Broadhead-Physik

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Abseits von Testschüssen auf leere Ölfässer, Autoreifen, Kiefernbretter etc. etc. kann eigentlich nur der unter tatsächlichen jagdlichen Bedingungen – auf Wild – abgegebene Schuß etwas über die Vor- und Nachteile einzelner Broadhead-Konstruktionen aussagen. Seit Jahren hat es sich Dr. Ed ASHBY zur Aufgabe gemacht eben dieses Feld akribisch zu erforschen und die Ergebnisse nach wissenschaftlichen Methoden auszuwerten und zusammenzustellen. So mancher Gimmick-Broadhead wurde dabei ganz schnell auf den ihm gebührenden Platz verwiesen ... während alte Konstruktionen zu neuen Ehren kamen!
Auch wenn die Pfeil- und Broadhead-Physik für alle Bogenklassen grundsätzlich gleich ist, so kann man durchaus sagen, daß die Ergebnisse ASHBYs insbesondere für den traditionellen Bogenjäger (LB, RC) gelten. Der Grund ist ganz simpel: Mit traditioneller Ausrüstung bewegt man sich am unteren Ende des Leistungsspektrums – auch wenn man wie ich einen 70# Bogen schießt. Ein Compound bringt schnell die doppelte Leistung zusammen und damit ist es dann fast egal welcher Broadhead sich am Schaft befindet – Penetration stellt für gewöhnlich gar kein Problem dar. Mit traditioneller Ausrüstung sieht das schon anders aus und man sollte sich die wissenschaftlich fundierten Ergebnisse ASHBYs zu Herzen nehmen – auch wenn sie dem landläufigen Trend nach immer leichteren Pfeilen und immer filigraneren Broadheads zuwider laufen. Das gilt insbesondere dann, wenn man auf hartes Wild jagt!
Auf längere Sicht werde ich versuchen hier die Grundprinzipien der Wirkweise eines Broadheads darzustellen. Vorerst bleibt mir nichts weiter, als auf die Artikel ASHBYs zu verweisen, die er im TradGang-Forum für jederman veröffentlicht hat:  Dr. Ed ASHBY Reports  (s. auch weiter unt.).

Wirkweise des Broadhead

Jeder Gewehrjäger ist gewohnt bei seiner Büchsenpatrone mit so-und-so-viel kJ (kilo-Joule) Energie zu rechnen und zusammen mit den Eigenarten des Geschosses (Teil-, Vollmantel etc.) die Wirkung auf Wild abzuschätzen. Nicht nur dt. Gesetze schreiben sogar Kaliber und Mindestenergien für bestimmt Wildarten zwingend vor. Neben der Zerstörung lebenswichtiger Organe durch Geschoßzerlegung und/oder Durchschuß ist vor allem der beim Einschlagen vermittelte hydrostatische Schock für die tötliche Wirkung moderner Kaliber verantwortlich. DAS muß man bei der Bogenjagd SOFORT vergessen!
Die Wirkweise eines Geschosses läßt sich NICHT mit der eines Jagdpfeiles vergleichen! Ein Pfeil, selbst wenn er aus einem modernen Hochleistungs-Compound verschossen wird, errericht kaum mehr als die Energie, die die im Scheibensport so beliebte .22lfb abzugeben in der Lage ist. TROTZDEM bringt dieser Pfeil selbst stärkstes Wild (Grizzly, Büffel, Elefant!) innerhalb kürzester Zeit zur Strecke! Ein Unterfangen, dem ich bei Verwendung der "gleichstarken" .22lfb um KEINEN PREIS beiwohnen wollte!

Die Schockwirkung eines Jagdpfeiles geht gegen Null! Das für viele erstaunliche Phänomen ist nun, daß genau darin ein Großteil seiner tödlichen Wirkung zu suchen ist! Der Gegensatz zum Büchsengeschoß wird dabei um so deutlicher ausfallen, je härter das Wild ist.
Ein Beispiel:
1)  Dem Großwildjäger ist geläufig, wie viele Schuß aus großkalibriger Waffe ein Kaffernbüffel einzustecken in der Lage ist. Obwohl mehrfach tödlich verletzt fällt er nicht, sondern flüchte in das nächste Unterholz. Er wartet auf die Nachsuchenden und nimmt sie schließlich an, um sie kurz-und-klein zu schlagen. Bei der Gelegenheit wird er vom PH auf wenige Schritt mit sicherem Kopfschuß gestreckt, während der Jagdgast eine neue Unterhose gebrauchen kann ...!
2)  Einem Bogenjäger ist es gelungen sich bis auf 20m an seinen Büffel anzupirschen. Er wartet, bis dieser ihm seine Flanke zuwendet und in Gegenrichtung blickt. Der Pfeil durchschlägt tief hinter dem Elenbogen eine Rippen und greift in leichtem Winkel nach vorn, wobei er beidseitig die Lunge penetriert und mit etwas Glück auf seinem Weg auch noch das Herz findet. Der Büffel flüchtet! Das befiederte Hinterende des Schaftes ragt aus seiner Flanke und erschreckt ihn, bricht aber bereits am ersten Gebüsch ab und so weiß er gar nicht warum er eigentlich davonläuft. Wenige Meter weiter bricht er tot zusammen! Die kollabierenden Lungen hatten ihn nicht mehr mit Sauerstoff versorgt und die starken inneren Blutungen einer verletzten Herzarterie ließen den Kreislauf zusammenbrechen.

