Warum fliegen die schwereren Pfeile weiter?

[stefan kaletsch]

Hi,
ich habe mir unlängst für meinen 55# @ 28 Hwarang neue Karbonpfeile mit 32 Zoll Länge gekauft.
Bisher hatte ich max. 30 Zoll lange Pfeile. Bei den ersten Weitschuss-Versuchen haute der Koreaner
die Pfeile aus dem Stand auf 260-270m.Die Pfeile wiegen +/- 24 gramm,haben Gummi-Federn
und eine Überwurf-Spitze.
Diese Weite übertraf meine besten bisherigen Schüsse mit diesem Bogen und getunten Pfeilen um
rund 20m,also machte ich mich hoffnungsvoll, endlich die 300m zu knacken ,ans Tunen der Neuen:

Spitze abschleifen,Federn einkürzen,Nocken auffeilen...
Zur besseren Refferenz machte ich immer 2 Pfeile gleich und ging mit dem Gewicht bei jedem Versuch
weiter runter. Ergebnis:

Die größte Weite erreichte der Hwarang mit den Original-Pfeilen! Ich ging bis 19 gramm runter,die Pfeile
kamen nicht mehr über 240 m.Ich kürzte einen Pfeil auf 26 Zoll,der kam nur noch auf knapp über 200m...

Seltsamerweise hatte dieses Tuning bei meinen Goldwing Entrada ultralight immer was gebracht!
Mir ist schon klar,dass man Wattebäuschchen nicht sehr weit werfen kann,aber ist das die Erklärung?
Flight-Erfahrene und Physiker ans Rednerpult, bitte...

Grüße Stefan

[Moriss]

Hi Stefan,

ich bin zwar kein Experte aber ich vermute mal das sich durch das kürzen Pfeile der FOC nach vorn verschoben hat und die deshalb steiler nach unten kommen.

Du hast zwar die Spitzen auch abgefeilt aber evtl. nicht genug?
Auch das kürzen der Fletches kann da Einfluss haben sowohl auf den FOC als auch auf die Stabilität des Fluges.

Das dein Tuning mit den Goldwing Entrada ultralight bisher geklappt hat, kann daran liegen da diese eh schon so leicht sind das die Abstimmung dort nicht so viel am FOC geändert hat.

Aber alles nur Vermutungen

Gruss, Moriss

[stefan kaletsch]

Hallo Moriss,
klär mich mal auf,was der FOC ist.Du meinst,das Gewicht vielleicht noch weiter reduzieren?
Dazu fällt mir eine kleine Geschichte ein :
Ich war mit ein paar Jungs aus der 7. Klasse mit ihren frisch gebauten Rattan-Recurves+ Pfeilen
zum ersten Schießen auf dem Sportplatz der Schule.Ich lass die Jungs immer gerne erstmal weit
schießen,da bekommen sie ein gutes Gefühl zur Power ihres Bogens...Jedenfalls reichten die ganze
Zeit die 120m von Tor zu Tor bis plötzlich ein Pfeil weit darüber hinaus segelte...Was war?

Die Schraubspitze war ab,und das logischer Weise schon vor dem Schuss!
Seit diesem Erlebnis mache ich immer mal wieder "Leerschüsse" mit einem Pfeil ohne Metallspitze...
nur bei den neuen Karbons flog der Pfeil auch so deutlich kürzer!

[Squid (✝)]

FOC ("Front of Center") bezeichnet der Schwerpunkt des Pfeils. Dieser sollte, wie der Name schon sagt, irgendwo vor der Mitte des Pfeils liegen, irgendwo so bei 20 - 30 % der Länge der vorderen Pfeilhälfte.

Die zunehmende Erleichterung des Pfeils kann auch von Nachteil sein. Man benötigt nämlich ein gewisses Pfeilgewicht, damit der Pfeil die Energie des Bogens transportieren kann. Zu leicht ist also nicht gut. Auch sind schwerere Pfeile weniger windanfällig. 19 Gramm für einen 55-pfünder erscheint mir verdammt wenig... das sind ja nur 5 Grain pro Pfund. Man sagt, alles unter 6 gpp schädigt auf dauer den Bogen. Empfohlen fürs Zielschießen werden 8-10 gpp, Fleichtpfeile dürfen bis 6 gpp leicht sein. Klar, man kann auch leichter, aber das wird dann irgendwann faktisch zum Leerschuss...

