaufbau nicht das gleiche Gewicht haben, sondern die gleiche Reiss/Zugfestigkeit, eine der Motivationen FF zu verwenden ist es ja gerade, dass man eine leichtere Sehne verwenden kann als bei Dacron.