Bogensehne

Eine Bogensehne ist der schnurartige Bestandteil von Bogenwaffen (Handbogen, Armbrüste etc.), der die Energie des Bogens auf den Pfeil überträgt.

Eine Bogensehne besteht aus der eigentlichen Sehne, einer „Schnur“, die sich häufig aus mehreren Strängen zusammensetzt. An den beiden Enden befindet sich je eine Schlaufe (Öhrchen), die an den Wurfarmen der Bogenwaffe eingehängt werden. Die Öhrchen werden mit Wicklungen aus Wickelgarn gegen eine vorzeitige Abnutzung ebenso geschützt wie der Mittelteil (Griffbereich) der Bogensehne.

Funktionsweise

Wird eine geladene Bogenwaffe ausgelöst, bewegen sich deren beide Wurfarme auf halbkreisförmiger Bahn nach vorn. Dadurch ziehen die Wurfarme die Bogensehne hinter sich her, in deren Mitte sich das Geschoss befindet. Die Bewegungsenergie der beiden Wurfarme addiert sich dabei in der Mitte der Bogensehne; die Geschwindigkeit der Sehnenmitte ist exakt doppelt so groß wie die Geschwindigkeit der Öhrchen und der Wurfarme. Da sich das abzufeuernde Geschoss in der Mitte vor der Bogensehne befindet, wird dieses vorwärts mit entsprechend hoher Geschwindigkeit geschoben. Die kinetische Energie überträgt sich über die Bogensehne direkt auf das Geschoss. Erreicht nun die Bogensehne den Nullpunkt (Standhöhe des Bogens, (dies ist der Abstand der Bogensehne vom Griff im Ruhezustand)), von dem aus sie sich nicht weiter nach vorn bewegen kann, zieht die Trägheit der Wurfarme die Bogensehne stramm, das nun maximal beschleunigte Geschoss trennt sich von der Sehne und verlässt die Waffe. Die Bogensehne und die Wurfarme toben nun ihre Trägheit in Form von Vibrationen aus, die gegenläufig und symmetrisch durch die Wurfarme und die Sehne im Kreis herum jagen (engl. String Bounce), da Bogen und Sehne zusammen einen geschlossenen Schwingkreis bilden. Durch neue Sehnenstopper wird eine schnelle Beruhigung der Sehne ohne diese störende Schwingkreisbildung erreicht.

Zudem spielt das Material der Sehne, bzw. ihr Gewicht eine entscheidende Rolle bei der Energieabgabe des Bogens an den Pfeil bei Erreichen der Standhöhe. Dünne und leichtere Sehnen bzw. leichtere Sehnenmaterialien erhöhen die Geschwindigkeit der Sehne. Zudem erzeugen sie weniger Luft-Reibungswiderstand. Man kann im Mittel davon ausgehen, dass eine Sehne bei einer Gewichtsreduktion von 20 grain den Pfeil in seiner Fluggeschwindigkeit um 1 Fuß pro Sekunde erhöht. Dies entspricht in etwa einer Zuggewichtserhöhung um 1 lbs (engl. Pfund). Damit ist die Sehne, bei gleichbleibendem Design des Bogens, die wichtigste Komponente zur Leistungssteigerung.

Technische Anforderungen

Um die gespeicherte Bewegungsenergie eines Bogens, Armbrust oder Torsionskatapultes mit möglichst geringer Verlustarbeit auf das Geschoss zu übertragen, muss eine Bogensehne folgenden Anforderungen genügen:

1.möglichst geringe Dehnung unter Belastung

2.möglichst geringes Eigengewicht

3.möglichst gutes Verhältnis von Reißfestigkeit zu Gewicht

Zu 1: Wäre das Material der Bogensehne dehnbar, so würde ein Teil der Kraft, die zum Spannen des Bogens nötig ist, in der Dehnung der Bogensehne gespeichert. Extrembeispiel: Ein Gummiband als Bogensehne, das um 200 % dehnbar ist, würde 99 % der aufgebrachten Zugkraft des Schützen als Dehnung aufnehmen, nur 1 % der Kraft würde noch den Bogen krümmen. Da ein zurückschnellendes Gummiband aber einen wesentlich geringeren Wirkungsgrad (ca. 40 %) hat als ein Bogen (ca. 80 %), könnte eine Bogensehne aus Gummi nur gerade 40 % der gespeicherten Kraft auf den Pfeil übertragen. Ein Bogen mit einer Sehne, die sich nur um 2 % dehnt wäre daher viel effizienter. Hier kann der Bogen die Kraft des Schützen zu 98 % aufnehmen (minus 2 % Dehnung) und mit seinem hohen Wirkungsgrad von 80 % auf den Pfeil übertragen. Ein Bogen mit einer Sehne aus einem völlig undehnbaren Material (theoretisch) würde somit am besten schießen.

