Wirkung von schweren Tips

[Frankster]

Hallo,

nachdem Thema wieder hoch kam ob schwere Tips wirklich einen Bogen langsamer machen und ich gerade einen Bogen im Rohbau habe, beschloss ich in Abstimmung mit Gali ein paar Messungen durchzuführen.

Zum Ablauf:
Der Bogen wog 348,5 Gramm. Die Tips waren noch sehr globig.
Standhöhe 6", Auszug 27", Zuggewicht 35 lbs
Pfeil: 8gpp

Vor dem verfeinern der Tips

Mit 16 Strang Dacron Sehne: ergaben sich 146 fps (was sehr bescheiden ist in angesicht des sehr leichten Pfeils)
Mit 8 Strang FF+ waren es dann 165 fps

Heute hab ich die Tips runtergearbeitet auf 6mm und 14,5 Gramm damit insgesamt am Bogen eingespart.
Mit 8 Strang FF+ waren es nun 170 fps

Ich hätte mit wesentlich mehr gerechnet. Betrachtet man nur die dynamische Effizienz, so brachten die dünnen Tips nur eine Verbesserung von 3,66%. Also wirklich erschreckend wenig... Mit Dacron und schmalen Tips habe ich nicht mehr gemessen weil ich denke das es noch weit weniger bringt.

Und bei 9gpp oder gar 10gpp, wie die meisten Bögen ja betrieben werden dürfte der praktische Nutzen noch geringer ausfallen. Gali lag mit seiner Einschätzung nicht so falsch das die Bogenperformance nicht so sehr vom Tipgewicht abhängt.

Dann war das Holmegard-Design evt. doch nur eine einfache Variante um einen kürzeren Bogen bauen zu können wenn es leistungsmäßig gerade zusammen mit schweren Jagtpfeilen fast nichts bringt...?!?

[Gornarak]

Meinst du Møllegabet?

[Blacksmith77K]

Wieso redest du von einer Verbesserung von 'nur' 3,66%.

[Galighenna]

Finde ich super, das du das mal eben durchgemessen hast. Interessant wäre noch der Wirkungsgrad mit den 146fps und 165fps
Da sieht man wie groß der Sprung ist, den die weniger dehnbare Sehne (allerdings auch leichtere Sehne) gemacht hat, das ist eine Verbesserung von 13%, nicht des Wirkungsgrades, sondern der Geschwindigkeit, wegen E=m/2 * v²

Ich Analysiere das nun so:

1.) Das Gewicht des Holzes, dass man an den Tips wegbringt wenn man sie schmaler macht, sind nur einige Gramm, vll 10 oder so etwa. Dadurch ist die Masse gemessen an der Gesamtmasse der Wurfarme eher klein, und selbst im Vergleich zum Pfeil zwar nicht klein, aber auch nicht sonderlich groß, eher in einer ähnlichen Größenordnung.

2.)Es stimmt, das die Masse der Tips in ihrer Bewegung nach Vorn selbst einen Teil der Energie enthält welche der Schütze durch den Auszug in den Bogen eingebracht hat. Diese Energie ist aber nicht zwangsläufig verloren, denn die Bewegung der Tips bzw. des gesamten Wurfarmes wird aufgrund der Geometrie zwischen Wurfarm, Sehne und Pfeil auf bis zum Schluss durch die Beschleunigung des Pfeil gebremst, dadurch also Energie auf den Pfeil übertragen.

Ich sehe meine Schlussfolgerungen die ich aus der damaligen Diskussion gezogen habe hier erstmal so bestätigt. Sicher ist es gut wenn man noch an anderen Bögen mal nachmisst, dokumentiert und schaut ob sich das weiter bestätigt, immerhin ist dies jetzt nur eine einzelne Messung.