Und schließlich kann sich durch das Kürzen der Pfeile der Spinewert so verändert haben, dass der Pfeil nicht mehr optimal fliegt, sondern auf den ersten Metern taumelt. Und da kostet auch Reichweite.

Bleibt noch das psychologische Element, dass auch in der TBB beschrieben wird: Wenn man "weiß", das ein Pfeil gut oder schlecht oder gar ein Experiment ist, kann es unterbewusst zu einem anderen Schussablauf kommen (Winkel, Lösen, Auszugslänge).

[Pogona vitticeps]

Denkbar wäre, dass der Wirkungsgrad des Bogens mit den schwereren Pfeilen erheblich größer ist.
Dadurch wäre die Anfangsgeschwindigkeit nicht so viel langsamer als bei den Leichten.
Da die Luftwiderstandskraft nicht vom Gewicht abhängt, der Bremseffekt aber bei leichteren Pfeilen und gleicher Kraft größer ist,
könnte das die geringere Schussweite erklären.
Nach dem Prinzip: Stein fliegt weiter als gleich große Papierkugel

Ist aber alles reine Spekulation.

*Und mal wieder zu langsam gewesen

[Frankster]

Bin nicht sicher ob ich Dich verstanden habe. Die neuen 32" Pfeile wiegen 24 Gramm?
Das wären 6,72 gpp, was schon sehr wenig ist.
Je weiter Du mit den gpp runter gehst, umso mehr bestimmt die Aerodynamik die Weite.
Zum anderen sinkt der Wirkungsgrad deines Bogens beim Reduzieren des Pfeilgewichts.

Genau diese Faktoren treffen hier wohl aufeinander. Bei speziell gebauten Flightbögen sinkt der Wirkungsgrad nicht ganz so krass wie bei anderen Bögen. Zum einen könntest Du die Aerodynamik deiner Pfeile ermitteln und zum anderen mit einem Chrono die Pfeilgeschwindigkeit messen. Danach hat man Klarheit.

[Heidjer]

Es gibt für jeden Bogen ein optimales Pfeilgewicht, für die Aufgabe die man dem Bogen stellt. Ich weiß nicht wie weit Du den Hwarang ausziehst, aber für 55# sind 24g schon recht wenig, sehr viel tiefer würde ich nicht mehr gehen, obwohl der Bogen leichte Pfeile besser ab kann wie andere Bögen.
Und jetzt ein wenig Bogen- und Pfeilphysik. Es ist leider so, das bei jeden Bogen der Wirkungsgrad mit dem Pfeilgewicht steigt. Das liegt unter anderen daran, das der Bogen mehr Zeit hat, die gespeicherte Energie auf den Pfeil zu übertragen. Mit einen 50g Pfeil hätte Dein Bogen einen Wirkungsgrad der weit über 90% liegt. Mit 24g liegt der Wirkungsgrad vermutlich schon unter 80% eher bei 75%, gehst Du mit dem Pfeilgewicht noch weiter runter sinkt der Wirkungsgrad immer steiler bis er beim Leerschuß bei 0% liegt. Jedes Prozent Energie das dabei nicht auf den Pfeil übertragen wird, muß im Bogen abgebaut werden, in Form von Handschock, Vibrationen und Wärme.
Ein Pfeil der von einen Bogen abgeschossen wurde hat nicht nur eine Geschwindigkeit (v) sondern auch die Masse (m) und daraus ergibt sich die Pfeilenergie (E). Die Formel für die Energie lautet E = m x v x v : 2
Die Geschwindigkeit geht in die Formel zweimal (bzw zum Quardrat) ein, das zu Wissen ist Wichtig um die Bedeutung einer Geschwindigkeitsänderung für den Energiegehalt eines Pfeiles zu verstehen.
Nun noch das, was dem Pfeil die Energie entzieht, der Luftwiderstand (D) in der Formel für den Luftwiderstand kommt neben anderen Werten auch die Geschwindigkeit v doppelt also zum Quadrat vor. Das bedeutet das mit jeden Km/h oder ft/s mehr Geschwindigkeit der Widerstand überproportional steigt.
Je schneller der Pfeil ist, desto stärker bremst ihn die Luft, sie entzieht dem Pfeil dabei Energie. Da klar ist, dass sich die Masse des Pfeiles im Flug nicht mehr ändern kann, ändert sich nur die Geschwindigkeit.
Ein schwerer Pfeil vom Bogen abgeschossen enthält auf Grund des besseren Wirkungsgrad mehr Energie und muß gleichzeitig weil er "Langsamer" ist, wegen des geringeren Luftwiderstandes weniger Energie an die Luft abgeben.
Der leichte Pfeil bekommt weniger Energie mit und muß Gleichzeitig, weil er schneller fliegt, mehr davon an die Luft abgeben.

