Der Pfeil für den Bogensport – Aufbau und Komponenten

Der Pfeil (egal, aus welchem Material der Schaft gefertigt ist: Carbon, Carbon/Alu, Aluminium, Fiberglas oder Holz) setzt sich aus folgenden Komponenten zusammen:

• Schaft
• Nocke
• Spitze (inklusive Einsatz/Insert)
• Befiederung (Natur- oder Plastikfahnen)
• eventuell Protector-Ringe

Neben den unterschiedlichen Materialien und der jeweiligen Form des Schaftes (konisch oder parallel) unterscheiden sie sich folgendermaßen:

• Durchbiegesteifigkeit (Spinewert)
• Gewicht
• Länge (maßgebend ist die Auszugslänge des Schützen)
• Schwerpunktlage

Bei den Nocken gibt es einzelne Stücke (z.B. G-Nock, Super-Nock, Björn-Nock, Beiter Hunter-Nock etc.) oder Nocksysteme. Sie bestehen aus einem Insert oder Pin und Nocke. Durch ihre Form und Konstruktion ist das Eigengewicht der Nocke auf ein Minimum reduziert worden.

Wichtig dabei ist, dass das Nockbett möglichst nahe am Schaft liegt. Dieses garantiert, dass die größtmögliche Genauigkeit zwischen dem Schaft, der Nocknute und der Sehne erreicht wird.

Bei den Spitzen unterscheidet man:

• Klebespitzen (werden in den Schaft eingeklebt)
• Schraubspitzen (benötigen ein Insert/Gewindebuchse, das in den Schaft eingeklebt wird)

Dazu gibt es eine schier unendliche Auswahl an Spitzenformen. Zu diesem Thema gibt es in diesem Blog demnächst einen eigenen Artikel.

Bei der Befiederung unterscheidet man:

• Naturfedern (meistens Truthahn, gern aber auch Gans)
• Kunststoff-Fahnen (Vanes)

Die Naturfedern werden hauptsächlich bei großen Pfeildurchmessern und auf kurzen Distanzen verwendet.

Die Pfeildurchmesser liegen in der Regel zwischen 7 bis 9,3 mm.

Die Kunststoff-Fahnen (Vanes) eignen sich für alle Distanzen und unterscheiden sich in Größe und Gewicht. Die wohl am verbreitetsten Fahnen sind die FFP-Fahnen, die aus einem weichen PVC–Material bestehen.

Eine besondere Form nehmen die Spin–Wings ein. Sie bestehen aus gekrümmtem Polyester und verleihen dem Pfeil einen zusätzlichen Drall, der den Pfeilflug stabilisiert, ohne ihn stark abzubremsen. Ein geringer Geschwindigkeitsverlust ist allerdings vorhanden.

Schwerpunkt des Pfeiles, FOC (Front of Center) und der Spine–Wert

Die Abweichung des Schwerpunktes von der Pfeilmitte nennt man FOC. Als FOC – Richtwerte gelten für:

• Aluminiumschäfte 7 – 9 %
• Carbonschäfte (ACC) 9 – 11 %
• Carbonschäfte ( ACE) 11 – 16 %
• Carbonschäfte (X10) 14 – 20 %
• Jagdpfeile 10 – 15 %

Je nach Steifigkeitsgrad spricht man von einem harten oder weichen Pfeil. Harte Pfeile haben die Eigenschaft nach links auszubrechen. Weiche Pfeile dagegen nach rechts. Die Steifigkeit eines Pfeiles kann man durch Änderung der Spitzengewichte beeinflussen. Schwerere Spitzen machen den Pfeil weicher.

Beim Spinewert unterscheidet man den statischen und den dynamischen Spine

Der statische Spine wird definiert als die in Zoll gemessene Durchbiegung eines Pfeiles von 29 Zoll Länge, die sich ergibt, wenn man ein Gewicht von 1,94 lbs. (880g) in der Mitte des Schaftes angebracht hat. Dabei wird der Schaft exakt auf zwei 28 Zoll entfernte Auflagepunkte gelegt. Je weicher ein Schaft ist, desto größer ist seine Durchbiegung und damit der Spinewert.

Der dynamische Spine ist nur zu beobachten, wenn der Pfeil geschossen wird. Hierbei empfiehlt sich eine Kamera, die Hochgeschwindigkeitsaufnahmen oder Bilder zwischen 500 und 1000 Bilder pro Sekunde macht. Die Energieübertragung des Bogens auf den Pfeil verursacht dabei ein Durchbiegen des Schaftes. Das Maß der jeweiligen Durchbiegung während des Fluges wird als dynamischer Spine definiert.

Wichtig: In der Praxis ist der dynamische Spine des Pfeils beim Passieren des Bogenfensters von großer Bedeutung.

Der dynamische Spine ist unter anderem abhängig von:

• der Länge des Pfeils
• dem Pfeilgewicht
• dem Gewicht der Spitzen
• dem Nockmaterial und Nockgewicht
• den Stabilisatoren
• der Leistungsfähigkeit des Bogens
• ob Anfänger, Fortgeschrittener oder Spitzenschütze
• dem Zuggewicht
• der Auszugslänge
• dem Release (hart, weich, schnell, langsam (vgl. Meißner 2006; Lee 2007)

Schwingungsverhalten und Pfeilparadoxon

Bedingt durch seine Massenträgheit, der Länge, der Massenverteilung, der Steifigkeit und der auftretenden Beschleunigung erfährt der Pfeil beim Lösevorgang eine dynamische Durchbiegung. Diese setzt sich als gedämpfte Biegeschwingung des fliegenden Pfeils um seine Knotenpunkte fort = Pfeilparadoxon. Der vordere Knotenpunkt liegt dabei wegen der höheren Masse der Spitze näher an der Pfeilspitze als der hintere Knotenpunk am Nockende. Die Nocke hat ein wesentlich geringeres Gewicht im Vergleich zur eingesetzten Spitze.

Zur Bestimmung der Knotenpunkte empfiehlt Rohrberg (2009), den Pfeil in eine Eigenschwingung zu versetzen und die Zeitdauer der Schwingung bei verschiedenen Aufhängepunkten zu messen. Die Aufhängepunkte mit maximaler Schwingungsdauer bilden dann den vorderen und hinteren Knoten.

Text: © Bert Mehlhaff
Fotos: © Martina Berg