Pfeile und Pfeilflug - beim Bogenschiessen

von Mark Leach
aus dem Englischen übersetzt von Wolfgang Höber

Ein Bogen versorgt den Pfeil mit kinetischer Energie.
Diese wird wie folgt definiert: Masse x Geschwindigkeit:

Die Geschwindigkeit eines Pfeils hängt ab von dessen Masse und von der Wurfkraft des Bogens.

Ein Bogen kann einem Pfeil aber nur eine bestimmte Beschleunigung geben und der Pfeil sollte die "optimale Masse" für das jeweilige Bogen-Design haben und umgekehrt.

Beispiel: Ein Pfeil zu geringer Masse, sagen wir mal von 1 Gramm Gewicht, würde auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die dem Leer- oder Trockenschuss des Bogens nahe kommt. Ein solcher Pfeil würde fast auf die - theoretische - Maximalgeschwindigkeit dieses Bogens beschleunigt. Dabei übertrüge sich aber nur ein sehr geringer Teil der im Bogen gespeicherten Energie auf den Pfeil. Der große überschüssige Rest dieser Energie müsste nach dem Schuss im Gesamtsystem des Bogens abgebaut werden. Das wäre mit ziemlichem Lärm verbunden und der Bogen würde nach wenigen Schüssen brechen!

Wenn der Pfeil dagegen 1000 Gramm wöge, würde der voll ausgezogene Bogen fast seine gesamte gespeicherte Energie sehr effizient an diesen Pfeil abgeben können. Das würde den Bogen sogar schonen! Doch die Pfeilgeschwindigkeit wäre gering und der Pfeil flöge nur wenige Meter weit.

Ein Bogenschütze der einen Pfeil schießt, erlebt das als einen Wurfimpuls, dessen Stärke im wesentlichen der Energie-Summe aus Pfeilgeschwindigkeit und Flugweite entspricht. Je stärker dieser Wurf, desto größer sind Geschwindigkeit, Distanz und Energie des Pfeils, also umso besser.

Schnelle Pfeile fliegen einen direkteren Weg zum Ziel und bleiben nicht so lange in der Luft; sie sind also weniger Wind- und Witterungseinflüssen ausgesetzt. Andererseits setzt sich ein etwas schwererer Pfeil besser gegen den Luftwiderstand durch; jedoch um den Preis einer geringeren Pfeilgeschwindigkeit und einer höheren und daher längeren Flugkurve, - besonders auf größere Distanzen. Die Vor- und Nachteile wiegen sich in etwa auf!

Pfeile bestehen aus Stangen oder Röhren aus steifem Material niedriger Dichte: Holz, Fiberglas, Aluminium, Carbonfasern oder aus der Kombination dünnwandiger Aluminiumrohre, die mit einer Schicht aus Carbonfasern ummantelt sind.

Pfeile sollten ziemlich "steif" und trotzdem sehr biegsam sein. Sie müssen diese Biegungen aushalten, ohne zu verbiegen. Einen vollkommen steifen Pfeil könnte man mit einem Bogen nicht schießen!
Tatsächlich ist der richtige Grad an Biegsamkeit der entscheidende Schlüssel zum erfolgreichen Bogenschiessen und darum soll es hier gehen.

Pfeile besitzt eine massive Spitze (pile, point) aus hochdichtem Metall (Stahl oder Wolfram (tungsten)), eine Nocke (nock), die auf die Bogensehne passt und eine Befiederung (fletchings, vanes), die dafür sorgen, dass am Ende des Pfeils ein Luftwiderstand entsteht, der den Pfeil leitet.

Ein Pfeil besitzt deshalb einen Massenmittelpunkt (centre of mass) und einen Art "Leitmittelpunkt" (centre of drag) :

Der Leitmittelpunkt MUSS hinter dem Massenmittelpunkt liegen. Und je weiter hinten er liegt, desto besser, sonst würde der Pfeil nie stabil fliegen können. Würde sich der Leitmittelpunkt sogar vor dem Massenmittelpunkt befinden, hätte der Pfeil die Tendenz, sich im Flug umzuwenden und "rückwärts" weiter zu fliegen!