Wo liegt der entscheidende Unterschied bei den oben skizzierten Fällen? Es ist die fehlende Schockwirkung des Pfeiles, gepaart mit der Tatsache, daß der Schuß leise abgegeben wird und die Gegenwart/Position des gut getarnten Schützen vom Wild oft nicht wahrgenommen wird!
Im ersten Fall hat nur das durch den Schock überreichlich ausgeschüttete Adrenalin den Büffel auf den Hufen gehalten. Nach ausreichender Wartezeit wäre er verendet. Im zweiten Fall fehlt die Adrenalinausschüttung bzw. kommt nur abgemildert zum Tragen. Die tödlichen Verletzungen durch den Pfeil zeigen daher nicht selten schneller Wirkung als die von der Großwildbüchse verursachten. Die auf Geschoßernergie abgestimmte Gesetzgebung VERSAGT hier völlig. Die seit Jahrtausenden den Menschen ernährende Bogenjagd wird aus völliger Unkenntnis der zugrundeliegenden Prinzipien belächelt und nicht selten sogar verachtet.

Einseitiger Klingen-Anschliff
Gerüchten zufolge werden in den momentan noch nicht frei verfügbaren Ashby-Reports die  d e u t l i c h e n  Vorteile einer nur einseitig angeschliffenen Broadhead-Klinge zur Sprache kommen (siehe auch 2005 Update1 PDF). Das bedarf einer Erläuterung.
Es hat sich gezeigt, daß der einseitige Anschliff der Schärfen – kombiniert mit einer drehrichtungsmäßig abgestimmten Befiederung – gegenüber konventionellem zweiseitigen Schärfen deutliche Penetrationsvorteile in Knochen ergibt! Wenn Drehsinn von Broadhead und Befiederung gegenläufig sind hat sich auch gezeigt, daß dies in einem deutlichen Penetrationsverlust (gegenüber gleichem Drehsinn) resultiert! Die Knochensprengende Wirkung wird auf die Eigenrotation des Broadheads  b e i m  Durchdringen des Knochen zurückgeführt, die nur der einseitige Anschliff möglich macht (siehe Bild unten). Dieser "Twist" hilft unterstützend den Knochen auseinanderzuhebeln – ihn zu sprengen. Hier ist wohlgemerkt  n i c h t  die Rotation des Pfeils im Flug gemeint – bitte nicht verwechseln!  A b e r , selbstverständlich unterstützt die durch die Federn vorgegebene initiale Rotation die des eindringenden Broadheads bzw. sie nimmt ihm etwas von der Wirkung, wenn sie gegenläufig ist! Beim beidseitigen Anschliff kommt es zum geradlinigen Eindringen, eine unterstützenden Hebelwirkung des Broadheads auf den Knochen fehlt. Der Knochen wird primär geschnitten und nicht gesprengt. Im Mittel geht das mit einem deutlichem Penetrationsverlust einher.
Fast alle im Handel erhältlichen Broadheads können ohnehin nicht so wie sie aus der Packung kommen zur Jagd verwandt werden. Da man sie also grundsätzlich schärfen muß ist es meiner Meinung nach kaum noch eine Überlegung wert und sie können dabei sofort auf einen einseitigen Schliff umgestellt werden. Jeglicher Penetrationsvorteil den man gewinnt kann sich später nur positiv auszahlen.
Einige Broadheads werden von je her nur mit einseitigem Schliff angeboten; dazu zählen z.B. Grizzly, Abowyer aber auch die von "Ginger" Schmidt (Bavarian Longbow). Andere kommen vollkommen ungeschärft daher und man kommt gar nicht erst in Versuchung eine "factory edge" nur noch "aufzupollieren", z.B. beim Tusker. Ich bin mir sicher, daß in naher Zukunft auch viele der bekannten Marken komplett ungeschärft (zumindest) angeboten werden. So hat jeder die Möglichkeit den Schärfschliff rechts- oder linksgewunden auszuführen und die Vorteile eines Abgestimmten Schaft-Broadhead-Systems zu nutzen.