Ich will aber kurz meine Sichtweise des Zusammenhangs nochmal darstellen:
Das Zusammenspiel von Sehne, Pfeil und Wurfarmen bildet ein sich stetig veränderndes Übersetzungsverhältnis, mit dem die Zugkraft auf den Pfeil übertragen wird und diesen beschleunigt. Bei Vollauszug wird die Kraft der Wurfarme maximal auf den Pfeil übertragen, die Geschwindigkeit mit der sich der Nockpunkt bewegt ist gering. Ungefähr so als würde man ein Fahrrad im 1. Gang fahren. Man hat viel Kraft, z.B. einen Berg hoch zu fahren, aber man kommt langsam voran. Je weiter sich der Pfeil nach vorn bewegt, verschiebt sich das Verhältnis hin zu mehr Geschwindigkeit ud weniger Kraft, so als würde man immer weiter die Gänge hoch schalten, nur das dies hier kontinuierlich geschieht, wie bei einem stufenlosen Getriebe.
Nähert man sich der Standhöhe passiert folgendes: Die Bremswirkung des Pfeiles wird sehr sehr groß. Es wirkt für die Wurfarme so als wäre der Pfeil sehr sehr schwer, auf dem Fahrrad fahren wir jetzt in 26. Gang oder sowas. Deswegen treten wir nur noch sehr langsam obwohl wir schnell fahren. Also auch wenn sich die Tips langsam bewegen, geben sie Energie an den Pfeil ab und dieser ebwegt sich schnell..
Die Kraft wird über die Sehne auf den Pfeil übertragen und ist bei schweren Tips größer als bei leichten Tips, denn die Bremswirkung (genauer Trägheit) des Pfeils ist ja gleich, aufgrund seiner Masse. Da aber die Tips schwerer sind ist die Kraft größer wenn diese um die gleiche Beschleunigung gebremst werden.
Jetzt kommt der Knackpunkt WARUM bei schweren Tips der Pfeil trotzdem ein wenig langsamer ist!
Die größere Kraft dehnt die Sehne stärker, und sorgt für größere Unruhe im Bogen durch stärkere Verformung der WA (Handschock etc) Die Dehnbarkeit der Sehne hat so in der Nähe der Standhöhe einen sehr großen Einfluss auf den Wirkungsgrad, sowohl bei leichten Pfeilen als auch bei schweren Tips.

Deshalb mache ich folgende Vorhersage bei weiteren Versuchen:
Leichte Tips verbessern den Wirkungsgrad bei leichten Pfeilen mehr, als bei schweren Pfeilen, weil sie die Sehne weniger belasten und diese weniger Dehnen.
Sehr undehnbare Sehnen verbessern den Wirkungsgrad des Bogens bei schweren Tips mehr als bei leichten, weil sie durch die größeren Kräfte weniger gedehnt werden.
Die ideale Sehne ist demnach völlig undehnbar. Sie würde den Wirkungsgrad eines Bogens nahe an 100% bringen, abzüglich Luftreibung, innere Reibung im Holz, Schwingung der Wurfarme und Verluste durch die Sehnenmasse (besonders der Masse in Nähe des Nockpunktes)
Dabei sei die Sehne immer gleich schwer, sofern das innerhalb der Belastungsrenzen des Sehnengarns möglich ist.

[Frankster]

Gornarak:
ja sorry, der Møllegabet war gemeint mit den betont langen steifen Tips

Blacksmith77K:
das war bezogen auf die dynamische Effizienz:

ff+, mit schweren Tips -> 59,54%
ff+, mit leichten Tips -> 63,20%

So ergibt sich der Unterschied von 3,66%. Was im einfach bedeutet das der Bogen dank der erleichterten Tips 3,66% mehr Energie speichern kann im Bezug auf 8gpp Pfeile.

Gali:
Die dyn. Effizienz bei Dacron war nur 46,42%, da ist der Sprung zu FF+ sehr groß. Aber ich denke auch dies wird sich bei 10gpp relativieren. Auch wäre es interessant mit unterschiedlichen Strangzahlen zu testen.

Tips neu

so schaut es jetzt aus. Das Bild täuscht etwas denn die Tips sind nur noch 6mm Breit (vorher ca. 14mm)

[Galighenna]

Kleine Korrektur: Der Bogen speichert nicht 3,66% mehr Energie wegen der leichteren Tips, sondern gibt von seiner gespeicherten Energie 3,66% mehr an den Pfeil ab.