Zu 2: Die Bogensehne muss zwangsläufig bei jedem Schuss mitbeschleunigt werden. Hätte sie ein sehr hohes Eigengewicht, z.B. ein Draht, so würde der Bogen beim Schuss einen größeren Energiebetrag verbrauchen, nur um die schwere Bogensehne mit zu bewegen. Entsprechend weniger stünde für das Geschoss zur Verfügung. Je leichter das Material der Bogensehne ist, desto höhere Geschwindigkeit erreicht das Geschoss.

Zu 3: Verhältnis zwischen Zugfestigkeit und Gewicht: Ein Material wie z.B. Bronze ist, pro Kubikzentimeter gemessen, sehr reißfest, dehnt sich vielleicht nur um 0,5 %, aber es wiegt auch sehr viel. Ein Kubikzentimeter Hanffasern dagegen ist vielleicht nur ein Drittel so zugfest wie Bronze, dehnt sich vielleicht sogar um 2 %, dafür wiegt es aber nur ein Zehntel so viel wie Bronze. Rindersehne wiederum ist sogar um 10 % dehnbar (schlecht), sie wiegt jedoch nochmals ein Drittel weniger pro Kubikzentimeter als Hanf, und ist damit der Hanffaser praktisch ebenbürtig. Trotz der hohen Zugfestigkeit von Bronze sind Hanf und Tiersehne als Bogensehnenmaterial also überlegen, da deren relatives Eigengewicht im Verhältnis zur Reißfestigkeit viel geringer ausfällt.

Material

Die natürlichen Materialien für Bogensehnen sind äußerst vielfältig. Beliebte pflanzliche Fasern sind z.B: Brennnessel, Lein, Hanf, Ramie, Baumwolle, Kapok (Dschungelbaumwolle), Bambusfasern, und sogar Holzstreifen (bei Chinesischen Kugel-Armbrüsten). An tierischen Fasern wurden verwendet: Tiersehne, Darm, Rohhaut (ungegerbte Haut), seltener Leder, eventuell Haare, Seide, selten vielleicht sogar Muschelseide. Daneben sind auch Menschenhaut und -sehne verwendet worden, wohl als Kriegstrophäe, etwa von den Skythen. Bogensehnen bestanden bei den Handbögen im Neolithikum meistens aus Lein oder Nesselfasern, später wurde auch Seide verwendet. Die Verwendung von Frauenhaar ist zwar theoretisch möglich, aber vermutlich nur ein literarischer Topos, ebenso Bogensehnen aus Rosshaar. Bei den Skorpionen und Ballisten der Römer und Griechen ist uns für Bogensehnen die Verwendung von Tiersehne und Haaren schriftlich überliefert, dieselben Materialien wurden an diesen Katapulten auch für die Torsionsfedern verwendet, welche die Bogen-Wurfarme enthielten. Außerdem wurden manchmal pflanzliche Fasern wie Lein oder Hanf für die Katapult-Bogensehnen verwendet. Mongolische Reflexbögen (Kompositbogen) hatten im Frühmittelalter oft Bogensehnen aus gezwirnter Walrosshaut. Auch die Wikinger scheinen später Walrosshaut an ihren Langbögen bevorzugt zu haben. Osmanische Reflexbögen besaßen teilweise Sehnen aus Ramie, öfter aber solche aus Seide, mit angeknoteten Schlaufen aus Tiersehne. Nordamerikanische Indianer bevorzugten fast durchgehend Bogensehnen aus gezwirnter Tiersehne, südamerikanische Indianer nehmen heute Kapok, auch Chambirafaser. Da Pflanzenfasern günstiger sind als tierische, wurden sie von vielen Völkern vorgezogen, etwa von den britischen Bogenschützenheeren, deren Sehnen aus flämischem Leinen oder Hanf gefertigt waren, ebenso von den französischen Armbrustern (Hanfsehnen). Bogensehnen aus Pflanzenfasern dehnen sich aber bei Nässe, dieses erschwerte manchmal den Einsatz von Bogenschützen und Armbrüsten, zum Beispiel in der Schlacht von Crécy.

Y-Sehne und Sehnenstopper „(STS)“ an einem Mono- oder Singlecam-Bogen

Moderne, künstliche Bogensehnen bestehen meistens aus mehrfach gewickeltem Dacron. Durch die Wicklung entstehen an den Enden Schlaufen, die derart gebündelt werden, dass zwei Augen entstehen, mit denen die Sehne an den Bogenenden eingehängt wird. Das sind die "Öhrchen".

Daneben werden vor allem bei modernen Compoundbögen die Spezialkunststoffe Fast-Flite, S4, UltraCam, XCel, TSPlus, BCY-450, BCY-452X usw. verwendet. Diese sind kaum dehnbar (weniger als 1 % Dehnung) und sehr leicht. Fast-Flite war der erste Kunststoff, der extra für Bogensehnen entwickelt wurde. Bogensehnen aus o.g. Kunststoffen arbeiten so effizient, dass einfache Holzbögen mit ihnen gar nicht geschossen werden können, weil die Sehne sich beim Strammziehen durch den schießenden Bogen nicht dehnt, sondern die vorschnellenden Wurfarme augenblicklich stoppt, wodurch im schlimmsten Fall das Wurfarmende des Holzbogens abgerissen oder eingeschnitten wird. Aus diesem Grund werden bei dem genannten Design die Nocken entsprechend verstärkt (ggf. durch Hartholz oder Horn), oder die Sehne an den Öhrchen durch Wicklungen verdickt. Für türkische Kriegs- und Weitschussbögen konnte gezeigt werden, dass die Verwendung moderner Hochleistungsgarne die Bögen stark beschädigt. Andere Hornbogen und Kompositbogen (Reflexbogen) sind ggf. Fast-Flite tauglich. Mit traditionellen Kompositbögen in Verbindung mit modernen Fast-Flite Bogensehnen konnte ein Wirkungsgrad der Waffe von beinahe 90 % erreicht werden, was weit über den Wirkungsgrad der anderen Bogentypen (und auch der Katapulte) hinausgeht.

Quelle: Wikipedia
Der Text ist unter der Lizenz „Creative Commons Attribution/Share Alike“ verfügbar.
Die Bibel des Traditionellen Bogenbaus Bd.1-3, Verlag Angelika Hörnig, ISBN 3-9808743-2-X (Bd.1) 

Bogensehne Eine Bogensehne ist der schnurartige Bestandteil von Bogenwaffen (Handbogen, Armbrüste etc.), der die Energie des Bogens auf den Pfeil überträgt. Eine Bogensehne besteht aus... mehr erfahren »
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Bogensehne

Eine Bogensehne ist der schnurartige Bestandteil von Bogenwaffen (Handbogen, Armbrüste etc.), der die Energie des Bogens auf den Pfeil überträgt.

Eine Bogensehne besteht aus der eigentlichen Sehne, einer „Schnur“, die sich häufig aus mehreren Strängen zusammensetzt. An den beiden Enden befindet sich je eine Schlaufe (Öhrchen), die an den Wurfarmen der Bogenwaffe eingehängt werden. Die Öhrchen werden mit Wicklungen aus Wickelgarn gegen eine vorzeitige Abnutzung ebenso geschützt wie der Mittelteil (Griffbereich) der Bogensehne.

Funktionsweise

Wird eine geladene Bogenwaffe ausgelöst, bewegen sich deren beide Wurfarme auf halbkreisförmiger Bahn nach vorn. Dadurch ziehen die Wurfarme die Bogensehne hinter sich her, in deren Mitte sich das Geschoss befindet. Die Bewegungsenergie der beiden Wurfarme addiert sich dabei in der Mitte der Bogensehne; die Geschwindigkeit der Sehnenmitte ist exakt doppelt so groß wie die Geschwindigkeit der Öhrchen und der Wurfarme. Da sich das abzufeuernde Geschoss in der Mitte vor der Bogensehne befindet, wird dieses vorwärts mit entsprechend hoher Geschwindigkeit geschoben. Die kinetische Energie überträgt sich über die Bogensehne direkt auf das Geschoss. Erreicht nun die Bogensehne den Nullpunkt (Standhöhe des Bogens, (dies ist der Abstand der Bogensehne vom Griff im Ruhezustand)), von dem aus sie sich nicht weiter nach vorn bewegen kann, zieht die Trägheit der Wurfarme die Bogensehne stramm, das nun maximal beschleunigte Geschoss trennt sich von der Sehne und verlässt die Waffe. Die Bogensehne und die Wurfarme toben nun ihre Trägheit in Form von Vibrationen aus, die gegenläufig und symmetrisch durch die Wurfarme und die Sehne im Kreis herum jagen (engl. String Bounce), da Bogen und Sehne zusammen einen geschlossenen Schwingkreis bilden. Durch neue Sehnenstopper wird eine schnelle Beruhigung der Sehne ohne diese störende Schwingkreisbildung erreicht.

Zudem spielt das Material der Sehne, bzw. ihr Gewicht eine entscheidende Rolle bei der Energieabgabe des Bogens an den Pfeil bei Erreichen der Standhöhe. Dünne und leichtere Sehnen bzw. leichtere Sehnenmaterialien erhöhen die Geschwindigkeit der Sehne. Zudem erzeugen sie weniger Luft-Reibungswiderstand. Man kann im Mittel davon ausgehen, dass eine Sehne bei einer Gewichtsreduktion von 20 grain den Pfeil in seiner Fluggeschwindigkeit um 1 Fuß pro Sekunde erhöht. Dies entspricht in etwa einer Zuggewichtserhöhung um 1 lbs (engl. Pfund). Damit ist die Sehne, bei gleichbleibendem Design des Bogens, die wichtigste Komponente zur Leistungssteigerung.

Technische Anforderungen

Um die gespeicherte Bewegungsenergie eines Bogens, Armbrust oder Torsionskatapultes mit möglichst geringer Verlustarbeit auf das Geschoss zu übertragen, muss eine Bogensehne folgenden Anforderungen genügen:

1.möglichst geringe Dehnung unter Belastung

2.möglichst geringes Eigengewicht

3.möglichst gutes Verhältnis von Reißfestigkeit zu Gewicht

Zu 1: Wäre das Material der Bogensehne dehnbar, so würde ein Teil der Kraft, die zum Spannen des Bogens nötig ist, in der Dehnung der Bogensehne gespeichert. Extrembeispiel: Ein Gummiband als Bogensehne, das um 200 % dehnbar ist, würde 99 % der aufgebrachten Zugkraft des Schützen als Dehnung aufnehmen, nur 1 % der Kraft würde noch den Bogen krümmen. Da ein zurückschnellendes Gummiband aber einen wesentlich geringeren Wirkungsgrad (ca. 40 %) hat als ein Bogen (ca. 80 %), könnte eine Bogensehne aus Gummi nur gerade 40 % der gespeicherten Kraft auf den Pfeil übertragen. Ein Bogen mit einer Sehne, die sich nur um 2 % dehnt wäre daher viel effizienter. Hier kann der Bogen die Kraft des Schützen zu 98 % aufnehmen (minus 2 % Dehnung) und mit seinem hohen Wirkungsgrad von 80 % auf den Pfeil übertragen. Ein Bogen mit einer Sehne aus einem völlig undehnbaren Material (theoretisch) würde somit am besten schießen.

Zu 2: Die Bogensehne muss zwangsläufig bei jedem Schuss mitbeschleunigt werden. Hätte sie ein sehr hohes Eigengewicht, z.B. ein Draht, so würde der Bogen beim Schuss einen größeren Energiebetrag verbrauchen, nur um die schwere Bogensehne mit zu bewegen. Entsprechend weniger stünde für das Geschoss zur Verfügung. Je leichter das Material der Bogensehne ist, desto höhere Geschwindigkeit erreicht das Geschoss.

Zu 3: Verhältnis zwischen Zugfestigkeit und Gewicht: Ein Material wie z.B. Bronze ist, pro Kubikzentimeter gemessen, sehr reißfest, dehnt sich vielleicht nur um 0,5 %, aber es wiegt auch sehr viel. Ein Kubikzentimeter Hanffasern dagegen ist vielleicht nur ein Drittel so zugfest wie Bronze, dehnt sich vielleicht sogar um 2 %, dafür wiegt es aber nur ein Zehntel so viel wie Bronze. Rindersehne wiederum ist sogar um 10 % dehnbar (schlecht), sie wiegt jedoch nochmals ein Drittel weniger pro Kubikzentimeter als Hanf, und ist damit der Hanffaser praktisch ebenbürtig. Trotz der hohen Zugfestigkeit von Bronze sind Hanf und Tiersehne als Bogensehnenmaterial also überlegen, da deren relatives Eigengewicht im Verhältnis zur Reißfestigkeit viel geringer ausfällt.