Für das Flightschiessen bedeutet das, man muß den besten Kompromiss von CW-Wert, Pfeilgewicht und Pfeilgeschwindikeit finden, und das für jeden Bogen neu!!!


Gruß Dirk

[stefan kaletsch]

(http://www.youtube.com/watch?v=zJELZ0vYvV8 bitte zuletzt anschauen) Danke erstmal an alle für die Infos und Denkanstöße!

@ Frankster: ich habe keinen Chroni, aber der Kollege von dem ich den habe Hwarang habe,
hat ihn mit 220fps mit Carbonpfeilen(Gewicht unbekannt) bei 28er Auszug gemessen.
@ Dirk:
Das war gut und auch sehr einleuchtend,natürlich ist Flight-Schießen Kompromiss und
Gradwanderung zugleich.Doch trotz der physikalisch plausiblen Erklärungen ist es doch so,
dass die größten Weiten durch sehr schwere Bögen mit extrem leichten Pfeilen erzielt
worden sind.
Beim türkischen Flight-Schießen hatten die Bögen meines Wissens 100# + und die Pfeile 11-13 gramm
bei ca.60cm Länge,die dann mit Siper auf 29-30 Zoll ausgezogen wurden.Bei derartigen Verhältnissen
scheint ein Teil der Physik keine Erklärungen mehr liefern zu können.
Wie schon Frankster sagte,ist dann vor allem die Aerodynamik das Wichtigste!

Ich frage mich natürlich,ob ein 55#Standard-Bogen überhaupt in der Lage ist,300m zu erreichen.
Echte Flight-Bögen sind meist so nah an die Grenze der Belastbarkeit gebaut,dass sie selten mehr als
100 Schuss machen werden,ähnlich Formel 1-Motoren oder den Hochleistungssägen beim Timbersport...

Ich würde aber gerne noch wissen, ob ihr grundsätzlich zu den folgenden Faktoren der Weitensteigerung
beim Flight-Schießen zustimmt:

-Reduzierung des Pfeilgewichts
-Reduzierung des Luftwiderstands
-Verbesserung der Flugeigenschaften durch Tapern/Verschiebung des FOC-Punktes
-Erhöhung des Spinewertes
-Verlängerung des Auszugs(die 2 Zoll Mehrauszug haben es bei mir offensichtlich ausgemacht)
-modifizieren der Nocke

...apropos längerer Auszug mit kürzerem Pfeil,kennt ihr den schon?(siehe link)

[Heidjer]

-Reduzierung des Pfeilgewichts > nein nicht unbedingt, siehe meinen anderen Post.
-Reduzierung des Luftwiderstands > ja, das ist der wichtigste Punkt.
-Verbesserung der Flugeigenschaften durch Tapern/Verschiebung des FOC-Punktes > gehört zur Reduzierung CW-Wert dazu.
-Erhöhung des Spinewertes > der Spine sollte im groben schon zu Bogen und Schützen passen.
-Verlängerung des Auszugs(die 2 Zoll Mehrauszug haben es bei mir offensichtlich ausgemacht) > maximaler Auszug bei minimaler Standhöhe bringt die meiste Energie auf den Pfeil.
-modifizieren der Nocke > Was? CW-Wert ja, keine Klemmfunktion auch ja.