Grosse Befiederung und schwere Spitzen vergrößern den Abstand zwischen diesen beiden Schwerpunkten und verbessern die Flugeigenschaften eines Pfeils erheblich, doch der Preis dafür ist eine schlechtere Wurfleistung (Pfeilgeschwindigkeit!). Man muss also wieder Kompromisse schließen.

Ein leichter Schaft erhöht ebenfalls den Abstand zwischen diesen Schwerpunkten.

Turnierschützen benutzen oft unterschiedliche Pfeile für Halle und draußen.

Nehmen wir einen Bogen, der bei unserer Auszugslänge (= Pfeilauflage bis Nockboden) von 28 Zoll auf 40 lbs kommt. Er besitzt eine Standhöhe von 9 Zoll und wir verschießen mit ihm Pfeile von 29 Zoll Gesamtlänge.

Die anfängliche Kraft, die auf den Pfeil wirkt, sind diese 40 lbs, doch wenn die Sehne und der Pfeil nach vorne gehen, nimmt die Krafteinwirkung auf den Pfeil ab, bis, nach einem Beschleunigungsweg von 19 Zoll, der Pfeil Sehne und Bogen verlässt (28 Zoll â?? 9 Zoll = 19 Zoll).

Während des Schusses wird der Pfeil von der Spannung des Bogens, die auf die Nocke wirkt (applied force), nach vorne geschoben. Die größte Masse (mass) steckt in der Spitze des Pfeils, die mit der Nocke durch den biegsamen Schaft verbunden ist. Die schwere Masse vorne ist aber träge, das heißt, sie möchte gerne da bleiben, wo sie ist. Sie beschleunigt daher etwas langsamer, als das Nockende.
Das Resultat ist die dynamische Biegung des Pfeils:

Wir benutzen den Ausdruck "dynamische Biegung" oder "dynamischer Spine" denn der Grad dieser Biegung wäre nur schwer und wenn überhaupt, dann nur mit einer Hochgeschwindigkeitskamera zu bestimmen.

Den statischen Spine können wir messen, in dem wir einen Pfeil auf zwei Lagerpunkte legen, und in die Schaftmitte ein Gewicht hängen: Je weicher der Pfeil, desto mehr biegt er sich. Wir messen also die Verbiegung unter statischer Last.

Die Pfeilauswahl-Tabelle der Firma Easton geht aus von einer 28 Zoll-Spanne und einem Gewicht von 1.94 lbs (= 880 Gramm). Die Verbiegung wird in Zoll gemessen. (Ein 29 Zoll Blankschaft, ohne Spitze oder Nocke wird dazu verwendet.)

Den so ermittelten Grad der statischen Pfeilbiegung (deflection) nennen wir "Spine" .

Er gibt uns jedoch nur einen ungefähren Anhaltspunkt für die dynamische Biegung beim Abschuss (= steifere Pfeile biegen sich halt weniger). Das dynamische Verhalten des Pfeils hängt noch ab vom verwendeten Spitzengewicht, von der tatsächliche Länge des Schaftes, und von Grösse und Gewicht von Nocke und Befiederung und natürlich von der Wurfleistung des Bogens, der den Pfeil schiessen soll.

Bemerkung: Das Verhalten des Pfeils auf einem Compoundbogen ist GANZ ANDERS: Bei ihm ist anfangs die Krafteinwirkung auf den Pfeil noch nicht so gross, steigt aber während des Schussverlaufs rapide an. Deswegen ist die Stauch- und Biegewirkung auf den Pfeil nicht so hoch und man kann relativ weiche Pfeile verwenden. Aus diesen und verschiedenen anderen Gründen ist der Compound-Bogen weitaus effizienter und sorgt für eine höhere Pfeilgeschwindigkeit. Das hier Beschriebene gilt deswegen nur für den Recurvebogen!