Ansonsten finde ich das schlüssig, und passt ja auch zu meiner Theorie, bzw zu meinem Verständnis des Systems.

Edit:
Für die die es interessiert hier nochmal der Link zu der damaligen Diskussion, und genauer, zu meinen damaligen Ausführungen und Herleitungen warum das o.g. so passiert wie es passiert:

Vereinfachung des Problems:
viewtopic.php?f=15&t=19378&start=15#p334342

Geometrische Lösung:
viewtopic.php?f=15&t=19378&start=15#p334349

[Gornarak]

Der Vorher-/Nachher-Unterschied in der Ausgestaltung der Tips ist aber auch extrem. Die haben bestimmt über die Hälfte ihrer Masse abgespeckt.

[flintibabe]

Ich versuche es mal mit meien Worten:
Es wurde eine Messung mit Dacronsehne durchgeführt und dann wurde die Masse des Systems Bogen/Tips-Sehnenmasse-Pfeilmasse geändert, indem die Sehne gegen eine leichtere ausgetauscht wurde.
@Frankster: Welches Gewicht haben denn jeweils die unterschiedlichen Sehnen?
Die leichtere Sehne ergab höhere Geschwindikeit des Pfeils.
Dann wurde die Bogenmasse an den Tips um 4,2% verringert, bezogen auf die Gesamtmasse. Die Geschwindigkeit stieg daraufhin um 3,66%. Ich denke, daß der Wert mit der Dacronsehne ebenfalls in dieser Größenordnung liegen wird. (also ca. 4%, verglichen mit der gemessenen Geschwindigkeit vor der Massereduzierung an den Tips)

Zitat: Leichte Tips verbessern den Wirkungsgrad bei leichten Pfeilen mehr, als bei schweren Pfeilen, weil sie die Sehne weniger belasten und diese weniger Dehnen.

Wenn nun in diesem System auch noch die Pfeilmasse variabel ist, wird ein leichterer Pfeil den Wirkungsgrad/ Geschwindigkeit natürlich anders beinflussen als ein schwerer Pfeil. Ein leichterer Pfeil ist schneller als ein schwerere Pfeil, weil weniger Masse beschleunigt werden muß mit gleicher Kraft bzw. Energie des Bogens. Die Dehnung der Sehne hat sicherlich einen Einfluß auf das System, ist aber meiner Meinung nach gegenüber der Masseänderung zw. den unterschiedliche Sehnenwerkstoffen zu vernachlässigen.
Die ideale Sehne ist undehnbar und Masselos, bzw. die Masse ist unendlich klein. (so wie die des Pfeils, F=m*a; a=F/m, F=const.)
Just my 2ct.

[Neugier]

Hallo
Kann es sein dass Ihr die Geschwindigkeit mit der Energie gleichsetzt.
Es gilt aber E = 1/2 m* V²
Das bedeutet dass der Wikungsgrad um mehr als 3,6% steigt.
Wenn man bedenkt dass der Wirkungsgrad bei einem guten Bogen schon recht weit ausgereizt ist. Sind eine Steigerung um ein paar Prozent schon ein ein großer Unterschied.
Welche Maßnahme hätte einen ähnlichen Effekt?
Grüße
Ng.

[don_quichotte]

Wenn ich mich recht erinnere, ist diese Tips-Diskussion in der Bibel im Zusammenhang mit dem Flightschiessen geführt worden. Und da ist man um jedes fps froh! Im täglichen Leben spielt es wohl nur fürs Ego eine Rolle, ob man 5fps schneller schiesst oder nicht (Hauptsache der Bogen schiesst immer etwa gleich schnell). Also ist es wohl auch egal, ob die Tips 13 oder 8 mm haben. Unbestritten ist wohl aber, dass das Gewicht der Tips tatsächlich einen Einfluss auf die Geschwindigkeit hat. Welcher das ist, da gehe ich mit mit Gali konform. Im Hochleistungssport (flight) ist der Unterschied sehr relevant, für Otto-Normalmensch wohl eher nicht.
Aber: Schlanke Tips finde ich einfach auch schöner! Und das ist für mich Grund genug, keine Keulen an den Wurfarmenden zu fabrizieren.