Gruß Dirk

[Wilfrid (✝)]

Refuzierung des Pfeilgewichts nur bis zum Optimum...
Denn ein gespannter Bogen hat "Lageenergie " gespeichert. Die wird bis auf Standhöhe in Bewegungsenergie umgesetzt.
Aber Bewegungsenergie der bewegten Bogenteile und Bewegungsenergie des Pfeils, der Pfeil nimmt nur mit, was ihm die bewegten Bogenteile überlassen.
zum FOC die Segeleigenschaften des Pfeils nicht vergessen
geringes Taumeln durch passenden Spine
Dazu noch die richtige Rotation durch die Befiederung zum Aufbau eines Luftpolsters unter dem Pfeil
Naja, und ein Maximaler Beschleunigungs weg, also großer Auszug und geringe Standhöhe

[stefan kaletsch]

Danke nochmal,
das mit der niedrigen Standhöhe wußte ich,dachte aber dass es beim Flight-Schießen keine Spinewert-Anpassungen
gäbe, sondern der richtige Spine eher durch ausprobieren gefunden wird.
Ich möchte nochmal auf das Video hinweisen.(Link im letzten Beitrag).Ist zwar nicht ganz das Thema,aber ich
frage mich ernsthaft,wie weit man mit dem Gebinde flightschießen könnte...

[Sateless]

Hier wurden zwar explizit Flighterfahrene gefragt, aber ich mag trotzdem was schreiben, auch wenn ich mich noch nicht dazu zählen will.

Spine:
Bei den ganzen unterschiedlichen barreltapern, die es gab, und wovon jeder Pfeilmacher seine eigenen hatte, ist es ziemlich unmöglich den so konstant zu bestimmen, wie bei zylindrischen 11/32el oder 5/16el Pfeilen, die wir benutzen, und dann halt auch gespined kaufen. Das heißt nicht, dass der Spine egal wär, man kann ihn halt nur sicher ausschießen.
Stimmt er nicht, wedelt der Pfeil, und das kostet Meter. Durch dein Einkürzen, und an der Spitze rumschleifen hast du da eventuell einbußen gehabt, kann ich aber nicht beurteilen, da ich den Pfeilflug nicht gesehen habe. Nichts desto trotz bleibt ein möglichst steifer Pfeil erstrebenswert, da er nur die kleinste nötige Energiemenge in Form von Eigenbiegung "verbraucht".
Wenn dein Pfeilfug gleich oder sehr Sauber war, ist dies keine Erklärungsmöglichkeit für deine Beobachtung.

Gewicht:
Ein schwererer Pfeil mit gleicher Aerodynamik fliegt weiter als ein leichterer, weil der Luftwiderstand ihn weniger bremst. Wenn der Geschwindigkeitszuwachs des leichteren Pfeils geringer ist, als die verminderte Bremsung durch die Luft, fliegt der leichte Pfeil weiter. Die Geschwindigkeitszunahme steigt aber nicht linear mit sinkendem Gewicht an. Die Bremswirkung sinkt aber linear mit steigendem Gewicht. Eventuell warst du unter dem Optimum des Hwarang. Wissen tu ich es nicht.

Tong-ah: http://www.youtube.com/watch?v=g5wT14YAf8w

[stefan kaletsch]

Hi Sate,
Warbeast hat sich ja richtig in die Materie eingearbeitet! Cooler Vid!

Gewicht:
Ein schwererer Pfeil mit gleicher Aerodynamik fliegt weiter als ein leichterer,

Dazu kann ich nur sagen:
Ich habe definitiv mit Pfeilen weitergeschossen,bei denen ich nur das Gewicht der Spitze reduziert habe bzw.
die Spitze durch eine leichtere ersetzt oder sie ganz weggelassen habe(siehe Bsp. 2. Beitrag)Ändert sich denn
physikalisch gesehen die Aerodynamik dadurch? Oder segelt ein Pfeil ohne Spitze auf der Luft?