Der Begriff Bogenschützen-Paradox wurde Mitte der 1930er Jahre von Dr. Robert P. Elmer geprägt, um zu "erklären", warum ein Pfeil das Ziel trifft, obwohl er anfangs (bei Rechtshand-Schützen) nach links aus dem Bogen zeigt.

Man kann es am besten bei den traditionellen Langbogen beobachten:
Diese verfügen über keinen Ausschnitt für die Pfeilauflage im Bogengriff.

Wenn man einen solchen Bogen schießt, muss also der Pfeil (bei Rechtshand!) deutlich nach links zeigen, dennoch wir ein gut abgestimmter und gut geschossener Pfeil - bezogen auf die Mittelachse des Bogens (center shot line) - geradeaus fliegen.

Das folgende Diagramm zeigt die vereinfachende - "Eine-Biegung"-Erklärung des Bogenschützen-Paradox, die ich Anfängern gebe.

Ich sage: "Die Sehne schiebt den sich dadurch verbiegenden Pfeil um den Bogen herum.":

In der folgenden Grafik sind Pfeil, Sehne und Bogen von oben betrachtet.

Das Wichtige ist, dass der Pfeil den richtigen Spine haben muss: nur dann kann er sich dynamisch um den Bogen herumwinden, nur so verlässt seine Befiederung den Bogen ohne Berührung und der Pfeil fliegt sauber ins Ziel.

Wenn jedoch ein Pfeil mit unpassendem Spine geschossen wird, berühren Befiederung, Nocke oder Schaftende den Bogengriff oder die Pfeilauflage. Tatsächlich sind Federn, die ständig beschädigt sind, ein sicheres Zeichen für Kontakt zwischen Bogen und Pfeilende, also dafür, das der Pfeil den Bogen nicht sauber verlassen konnte.

Aus diesem Grunde sollte der Bogen zum Schützen passen. Und die Pfeile sollten zum Bogen und zum Schützen passen.

Auf der Web-Seite von Werner Beiter gibt es einige zwar kurze, aber exzellente Hochgeschwindigkeitsfilme, die den Pfeilflug zeigen. Diese Filme geben uns einen noch besseren Einblick in die Physik des Bogenschiessen, als die obige Skizze.

Diese Analyse und Besprechung bezieht sich auf das Video Nr. 3 auf der Beiter-Seite.

Schau Dir dieses Video sehr genau an!.

Schau es Dir mehrmals an und gehe es schrittweise durch, indem Du das Video in den einzelnen Phasen stoppst.

Der Pfeilflug ist hochkomplex und man sollte dabei verschiedene Dinge gleichzeitig im Auge behalten: die Nocke, die Spitze, die Biegung des Pfeil, wie weit der Abschuss vorangeschritten ist, wo sich die Sehne seitlich befindet, wo genau das Nockende die Sehne verlässt und wo das Pfeilende ist, wenn es die Pfeilauflage im Bogenfenster passiert.

Dazu diese sieben Ausschnitte des Videos:

Ausgehend von einer Auszuglänge von 28 Zoll und einer Standhöhe von 9 Zoll, lese ich diese Bilder etwa so:

Pfeil-Auswahl

Zuerst entscheide Dich für den Hersteller und für die Pfeilart und -stärke: Beman, Easton, XX75, X7, ACE, etc.

Der Preis wird Deine Wahl wahrscheinlich sehr beeinflussen. Mein Rat:

Wenn Du bei 12 Schüssen einmal die Scheibe verfehlst, kaufe Dir die billigsten Pfeile. Wenn Du auf einer grossen FITA-Runde über 1100 Ringe erreichst, wirst Du Dich für die besten, schnellsten und leichtesten Pfeile entscheiden wollen. Liegst Du aber dazwischen, nimm Dir auch Pfeile aus dem Mittelfeld aus.

Benutze eine Pfeilauswahl-Tabelle oder -Software, um den korrekten Spine (Steifheit) zu ermitteln. Von Easton gibt es eine gute Software für Windows , mit der man aus deren Produkten den passenden Pfeil ermitteln kann, aber achte darauf, dass das Programm auf die genauen Daten Deines Bogens eingestellt ist!

Lasse Dich beraten!

Denke lange und gut nach und wähle erst dann! Du musst Vertrauen zu Deiner Auswahl haben! Wie in jedem Sport, hängt auch beim Bogenschiessen vieles vom Vertrauen ab. Du musst Dir sicher sein, die richtigen Pfeile zu haben.

Bogen-Tuning

Es gibt mindestens14 Formen von Schwingungen oder Bewegungen, die im Pfeilflug auftreten (Vielen Dank für das Diagramm an Martin Speakman, Trainer des englischen Nationalteams):

Der Pfeilflug ist sehr komplex, "komplex" meine ich in des Begriffes technischer Bedeutung. Es gibt eine Web-Seite über die Komplexitäts-Theorie - mit viele hübschen Bildern - geschrieben von Meta hier. Diese Seite nennt sich Chemistry & Complexity, (- und ist auf Englisch, Anm. d. Übersetzers). Dessen erster Teil ist eine generelle Einführung zu Komplexitätstheorie und Systematisches Denken, die auch für Bogenschützen interessant sein könnte.

Beim Tuning geht es darum, den Pfeil dazu zu bringen, so sauber, wie möglich ins Ziel zu fliegen.

Bogentuning hängt eng damit zusammen, wie der Schütze schießt. Gute Schützen besitzen eine starke und konstante Schiesstechnik und profitieren von gutem Tuning.

Anfänger lösen die Sehne meist sehr ungleichmäßig. Das Vorwärts-Lösen oder das Lösen ohne Rückenspannung - ein verbreitetes Problem - lässt den Pfeil als zu steif für den Bogen erscheinen und deswegen fliegt er dann auch schlecht.

Bei schlechter Schiesstechnik ist es unmöglich, mittels Tuning seine Leistungen zu verbessern, aber es ist möglich, eine gute Technik durch gutes Tuning zu unterstützen!

Grob-Tuning 1: Nock-Punkt

An einem gut entworfenen und gut gebauten Bogen ist der obere Wurfarm etwas stärker, als der untere. Beim Schuss wird dadurch der Pfeil etwas angehoben, was ihm ermöglicht, von der Pfeilauflage weg und frei zu kommen. Deshalb ist es nötig, den Nock-Punkt auf der Sehne ein paar Millimeter höher, als die Pfeilauflage zu setzen: Damit die Freiheit des Pfeils gewährleistet ist und mit dem Pfeilflug übereinstimmt.

Die Höhe des Nock-Punktes wird weitgehend durch die grundlegende Technik bestimmt, z.B. mit wie vielen Fingern man schießt. Wenn sie einmal eingestellt ist, braucht sie kaum noch eine Änderung.

Um die Nock-Punkthöhe zu bestimmen, schlage ich die "Zurückgeh"-Methode vor.

Grob-Tuning 2: Center-Schuss

"Center-Schuss" bedeutet, dass der Pfeil auf derselben Linie fliegt, die durch die Mitte des Bogens ins Ziel läuft. Wenn also der Center-Schuss richtig gewählt wurde, wird der Pfeil "entlang der Bogenlinie" fliegen. Der Vorteil des korrekten Center-Schusses ist, dass man beim Wechsel der Distanzen keine seitlichen Änderungen am Visier vornehmen muss, egal ob auf 15 oder 90 Meter: Der Pfeil fliegt gerade!

guter Center- Schuss

schlechter Center- Schuss, Bogen zeigt nach rechts

schlechter Center- Schuss, der Bogen zeigt nach links

Es ist viel leichter zu erkennen, wenn der Center-Schuss falsch ist, denn wenn er korrekt ist, versperrt der Kopf des Schützen und der Bogen den Blick aufs Ziel. Aus diesem Grund sollte der Prüfer etwas höher, als der Schütze stehen.