Selbst kleinste Kanten und Absätze mit geringem Radius im Frontbereich eines Broadhead erhöhen den Widerstand, der ihm beim Eindringen entgegengesetzt wird, deutlich. Bei mehrteiligen Broadhead-Konstruktionen besteht die Ferrule häufig aus Halbteilen, die auf die Klinge geschweißt und/oder gelötet werden. Es entsteht trotz der an dieser Stelle häufigen Verwendung dünneren Blechs, eine kleine Kante im Vorfeld der Ferrule (z.B. Razorhead, Wolverine, Tusker). Bei einer großen Zahl von Konstruktionen ist die Ferrule auch als Dreh-, Press- oder Gußteil ausgeführt. Die Verbindung Ferrule/Klinge ist dann meist durch eine mehr oder minder ausgeprägte "Nase" charakterisiert (z.B. Howard Hill, Simmons, Steel Force). Für sehr viele Screw-In Modelle mit stabiler Hauptklinge gilt das gleichermaßen (z.B. Super Razorhead, Satellite-II, First-Cut). Reichen die Halbteile dagegen bis an die Broadhead-Spitze, so werden Vorsprünge vermieden und der Spitze gleichzeitig zusätzliche Stabilität gegeben (z.B. alle nach Zwickey-Pat.; Fleetwood).
Durch genaue Untersuchung eines häufiger in Scheibenmaterial (Stroh, Schaum, Folien) geschossenen Broadheads lassen sich recht schnell die von mir erwähnten Bereiche erhöhten Widerstands ausfindig machen, besonders dann, wenn der Broadhead über eine Lackierung verfügt. Letztere wird an den Punkten größten Widerstandes zuerst abgetragen und blankes Metall tritt hervor. Auf dem Rund der Ferrule, an den Schärfen UND im Vorfeld der Ferrule fehlt bald die Farbe oder eine sonstige Beschichtung.
Warum aber im Vorfeld der Ferrule, wo doch dort die Klinge noch völlig glatt und eben ist? Nun, anhand dieser Erscheinung zeigt sich gerade der negative Effekt eines noch so kleinen Vorsprungs sehr deutlich! An Kanten kommt es zu Druckspitzen, die zur Kompression des zu durchdringenden Materials führen. Es entsteht ein Rückstau, der im Vorfeld zu erhöhter Reibung führt. Die Vermeidung solcher Konstruktionsmerkmale führt somit zu gesteigertem Penetrationsvermögen. Viele alte Modelle aus den 1940-50er Jahren sind bezüglich dieses Details makellos. Mit "Wiederendeckung" der alten Werte kommen heute diese durchdachten und schwer noch zu optimierenden Baupläne wieder verstärkt zum Einsatz und damit zu neuen Ehren (z.B. Zwickey, Magnus, Grizzly, Stos).

FOC

Allgemein unter der Bezeichnung FOC (foward of center) zusammengefaßt, wird schon ewig über die möglichst optimale Position des Schwerpunktes beim grundsätzlich kopflastigen Pfeil diskutiert. Genau das habe ich kürzlich in bezug auf Jagdpfeile mit einigen namhaften "Größen" ebenfalls getan. Die Ergebnisse sind überzeugend und äußerst interessant, haben sich aber bisher nur in wenigen Köpfen durchsetzen können. Es ist leider immer noch nicht überall bekannt, daß ein weit nach vorn verlagerter Schwerpunkt das Penetrationsvermögen deutlich (!) zu steigern vermag. Stattdessen wird heute überall versucht möglichst mit 75 gr Broadheads noch ein paar fps an Geschwindigkeitszuwachs zu erzielen.
Ein weit vorn liegender Schwerpunkt (etwa FOC ~20%) bietet aber nicht nur bessere Penetration, sondern steigert auch die Präzision, da er weniger Anfällig für z.B. Seitenwinde ist, als ein Pfeil dessen Massen mehr oder weniger gleichmäßig verteilt sind. Das ist ein Grund, warum z.B. FITA-Schützen zu Wolframspitzen greifen.
Die Pfeil-Flugbahnkurve steigt mit hohem FOC nicht an! Selbst bei Flight-Pfeilen sind so deutliche Verbesserungen (20-30% !) gegenüber traditionelleren Konfigurationen erzielt worden (O.L. Adcock, pers. Mittl. 05/2006).
Für all das Gesagte gilt jedoch selbstverständlich, daß der Spine des Schafts den erhöhten Anforderungen durch das gesteigerte Spitzengewicht gewachsen sein muß. Erst mit dem passenden Setup/Tuning werden die möglichen Verbesserungen auch sichtbar! Bei der Verwendung von Holz-Schäften gerät man hier schnell an die Grenzen des Machbaren, da es leichtes Holz mit sehr hohem Spine schlicht weg nicht gibt. Aber getapperte Schäfte mit Hartholzvorschäften sehen nicht nur gut aus, sondern weisen auch in die richtige Richtung ...! Die vollen Vorteile eines sehr hohen FOC werden nur die Schützen ausloten können, die sich nicht scheuen mit Carbon-Schäften loszuziehen. Doch gerade hier findet man die meisten 75 gr Spitzen montiert, richtig ...!?!

