Kraft in Sehne beim Abschuss

[Rainer_K]

hallöle,
für die, die sich dafür interessieren, welche Kräfte in einer Sehne wirken, anbei 2 Diagramme eine Messreihe.
Dort wurde in die Sehne ein leichter DMS bestückter Adapter eingearbeitet und dann mit einer schnellen Messtechnik aufgezeichnet.
Die Bilder zeigen die Messunge eines 37lbs Recurve mit 2 verschiedenen Pfeilen und Standhöhen.
Man erkennt schön den Abfall der Sehnenkraft beim Auszug (dh. statisch ist die Kraft auf Standhöhe am höchsten ) und dann gibt es beim Stoppen der Sehne noch mal einen richtigen Rucker.
Das ganze gibt es auch für einen Langbogen. Fortgeführt werden könnte es mit Sehnenmaterial Vergleich, wobei erste Versuche keinen allzu großen Unterschied zeigen

Rainer

[lleroy]

Wass isst der Einheit von die verticalen Axe?

(Und kennen Sie http://bow-simulator.org/ ?)

[Rainer_K]

hallo,
da dies die direkten Messdaten sind, ist die vertikale in Milli Strain. Da ist dann nachträglich konvertiert zu N. Für die Messung mit der 125mm Standhöhe sind das im Maximum ca. 670N, also ganz grob 150lbs.
Rainer

[Kemoauc]

Hallo, Rainer_K,
den steileren Abfall der Kurve beim Carbon-Pfeil interpretiere ich als geringeres Pfeilgewicht gegenüber dem Holzpfeil. Lieg ich da richtig?
Interessant fände ich es, die Kurven mit gleichem Pfeilgewicht aufzunehmen und dann eine Kurvenschar mit unterschiedlichen Pfeilgewichten (natürlich mit dem gleichen Bogen) zu erstellen vom (fast) Leerschuss bis zum überdimensionierten "Balken". Wobei sicherlich der Spine bei den jeweiligen Kurven auch eine Rolle spielt. Geringerer Spine hätte wahrscheinlich auch bei einem schwereren Pfeil einen steileren initialen Abfall der Kurve zufolge.
Insgesamt find ich das schon ziemlich interessant.
Grüßle Kemoauc
Ach nee, ich habs übersehen, ich hab das als Ablasskurve Interpretiert, ist aber Auszug. hmmpf, interessant find ich's trotzdem

[Heidelzerg]

Könntest du nochmal erklären was die X-Achse ist? Der Auszug, links mit Standhöhe beginnend? Kann aber nicht sein, das kann ja bei Holz-oder Karbonpfeil nicht unterschiedlich sein, erst nach dem Abschuss...

[Rainer_K]

guten Morgen,
die X-Achse der Kurven ist die Zeit Achse. Daher sind hier die Steilheiten nur so zu werten, wie schnell der Schütze hier den Bogen ausgezogen hat. Die gesamte Kurve ist daher von Standhöhe (zeit 0, ganz links) über den Auszug (stufe runter mit geringer werdender Sehnenkraft) über den Abschuss (mit Überhöhung). Die Auszugskurven sind ja bei jeder Standhöhe für Holz und Carbonpfeil gleich. Interessanterweise zeigen sich wenig Unterschiede bei den Sehnenkräften zwischen den Pfeilen. Stimmt, hier ist ein ganzes Betätigungsfeld für systematische Messungen. Das ist ja auch erst der Anfang. Da die Messungen recht aufwändig sind und die DMS und Kabel diese Belastungen nur eine begrenzte Schusszahl mitmachen, ist ein häufiges Neu Kalibrieren und neubauen des Adapters erforderlich
Rainer

[Heidelzerg]

Danke für die Klärung! Cool, wie man das Nachschwingen der Wurfarme nach dem Schuss sieht. Dass die Sehne am Ende des Schusses stärker belastet scheint als vor dem Schuss würde ich mir mal als Messfehler erklären.
Meine Take-home Message ist dann: Die Sehne reißt vermutlich seltener beim Auszug, sonderen eher beim Aufspannen und am ehesten beim Schuß (und am liebsten gar nicht ).
Finde ich sehr interessant, vielen Dank für den Beitrag! Ich hatte schon gehört dass die Belastung der Sehne auf Standhöhe höher ist als beim Auszug, hatte es aber nie verstanden und auch nur halbherzig geglaubt. Seeing is believing!

[Kemoauc]

Hmmm..... gibt mir zu denken...
mir ist noch nie eine Sehne beim Aufspannen oder auf Standhöhe gerissen.
Beim Abschuss jedoch. Und meist gingen die Pfeile (mehr oder weniger ) ins Ziel.Ich sehe das nicht als Meßfehler. Dieses Überschwingen ist eigentlich typisch für ein ungedämpftes System mit genügend Restenergie, die sich auf den letzten Millimetern austoben darf. Was dann meist einen Sehnenbruch so etwa 3-10cm unterhalb des Sehnenauges ergibt.
Als Betrachtung sei hier mal eine Gitarrensehne angeführt --- die ist starr gelagert an ihren jeweiligen Endpunkten -- und bricht auch dort. Hier ist der Nulldurchgang der Grundschwingung und somit auch das größte Biegemoment. Bogensehnen sind beweglich gelagert. der Schwingungs-Nulldurchgang kann also je nach Spannung etwas vom Lager (Tip) entfernt sein. Dennoch befinden sich die am stärksten belasteten Schwingungsknoten immer in der Nähe der Tips. Das Auge reisst praktisch nie, ausser die Nocken sind natürliche Scheuerpunkte, also zu kantig. Die Mitte reisst höchstens, wenn sie von den Pfeilnocken unansehnlich durchgescheuert ist.
Zur Dämpfung dieser Überschwingung sind schwerere Pfeile garnicht so übel . Da ich eh nur Holzbogen "primitivster" Art schieße, nehme ich das erhöhte "Bumms-Moment" im Ziel gerne mit, Und der Sehnenverschleiss hat sich merklich verringert.
Nur so meine Gedanken dazu.
Grüßle,
Kemoauc

[Rainer_K]

hallo,
die Sehnenspannung von Standhöhe zum Auszug hin hatte ich schon häufiger gemessen, einfach mit eine Kraftmessdose in die Sehne eingearbeitet. Für die statische Messung völlig ok, nur bei der dynamischen Messung wäre die viel zu schwer gewesen..
Der früher mal diskutierte Weg über die Sehnenkraft bestimmung durch Kraftzerlegung bei bekannter Auszugskraft funktionierte übrigens auch. Dazu wurde der Bogen von obne photografiert, der Sehnenwinkel im CAD ausgemessen und dann eine einfache Kraftzerlegung vorgenommen. Lediglich bei Standhöhe gibt es bei dem Vorgehen keine mathematische Lösung.
Die Maximalkraft beim Abschußß dh. beim Stoppen des bogens halte ich auch für Plausibel. da ja die bewegte Masse der Wurfarme abgebremst werden muß.

Rainer