[Chirion]

Nun es geht glaub ich primär darum, dass im Vergleich zum Tatsächlich messbaren Unterschied und den im Moment gängigen Vorstellungen, was die Auswirkungen des Tipgewichts betrifft ein massives Missverhältniss besteht.

Eine Frage waren die Sehnen "Endlos" oder flämisch gespleißt, gebe zu da würde mich der Unterschied auch mal interessieren. Nun nachdem ich seit kurzer Zeit Besitzer eines Chrony bin, werd ich dazu wohl mal ein paar Messungen durchführen wenn es mit dem Wetter wieder besser paßt.

[don_quichotte]

Genau auf das wollte ich eigentlich raus. Ich glaube, die Bibel ist daran schuld. Die hat damit angefangen, dass im Gewicht der Tips Optimierungspotenzial liegt. Das hat dann der eine dem anderen und so weiter erzählt und die angebliche Wirkung hat sich dabei jedesmal potenziert. In der Bibel war aber auch nie von Wundern oder Geschwindigkeitssteigerungen von 10fps oder so die Rede (abgesehen vom Schildkrötenbogen ).

[Frankster]

@Chirion
es waren alles flämische gepleiste Sehnen. Es wäre toll wenn wir noch weitere Werte hätten.

@Neugier
Nein da steckt schon noch ne Formel dahinter Ich hab meine Formeln verifiziert mit offiziellen Ergebnissen von Bogentests. Das passt. Der verwendete Bogen ist ein durchschnittlicher Selfbow. Von den 63,20% die er bei 8gpp und FF+ bringt kann man schon ableiten das er irgendwo im guten Mittelfeld liegt. Ausgereizte Bögen sind da bei über 75%, z.T. bei 10gpp sogar bei über 86%

@Flintibabe
es wurde zuerst gemessen mit Dacron und FF+, danach die Tips runtergearbeitet und nochmal mit FF+ gemessen.
Sehnengewicht: Dacron 16 Strang=12,8g, FF+ 8 Strang=3,2g
Da hab ich auch nicht schlecht gestaunt. Ich verwende übrigends keine Messingnockpunkte...

@don_quichotte
Ich wollte ja Gali nicht glauben das es so wenig ausmacht... Mich wird das Ergebnis auf jeden Fall davon abhalten die Tips so stark runterzuarbeiten das ich in Bruchgefahr komme...

[don_quichotte]

Mich wird das Ergebnis auf jeden Fall davon abhalten die Tips so stark runterzuarbeiten das ich in Bruchgefahr komme...

Das ist vernünftig, diese 1-5 fps (oder was auch immer), die das ausmachen würde, sind doch eh irrelevant (ausser vieleicht für Flightschützen und den Stammtisch). Ich sehe trotzdem keinen Grund, wieso ein 30# Bogen 15mm breite Tips haben sollte. Ich finde das einfach nicht schön und 10mm werden auch nicht brechen. Ich steh halt einfach auf filigrane Nocken reize es aber auch nie aufs letzte aus.

[tomtux]

10fps sind mit masseoptimierung gegen einen standardbogen locker drin. massenoptimierung sind nicht nur die tipps!

nulldurchgänge, bzw. wie skerm das mal so nett ausgrdrückt hat, eine singularität in einer herleitung zu ignorieren macht praktisch alles beweisbar. je näher die max. energieabgabe an den singularitätspunkt (standhöhe) kommt, was mit zunehmender bogenmasse geschieht, desto stärker wird das ergebnis von ganz anderen faktoren als winkelfunktionen beeinflusst. eine schlagartige abgabe auf dem letzten millimeter funkioniert, siehe turtlebow, eben gar nicht mehr.

je näher man an die grenzen des machbaren kommt, desto höher wird auch der aufwand für marginale ergebnisse. im rennsport gibt´s die schöne aussage über material und rundenzeiten: "sekunden kosten das taschengeld, bei zehntel fängt man an, in jahregehältern zu zählen"
bei der wahl zwischen 16mm oder 8mm tipps bin ich noch nicht einmal beim taschengeld, da krieg ich noch gratis ein gutes ergebnis.