Die hier gezeigten Photos sind gestellt, denn der Schütze hält den Bogen bewusst neben das Ziel, aber genau so sieht es aus, wenn der Bogen aus dem Center steht. Geh mal entlang der Schiesslinie Deines Vereins und achte auf gute und schlechte Einstellungen des Center-Schusses!

Den Center-Schuss stellst Du über die Verschiebung und/oder Federspannung des Buttons ein.

Jetzt wiederhole die "Zurückgeh"-Prozedur. Prüfe, ob der Nock-Punkt noch immer korrekt ist und ob die Pfeile die Scheibe gerade oder mit dem Nockende nach links oder nach rechts treffen. Wegen der Pfeil-Physik ist es jedenfalls fast unmöglich, alle Pfeile dazu zu bewegen, gerade aufzutreffen.

Noch mal: Es gibt eine kritische Distanz zwischen 5 und 8 Metern. Wiederhole alles mit befiederten und mit Blankschäften.

Fein Tuning 1: Die Standhöhe

Ein Bogen besitzt eine statische Standhöhe, das ist der messbare Abstand zwischen der Sehne und der tiefsten Stelle im Handgriff - und eine "dynamische Standhöhe", das ist der Abstand zwischen Sehne und der tiefsten Stelle im Handgriff genau in dem Moment, in dem die Pfeilnocke die Sehne verlässt, wobei jedoch die Bewegung der Sehne ziemlich komplex ist:

Die dynamische Standhöhe könnte nur mit einer Hochgeschwindigkeitskamera gemessen werden.

Die statische Standhöhe steht nur stellvertretend für die dynamische Standhöhe, ähnlich wie der statische Spine-Wert des Pfeils stellvertretend für dessen dynamischen Biegungsgrad steht.

Jetzt sollten sich der Pfeil und die Pfeilnocke gemeinsam mit der Sehne, genau in dem Moment, wenn die Nocke sich von der Sehne löst, auf der Linie des Center-Schusses befinden:

Wenn jedoch die Nocke in einem der unten dargestellten Momente die Sehne verlässt, dann ist die dynamische Standhöhe entweder zu niedrig oder zu hoch:

Die Sehne wird dem Nock-Ende des Pfeils einige ungewollte Bewegungen hinzufügen und der Pfeil wird sehr schlecht fliegen.

Darum fliegt ein schlecht geschossener Pfeil so schlecht: Das "Nachvorne-Lösen" bedeutet z.B., der Pfeil ist nun viel zu steif und wird die Sehne auch im falschen Moment verlassen.

Moderne Recurvebogen haben einen Standhöhen-Bereich von etwa 8 - 9 1/2 Zoll oder ähnlich; das hängt von Bogenlänge und Hersteller ab.
Sieh im Handbuch Deines Bogens unter oder "Bracing Height" nach, wenn Du Dir nicht sicher bist.

Fein-Tuning 2: The Button

Der Button hat zwei Variablen:

Wenn du das Spitzengewicht änderst, ist es offensichtlich nötig, folgende Dinge neu zu prüfen und zu tunen: Center-Schuss, Standhöhe und die Button-Einstellungen...

Wenn man schießt, erscheint die Sehne allerdings viel unschärfer, als auf diesen Bildern dargestellt... mir jedenfalls!

Und 108 das Dutzend – mit einem Ausreisser – auf 70 Meter für Meta.

SWCNT ist das leichteste und steifste bekannte Material für einen sehr weiten Einsatzbereich.

Gegenwärtig lassen sich einzelne Nanoröhren mit einer Länge von etwa 1 Zoll züchten, ich denke Easton wird sehr daran interessiert sein, wenn sie erst die Länge von 32 Zoll erreicht haben werden.

Interessiert an Pfeilen mit nur 1 mm Durchmesser??