Ich finde einfach keine Antwort darauf,wie ein 100#+ Komposit einen 11gramm Pfeil 600m oder gar die
berühmten 888m des Sultan Selim weit werfen kann. Physikalisch gesehen sagen alle,das wäre fast ein
Leerschuss,aber wenn der Pfeil doch soweit fliegt,dann MUSS er doch jede Menge Energie aufgenommen
haben,trotz des minimalen Gewichtes, oder sehe ich das falsch?

[Sateless]

Durch ein Senken des Spitzengewichts änderst du das Flugverhalten des Pfeils. Der Schwerpunkt wird dadurch etwas weiter richtung Nocke verlagert.
In meinem Denkmodell paradoxiert der Pfeil um den Schwerpunkt, was zur Folge hat, dass die Befiederung weniger stark bremst (und stabilisiert), da sie weniger weit ausschwenkt, als mit viel FOC (d.h. Schwerpunkt des Pfeils weit Richtung Spitze). Wenn mein Denkmodell stimmt, wäre das eine Veränderung der Aerodynamik.
Das mit dem Segeln hab ich auch mal aufgeschnappt, und fand die Erklärung sinnig, habe sie aber noch nicht überprüft. dabei wurde mir erklärt, dass der pfeil in der fallenden phase des flugs, bei leichtem gegenwind etwas "gerade gerückt" wird, also mit der nase wieder auf die selbe höhe wie das heck, wodurch er länger fällt. Was da groß dran ist ... keine Ahnung, ich habs noch nicht durchgespielt, daher auch in Kleinbuchstaben.

Zu dem osmanischen Weitschussmaterial hat sich Klopsteg mal auseinandergesetzt, ein Ingenieur. Da ich sein Buch noch nicht lesen konnte, weiß ich nicht, was er so alles gefunden hat.
Was mir im Kopf hängen blieb, ist die Enorme Effizienz des Flightbogens bei minimalen Pfeilgewichten.
Karpowicz hat an seinem Nachbau mit 125lbs mit einem 203grs Pfeil noch einen Wirkungsgrad von 48% gemessen, und dabei eine Abschussgeschwindigkeit von sagenahften 357fps gemessen. Bei 1,6gpp. Ob dieses Pfeilgewicht für diesen Bogen schon optimal ist, oder ob da noch mehr möglich wäre, mit leichteren Pfeilen ... kann ich nicht abschätzen.
Link zum Bogentest: http://atarn.org/islamic/akarpowicz/turkish_bow_tests.htm
In jedem Fall erreicht der Hwarang diese Werte nicht. Und du siehst es mMn richtig, dass der osmanische Flightbogen bei sehr niedrigen Pfeilgewichten noch sehr gut arbeitet, eben weil die Wurfarme so rasant in die Ausgangsposition zurückschnellen.

[stefan kaletsch]

...ich habe mir die Karpowicztests schon öfters mal angesehen,aber nie im Hinblick auf Effizienz bei
leichten Pfeilen.Jetzt bin ich aber noch verwirrter: wenn Du sagst, die extrem hohe Abschussgeschwindigkeit
sei mit entscheidend für die Weite,Dirk meinte oben noch, je schneller der Pfeil,desto mehr wird er gebremst???
Das ist das eine.Das andere ist die Sache mit der Veränderung der Aerodynamik durch Veränderung des Spitzen-
gewichts.
Wenn ich also 2 völlig baugleiche Pfeile habe,nur einer besitzt eine etwas leichtere Spitze,dann haben sie eine
unterschiedliche Aerodynamik? Dann müßte ich ja im Umkehrschluss,um bei 2 Pfeilen mit unterschiedlich schweren
Spitzen die gleiche Aerodynamik zu erhalten,bei einem die Länge/den Taper/ das Gesamtgewicht/die Befiederung
was auch immer ändern!?

Das würde wohl auch bedeuten,dass JEDE Veränderung eines Pfeils auch eine Veränderung seiner Aerodynamik ist!
Klingt eigentlich logisch,aber wie gesagt,es wäre nicht ganz einfach 2 unterschiedlich schwere Pfeile
mit GLEICHER Aerodynamic miteinander zu vergleichen,denn wie können wir feststellen,ob 2 unterschiedliche
schwere Pfeile die gleiche Aerodynamik aufweisen?