Material

Die natürlichen Materialien für Bogensehnen sind äußerst vielfältig. Beliebte pflanzliche Fasern sind z.B: Brennnessel, Lein, Hanf, Ramie, Baumwolle, Kapok (Dschungelbaumwolle), Bambusfasern, und sogar Holzstreifen (bei Chinesischen Kugel-Armbrüsten). An tierischen Fasern wurden verwendet: Tiersehne, Darm, Rohhaut (ungegerbte Haut), seltener Leder, eventuell Haare, Seide, selten vielleicht sogar Muschelseide. Daneben sind auch Menschenhaut und -sehne verwendet worden, wohl als Kriegstrophäe, etwa von den Skythen. Bogensehnen bestanden bei den Handbögen im Neolithikum meistens aus Lein oder Nesselfasern, später wurde auch Seide verwendet. Die Verwendung von Frauenhaar ist zwar theoretisch möglich, aber vermutlich nur ein literarischer Topos, ebenso Bogensehnen aus Rosshaar. Bei den Skorpionen und Ballisten der Römer und Griechen ist uns für Bogensehnen die Verwendung von Tiersehne und Haaren schriftlich überliefert, dieselben Materialien wurden an diesen Katapulten auch für die Torsionsfedern verwendet, welche die Bogen-Wurfarme enthielten. Außerdem wurden manchmal pflanzliche Fasern wie Lein oder Hanf für die Katapult-Bogensehnen verwendet. Mongolische Reflexbögen (Kompositbogen) hatten im Frühmittelalter oft Bogensehnen aus gezwirnter Walrosshaut. Auch die Wikinger scheinen später Walrosshaut an ihren Langbögen bevorzugt zu haben. Osmanische Reflexbögen besaßen teilweise Sehnen aus Ramie, öfter aber solche aus Seide, mit angeknoteten Schlaufen aus Tiersehne. Nordamerikanische Indianer bevorzugten fast durchgehend Bogensehnen aus gezwirnter Tiersehne, südamerikanische Indianer nehmen heute Kapok, auch Chambirafaser. Da Pflanzenfasern günstiger sind als tierische, wurden sie von vielen Völkern vorgezogen, etwa von den britischen Bogenschützenheeren, deren Sehnen aus flämischem Leinen oder Hanf gefertigt waren, ebenso von den französischen Armbrustern (Hanfsehnen). Bogensehnen aus Pflanzenfasern dehnen sich aber bei Nässe, dieses erschwerte manchmal den Einsatz von Bogenschützen und Armbrüsten, zum Beispiel in der Schlacht von Crécy.

Y-Sehne und Sehnenstopper „(STS)“ an einem Mono- oder Singlecam-Bogen

Moderne, künstliche Bogensehnen bestehen meistens aus mehrfach gewickeltem Dacron. Durch die Wicklung entstehen an den Enden Schlaufen, die derart gebündelt werden, dass zwei Augen entstehen, mit denen die Sehne an den Bogenenden eingehängt wird. Das sind die "Öhrchen".

Daneben werden vor allem bei modernen Compoundbögen die Spezialkunststoffe Fast-Flite, S4, UltraCam, XCel, TSPlus, BCY-450, BCY-452X usw. verwendet. Diese sind kaum dehnbar (weniger als 1 % Dehnung) und sehr leicht. Fast-Flite war der erste Kunststoff, der extra für Bogensehnen entwickelt wurde. Bogensehnen aus o.g. Kunststoffen arbeiten so effizient, dass einfache Holzbögen mit ihnen gar nicht geschossen werden können, weil die Sehne sich beim Strammziehen durch den schießenden Bogen nicht dehnt, sondern die vorschnellenden Wurfarme augenblicklich stoppt, wodurch im schlimmsten Fall das Wurfarmende des Holzbogens abgerissen oder eingeschnitten wird. Aus diesem Grund werden bei dem genannten Design die Nocken entsprechend verstärkt (ggf. durch Hartholz oder Horn), oder die Sehne an den Öhrchen durch Wicklungen verdickt. Für türkische Kriegs- und Weitschussbögen konnte gezeigt werden, dass die Verwendung moderner Hochleistungsgarne die Bögen stark beschädigt. Andere Hornbogen und Kompositbogen (Reflexbogen) sind ggf. Fast-Flite tauglich. Mit traditionellen Kompositbögen in Verbindung mit modernen Fast-Flite Bogensehnen konnte ein Wirkungsgrad der Waffe von beinahe 90 % erreicht werden, was weit über den Wirkungsgrad der anderen Bogentypen (und auch der Katapulte) hinausgeht.

Quelle: Wikipedia
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Die Bibel des Traditionellen Bogenbaus Bd.1-3, Verlag Angelika Hörnig, ISBN 3-9808743-2-X (Bd.1) 

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