Bogenbau/ Ausführliche Anleitung
Nun liegt also der Stave vor dir, und daraus soll ein Bogen werden. Doch wie nur? Die kürzeste Anleitung lautet, wie beim Bildhauer, einfach alles wegzuschneiden, das nicht nach Bogen aussieht. Zunächst klingt sie wenig hilfreich, jedoch enthält diese Anleitung eine wichtige Aussage: Man muss sich den Bogen vorstellen im Holzstück, wie er zu liegen kommt und welche Form er haben soll – und dann gilt für die Rohform wirklich nur noch, den Rest wegzuschneiden.
Natürlich muss man dazu erst wissen, wie der Bogen aussehen soll. Ich beschreibe hier den Bau eines Flachbogens mit liegenden Jahrringen, das häufigste Modell; andere Designs unterscheiden sich nur in einzelnen Schritten und werden später beschrieben. Die Dimensionen werden wie folgt gewählt: Die Länge so lang, wie der Schütze gross ist, am Griff 4–5 cm dick, die Wurfarme in Griffnähe 4 cm breit und an den Tips 1 cm, dazu überall 2.5 cm dick. (Die Dicke wird erst beim Tillern verändert.)
Der nächste Schritt, nämlich zu bestimmen, wo der Bogen im Holz zu liegen kommt, ist grundlegend und wichtig; er entscheidet, zusammen mit dem Tiller, ob der Bogen bricht oder hält. Dazu muss man zuerst verstehen, wie sich Holz unter Belastung verhält.
Wie im Kapitel über Holzanatomie beschrieben, besteht Holz grösstenteils aus Fasern, die in Wachstumsrichtung gestreckt sind. In diese Richtung ist Holz am stärksten belastbar – das ist auch gut so, wenn man bedenkt, dass ein Stamm mit unter einem Meter Durchmesser mehrere Tonnen stützen muss. Wird er vom Wind geschaukelt, wird durch die Biegung eine Seite des Stammes zusammengedrückt und die andere auseinandergezogen. Auf Zug – immer noch in Längsrichtung – ist Holz doppelt so stark belastbar wie auf Druck – danach reissen oder kollabieren die Holzzellen.
Senkrecht zu den Fasern ist die Belastungsgrenze um ein Vielfaches geringer als längs dazu. Auf Druck findet vor allem Deformation statt, weiches Holz, etwa Nadelholz, bekommt Dellen. Anders sieht es bei Zugbelastung aus – da werden die Fasern einfach auseinandergerissen. Anders gesagt bricht Holz viel schneller entlang der Fasern statt senkrecht dazu.
Sehr schön kann man dies sehen, wenn man ein paar Zahnstocher zerbricht. (Achtung: Nicht zu nahe an der Sollbruchstelle fassen, damit das Holz nicht in einen geraden Bruch gezwungen wird, sondern Platz zum Splittern hat.) Wenn die Fasern auch nur leicht schräg sind, bricht der Zahnstocher in genau dieser Ebene. Und das bis beinahe senkrecht zur Biegerichtung!
Diese Versuche im Kleinformat lassen sich direkt auf den Bogenbau übertragen. Die Wurfarme sind schliesslich aus genau dem selben Material. Betrachtet man den Wurfarm von der Seite, ist auch intuitiv klar, wie die Fasern liegen müssen. Laufen die Fasern am Rücken schräg aus, werden sie auseinander gezogen, und zwar nicht nur in Faserrichtung, sondern auch senkrecht dazu – es entsteht ein Riss, der dort den Wurfarm schwächt und sich deshalb sofort fortpflanzt bis zum Bogenbauch. Ein etwas aufwändiger Weg, Brennholz herzustellen.
Genau gleich verhält sich das Holz aber auch aus der Rückenansicht, wenn die Fasern seitlich am Wurfarm auslaufen. Die Toleranz ist hier etwas grösser, aber spätestens ab einem Faserwinkel über 10 Grad bei Flachbögen mit breitem Wurfarm oder wenn die Fasern von einer Seite auf die andere wechseln ist ein Bruch mehr als wahrscheinlich.
Den Unterschied in der Belastungsgrenze kennt man auch vom Brennholz spalten. