Entäuschende Energiebilanz meiner Stahlbogenarmbrust

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Heidjer
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Re: Entäuschende Energiebilanz meiner Stahlbogenarmbrust

Beitrag von Heidjer » 16.03.2016, 18:37

Im Prinzip ließ sich ein noch einigermaßen händelbarer Holzbogen bis vermutlich um 300# für eine Armbrust bauen, nur wäre der auch sehr schnell ausgeschossen. ::)

Eine Armbrust wird lange im Vollauszug belassen bevor sie gelöst wird, langer Vollauszug ist aber der Tot eines jeden Holz-Bogens.


Gruß Dirk
Ein Pfeil, den Schaft gemacht aus der Pflanzen hölzern Teil, versehen mit eines Vogels Federn und einer Spitze, aus der Erde Mineral, wird von der Natur gern zurückgenommen.

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falli
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Re: Entäuschende Energiebilanz meiner Stahlbogenarmbrust

Beitrag von falli » 17.03.2016, 12:07

Hi Leute,

zuerst, Danke für die informativen Antworten.
Ich fasse mal zusammen, was ich bis jetzt verstanden habe:

- Hornbogen braucht bis zu 2 Jahren, dauert also sehr sehr lang
- Rüstungen sollen durchschlagen werden, also muss "Power" her
- Vorteil der Armbrust ist ja, dass sie gespannt bleiben kann => entfällt bei Holz, wegen der "Holzeigenschaft", bei länger aufgebauten Spannung die Form auf Dauer zu behalten (habs mal nachgegoogelt, heist wohl Hysterese
Nachgelesen habe ich das gestern neben anderen interessanten Fakten bei :

"Dissertation Wundballistik bei Pfeilverletzungen.pdf"
wen es interessiert:
http://repositorium.uni-muenster.de/doc ... UDHUES.PDF
).
Deswegen ist Holz für einen z.B. Langbogen ideal, weil dieser nur kurz auf Spannung gehalten wird, aber eben nicht für eine Armbrust.

Gruß Falli

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Re: Entäuschende Energiebilanz meiner Stahlbogenarmbrust

Beitrag von NormChaos (✝) » 17.03.2016, 12:28

Hallo Falli,

die Dissertation stammt übrigens von einem alten allerdings leider verstorbenen Forenmitglied hier.
Such mal nach Mac Bumm ;)

LG
Norm

PS: Schön ist die Armbrust trotzdem.. auch wenn der Wirkungsgrad nicht sooo toll ist.
Das sind nicht die Droiden die ihr sucht. Das sind nicht die Droiden die wir suchen. Er kann passieren. Er kann passieren. Weiterfahren. Weiterfahren, Weiterfahren....

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Re: Entäuschende Energiebilanz meiner Stahlbogenarmbrust

Beitrag von falli » 17.03.2016, 15:00

Hi Norm,

wow, der war Mac Bumm, das hatte ich nicht gewusst, wirklich sehr schade um Ihn.
So habe ich also mit dem link "Eulen nach Athen" getragen, das Gute kommt halt immer wieder zurück !

Danke für das Kompliment, schön ist sie wirklich, war auch der Grund, warum ich sie gekauft habe.
Zum "Werfen" benutze ich meine Jaguar, die hat meineserachtens Energie satt.

Irgendwann werde ich eine "Optimalsehne" herstellen, und dann bin ich gespannt, wieviel Energie in der Sehn "blieb"

Gruß Falli

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Re: Entäuschende Energiebilanz meiner Stahlbogenarmbrust

Beitrag von falli » 18.03.2016, 09:51

Hi Leute,

nach all den Anregungen habe ich meinen inneren Schweinhund überwunden und habe meine Optionen überprüft.
Siehe da, meine andere Mittelalterarmbrust hat die gleich Sehnenlänge wie die Obige, und ist aus Kunstoff.
Ich machte ihr im Schlossbereich eine verstärkte Mittenwicklung, so dass sie immer noch leicht ist, aber im Schloss gehalten werden kann.
Sie wiegt 15 g.
Also die gewachste dicke Hanfsehne runter und diese drauf.
Nun wog ich die Hanfsehne: 80 g !
Die mitgelieferte Sehne wiegt 50 g
Kein Wunder, dass keine Leistung "hinten" rauskam.
Wenn die Hälfte des Mehrgewichts ((80 - 15 = 65 g) / 2) zum Bolzen dazugerechnet werden können, sieht die Energiebilanz plötzlich ganz anders aus.
Am Wochenende werde ich hoffentlich Zeit haben, Messungen mit der leichten Sehne zu machen.
Ich bin schon mal gespannt.

Gruß Falli

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DerFlixxen
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Re: Entäuschende Energiebilanz meiner Stahlbogenarmbrust

Beitrag von DerFlixxen » 18.03.2016, 17:40

Das hört sich ja schon sehr gut an! Bin gespannt was bei den Messungen raus kommt.

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Re: Entäuschende Energiebilanz meiner Stahlbogenarmbrust

Beitrag von falli » 21.03.2016, 08:56

Hi Leute,

hier die Ergebnisse meines Sehnenwechsels (15 g Kunstoffsehne):

Bolzen mit 44,5 g:

Messung Nr. 1: 33,6 m/s = 25,12 Joule

Messung Nr. 2: 33,8 m/s = 25,42 Joule

Bolzen mit 47,5 g:

Messung Nr. 1: 32,7 m/s = 25,39 Joule

Messung Nr. 2: 32,3 m/s = 24,78 Joule

Bolzen mit 26 g:

Messung Nr. 1: 40,8 m/s = 21,64 Joule

Messung Nr. 2: 40,7 m/s = 21,53 Joule

Mehrenergie:

Mit der 80 g schweren Sehne waren es 18,1 Joule, mit der Leichten waren es bis zu 25,42 Joule, das macht eine Steigerung von 40,3 %
Nach meiner Rechnung kann man damit 29 % des Sehnengewichts dazurechnen.

Und nun mal was ganz Anderes:

Wie messe ich mit einem Chrony !

Interessanterweise lassen sich damit völlig problemlos Gewehrkugeln mit 1000 m/s messen, aber Pfeilgeschwindigkeiten waren bei mir früher ein Problem:
Wenn ich nicht aufpasste, bekam ich abnorm hohe „Fantasiewerte“ heraus.
Zuerst freute ich mich: Wow, meine Armbrust hat 200 Joule, aber in der nächsten Messung waren es nur noch 18 Joule.
Was war schief gelaufen ?
Da ein Chrony nur über 2 Photozellen mißt, muss natürlich immer die gleiche Stelle des Messobjekts die Zeitmessung starten und wieder anhalten.
Bei langen schlanken spitzen „Versuchsobjekten“ die etwas schief beschleunigt werden, kann folgendes Phänomen bei einem Chrony auftreten:

Es startet nicht die Spitze die Messung, sondern z.B. das Ende (die Federn). Beendet wird die Messung aber von der Spitze !
Je nach Abstand der Sensoren und Abstand Federn-Spitze ist bis zur Lichtgeschwindigkeit drin (wird natürlich nur als Fehler angezeigt) !
Abhilfe schafft folgender Trick: Die Spitze wird derart verbreitet, dass Diese auf jeden Fall die Messung startet (und natürlich auch beendet).
Die Verbreiterung erfolgt bei mir mit einem Klebestreifen (siehe Bild).

Gruß Falli
Dateianhänge
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Re: Entäuschende Energiebilanz meiner Stahlbogenarmbrust

Beitrag von DerFlixxen » 25.03.2016, 14:17

Wow, nicht schlecht. Da hast du ordendlich was rausgeholt!

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Re: Entäuschende Energiebilanz meiner Stahlbogenarmbrust

Beitrag von falli » 26.03.2016, 12:44

Hi Felix,

war ja eure Idee, das mit der leichteren Sehne.
Ich dachte, die Sehnen im MA wären immer aus schwerem gewachsten Hanf gewesen.

Also wie ist mein Resümee ?

Bin ich zufrieden mit der Energiebilanz ?

Muss ich wohl sein !
Stahl ist halt kein modernes Fieberglas.

Was mich aber trotzdem stört ist, dass meine andere MA-Armbrust mit einem dünneren Stahlbogen und deutlich weniger Auszug 16 Joule schafft, und ich deswegen bei Dieser mit 30 Joule rechnete.
Aber deswegen misst man ja, um Theorien zu überprüfen.

Gruß Falli

lonbow
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Re: Entäuschende Energiebilanz meiner Stahlbogenarmbrust

Beitrag von lonbow » 15.04.2016, 12:20

Hi Falli!

Es freut mich, dass die Leistung der Armbrust mit der neuen Sehne deutlich besser ist!

Mittlerweile ist es lange her, aber ich habe dir versprochen, ein paar Leistungsdaten von Rekonstruktionen historischer Armbruste zu geben, welche ich der Literatur entnommen habe. Ich werde dir auch die Literaturangaben mitgeben.

Bei der ersten Armbrust handelt es sich um eine Armbrust mit Lauf. Das Zuggewicht des Bogens beträgt 87 kg, der aktive Sehnenweg 12,5 cm, die im Bogen gespeicherte Energie beträgt 42 Joule. Der Bogen ist 500 g schwer und hat eine Länge von 53 cm. Getestet wurde die Armbrust mit zwei Bolzen mit unterschiedlicher Masse. Der erste Bolzen wiegt 16,2 g (1/31 der Bogenmasse). Die gemessene Geschwindigkeit beträgt 53,8 m/s, die kinetische Energie 23,5 J, und der Wirkungsgrad ist mit 56 % sehr hoch. Der zweite Bolzen wiegt 11,2 g (1/45 der Bogenmasse). Die Geschwindigkeit beträgt 58,5 m/s, die kinetische Energie 19,2 J, und der Wirkungsgrad beträgt 45,7 %. Ich finde es interessant, dass trotz der sehr geringen Bolzengewichte der Wirkungsgrad dermaßen hoch ist. ( Literatur: Jahrblatt der Interessensgemeinschaft historische Armbrust 2012, S. 19-37)

Bei der zweiten Armbrust handelt es sich um eine ganze Rüstung. Das Zuggewicht des Bogens beträgt 974 kg, der aktive Sehnenweg 18,9 cm, die im Bogen gespeicherte Energie beträgt 599 Joule. Der Bogen ist 3350 g schwer und hat eine Sehnenlänge von 76 cm. Geschossen wurden 20 verschiedene Testbolzen mit einem Eigengewicht von 51,2 g (1/65 der Bogenmasse) bis 461,3 g (1/7) der Bogenmasse. Ersterer Bolzen hat eine Anfangsgeschwindigkeit von 71,26 m/s und eine kinetische Energie von 130 Joule, der Wirkungsgrad beträgt 21,7%. Letzterer Bolzen hat eine Anfangsgeschwindigkeit von 35,69 m/s und eine kinetische Energie von 293,87 Joule, der Wirkungsgrad beträgt 49,1%. Wirklich in Frage kommen für diese Armbrust die getesteten Bolzen mit Gewichten von 81 g (1/41 der Bogenmasse) und 111,7 g (1/30 der Bogenmasse). Ersterer Bolzen hat eine Geschwindigkeit von 67,4 m/s, eine kinetische Energie von 186 Joule und einen Wirkungsgrad von 31,1 %. Letzterer Bolzen hat eine Geschwindigkeit von 61,35 m/s, eine kinetische Energie von 210,21 Joule und einen Wirkungsgrad von35,1 %.( Literatur: Jahrblatt der Interessensgemeinschaft historische Armbrust 2009, S. 61-69 )

Dann wird noch eine halbe Rüstung erwähnt, die einen Bogen mit einer Zugkraft von 510 kg hat und einen Bolzen von 60 g auf 65 m/s beschleunigt. Die kinetische Energie beträgt 127 Joule. ( Literatur: Jahrblatt der Interessensgemeinschaft historische Armbrust 2010, S. 71 )

Diese Messungen stimmen auch mit den Messergebnissen von Ralph Payne Gallway überein, der um 1900 in "The book of the Crossbow", S. 20 seine Messdaten veröffentlichte. Der Autor schoss tatsächlich mit originalen Stahlbogenarmbrusten aus dem ausgehenden 15. und dem 16. Jahrhundert. Mit einer sehr starken Stahlbogenrmbrust erreichte er Schussdistanzen von bis zu 356 m. Mithilfe der Formel im Jahrblatt der Interessensgemeinschaft historische Armbrust 2013, S. 75, berechnete ich eine Anfangsgeschwindigkeit des Bolzens von knapp 67 m/s.

Weiter oben im Thread wolltest du wissen, was die Vorteile von Stahlbögen gegenüber den Hornbögen waren. Ich habe dazu ein paar Vermutungen. Ein Stahlbogen hat insgesamt trotzdem eine recht hohe Schussleistung, welche nicht wesentlich niedriger ist, als bei einem Hornbogen. Im 16. Jh spielte es keine Rolle mehr, ob der Bogen zum Ausgleich dieses Mankos ein etwas höheres Zuggewicht hat. Die Zeit, die zum Spannen benötigt wurde, war mittlerweile unwichtig, da die Armbrust praktisch nur noch zur Jagd und zum Scheibenschießen verwendet wurde. Ein Stahlbogen "kriecht" langsamer, als ein Hornbogen. Es dürfte also bei der Jagd kein Problem darstellen, den Bogen über längere Zeit im schussbereiten Zustand zu halten. Gerade auch beim Scheibenschießen dürfte dies auch ein Vorteil sein. Bei einem Hornbogen nimmt die Bolzengeschwindigkeit besonders während der ersten Schüsse ab. Auch variiert bei Hornbogenarmbrusten das Zuggewicht des Bogens bei unterschiedlicher Feuchtigkeit und Temperatur. All das dürfte bei großen Schussdistanzen gewisse Unsicherheiten im Bereich der Zielhöhe mit sich bringen. Die Stahlbogenarmbrust dürfte auf derartige äußere Umstände wesentlich unempfindlicher reagieren, wodurch ein konstanteres Schießen möglich wird. Außerdem ist fraglich, ob Steinbockhörner im 16. Jh noch einfach zu erhalten waren. Ich habe mal etwas von einem erfolglosen Versuch um 1500 gelesen, den Steinbock wieder auszuwildern. In diesem Gebiet scheint es schon damals keine Steinböcke mehr gegeben zu haben.

Viele Grüße,
lonbow

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falli
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Re: Entäuschende Energiebilanz meiner Stahlbogenarmbrust

Beitrag von falli » 18.04.2016, 17:52

Hi Lonbow,

zuerst vielen Dank für deine Mühe !

Was mich verwundert in deinem Beispiel (87-kg-Armbrust und 974-kg-Armbrust ), dass die leichte Armbrust einen deutlichen besseren (geradezu unglaublich hohen) Wirkungsgrad hat als die schwere Armbrust (56 % maximal gegen 49 %)
Auch bei meiner Armbrust variieren die Wirkungsgrade, d.h. wenn man die verschieden schweren Bolzen nimmt, kommt man mit der Energievorraussage nicht recht hin.
So sollte, wenn der 26 g. Bolzen 21,5 J hat, der 44 g. Bolzen geschätzt mindestens 30 J entwickeln.
Und der schwerere 47g. Bolzen verliert sogar etwas Energie !
So ist 47 g. vielleicht bei dieser Armbrust das Maximum (obwohl erst 1/15 des Bogengewichts!)

Ich weiß auch nicht, warum immer die 1/45 Gewicht Bolzen zu Bogen als ideal betont wird.
Waren dies alte Erfahrungswerte ?

Fest steht wohl, das jede Armbrust eine eigenes „Setting“ hat.
Es war wohl die Kunst der alten „Armbruster“ , eine Armbrust so abzustimmen (Bogen-Gewicht,-Masse,-Form, Auszugslänge, Sehnen-Material,-Durchmesser,-Masse,-Länge) dass dabei das beste Resultat herauskam.

Deine Argumentation (sowie anderer Forummitglieder) bezgl. Hornbogen ist für mich ziemlich schlüssig und erklärt das Verschwinden der Hornbogenarmbrust.

Und was mich immer noch interessiert: Vergleich Armbrust zu Bogen über die Zeiten.

- Jeweils gleiche Zeitalter: Effizienz, Reichweite, Durchschlagskraft (klar, Crezy, Acincourt etc.)


(Und wie die alten Armbrustschützen auf verschiedene Entfernungen gezielt haben, ein Visier gab es ja nicht, da mache ich aber irgendwann noch einen extra Thread auf)

Das nächste was geplant ist, ist ein Präzisionsversuch, allerdings mit Alubolzen von BSW.
Meine schweren 44 g. Holzbolzen flogen recht gut, aber die Reichweite war erbärmlich (im 45°-Winkel ca. 100m) .
Die „Nachfolgebolzen (lediglich andere Spitze) mit 20 g flogen viel zu unpräzise (massives Trudeln nach 5 meter.), aber dafür weiter.
Ich hoffe, die Alubolzen fliegen so gut, wie die Eastonbolzen, geworfen von meiner Jaguar.
Wenn ich die Ergebnisse habe (plus Bilder), werde ich sie hier reinstellen.


Gruß Falli

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Heidjer
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Re: Entäuschende Energiebilanz meiner Stahlbogenarmbrust

Beitrag von Heidjer » 18.04.2016, 18:32

Für die Präzion ist neben dem Üblichen (Rotationssymetrie in CW-Wert und Massenverteilung) der FOC das Wichtigste bei einen Bolzen. ;)

Bei einen "langen" Pfeil ist die Befiederung sehr Wirksam da ein langer Hebelarm vorhanden ist, vom Schwerpunkt bis zur Feder sind es immer über 15" und da drückt die Luft auf die Feder und damit den Pfeil gerade in die Luft.
Ein Bolzen hat eher sogar noch weniger Federfläche und der Abstand zum Schwerpunkt ist wesentlich kürzer, somit wirkt die Aerodynamik erheblich schwächer zur Flugstabilität bei. Hier ist der größte Stabilisierungsfaktor der FOC, je weiter vorne der Schwerpunkt beim Bolzen liegt, desto schneller stabilisiert er sich im Flug. Dazu kommt noch, bei einen kurzen Bolzen kann man ein "Reiten" oder "Trudeln" schwerer erkennen.
Je schneller sich ein Pfeil oder Bolzen stabilisiert, desto besser ist seine Eigenpräzion und seine Reichweite, sofern alle anderen Parameter gleich sind. ;)

Reicht bei unseren "Scheibenpfeilen" ein FOC von 10% üblicherweise aus (Schwerpunkt bei 2/5 der Pfeillänge) um auf die Standartentfernungen zu treffen, bevorzugen Bogenjäger einen deutlich höheren FOC von bis zu 25% (1/4 der Pfeillänge) weil so ein Pfeil schneller stabilisiert und schon auf sehr kurzer Strecke sehr gerade fliegt.

Von daher würde ich für einen "kurzen" Bolzen einen FOC von über 25% empfehlen, Gewicht allein sagt noch nichts aus, es muß auch optimal verteilt sein. ;)


Gruß Dirk
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Re: Entäuschende Energiebilanz meiner Stahlbogenarmbrust

Beitrag von falli » 20.04.2016, 10:53

Heidjer hat geschrieben:
Von daher würde ich für einen "kurzen" Bolzen einen FOC von über 25% empfehlen, Gewicht allein sagt noch nichts aus, es muß auch optimal verteilt sein. ;)


Gruß Dirk


Hi Dirk,

mal sehen, wo der FOC bei den bestellten Bolzen liegt, leider sind sie noch nicht da.
Die Eastonbolzen meiner Jaguar haben einen FOC von 6,7 % und fliegen sehr gut:

- Länge: 52 cm
- Schwerpunktentfernung von der Spitze: 22,5 cm
- 3 Vanes a 12,5 cm
- Bulletspitze mit 100 grs.

ergibt nach meiner Rechnung (FOC[%] = ((L/2)-S) * 100/L) 6,7 %

Bin ich damit nicht weit von deinem gefordeten FOC entfernt ?
Warum fliegen die gut ?
Es sind zudem Standardbolzen für Armbruste (von AIA)

Ich sehe schon, ich muss mich mehr in die Materie vertiefen ???

Gruß Falli

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