Ashby-Reports

download 2004 Update1 PDF     download 2004 Update2 PDF     download 2005 Update1 PDF     download 2005 Update2 PDF
download 2005 Update3 PDF     download 2005 Update4 PDF     download 2005 Update5 PDF     download 2005 Update6 PDF

1. perfekter Pfeilflug (Rohschafttest!)
2. Broadhead mit hohem MA (± 3)
3. hohes Pfeilgewicht (> Heavy Bone Threshold)
4. einseitiger Schärfschliff (Single Bevel) mit abgestimmter Befiederung
5. sehr hohes FOC (> 20%)
6. Ferrule-Durchmesser größer als Schaft-Durchmesser
7. getapperter Schaft
8. verminderte Gleitreibung durch Broadhead- und Schaftcoating, z.B. mit PTFE (Teflon) oder Schmiermitteln

Hier ein direkter Link: Ashby Report Update 2007-05 [191 kB PDF]

Was Dr. Ashby auf den letzten Seiten für die Zukunft in Aussicht stellt und z.T. auch schon getestet hat ist meiner Meinung nach "vertane Liebesmüh". Einen Vorteil des Single Bevel bei mehrschneidigen Broadheads zu erwarten ist Unsinn, sobald auch nur ein einziger Knochen in der Gleichung mit auftaucht. Wer ansatzweise begriffen hat warum und wieso die sonstigen Vorteile zustande kommen dem sollte klar sein, daß jede zusätzlich Klinge, auch Inserts die nicht aus papierdünnem und sprödem Material gemacht sind, jeglichen Nutzen zunichte machen müssen. Der negative Effekt mehrschneidiger Broadheads bei Knochentreffern ist bereits in der Natal Study beschrieben worden. Die knochensprengende Wirkung des einseitigen Anschliffs, die auf die Hebelwirkung der Klinge zurückzuführen ist wird verhindert, sobald sich eine weitere Klinge in irgendeinem Winkel dazu im Knochen "festbeißt". Der Widerstand steigt sprunghaft an und der so entscheidende Faktor der Dauer, in der der Impuls des Pfeiles zu Wirkung gebracht werden kann, wird radikal verkürzt. Die Ergebnisse dürften mehr als dürftig ausfallen. Schon die gezeigten Versuche mit dem (nur) zweischneidigem Simmons Shark belegen diesen Effekt auf eindrucksvolle Weise. Das ein Snuffer auf einer Büffelrippe "implodiert" darf auch nicht verwundern, besonders wenn er von seinen schmalen Klingen vorher auch noch einiges an Material hat einbüßen müssen.

Die Warnung Ashbys vor Rohschaft-Tests mit Broadheads sollte jeder sehr sehr ernst nehmen. Am besten unterläßt man derartige Versuche völlig! Das vom Single Bevel ein gewisser Effekt auf die Flugstabilität des Pfeiles zu erwarten ist, ist nur logisch und längst durch diverse Broadheads mit angled blades in der Vergangenheit versucht worden verkaufsfördernd umzusetzen. Die Wirkung ist aber verschwindend gering, fällt für unsere Zwecke nicht ins Gewicht und kann in keinem Fall die Federfläche am Hinterende des Pfeils ersetzen, so daß derartige Versuche auch mit hohem FOC immer ein Spiel mit dem Leben der Nachbarschaft bedeuten. Wenn man einmal einen Broadhead-Rohschaft nach 10m Flugstrecke eine 90°-Wendung hat machen sehen, dann wird man verstehen wie ich das meine! Da hilft dann auch ein groooßer Pfeilfang nicht weiter ...

Es steht zu hoffen, daß sich die konsistenten und einleuchtenden Ergebnisse aus Ashbys Studie in den Köpfen derer breit machen, die uns mit Restriktionen belegen und immer wieder die irrsinnigsten Eckdaten verlangen – bevor ich nicht mehr fähig bin einen anständigen Bogen zu ziehen. Die Erfahrung macht allerdings wenig Hoffnung ...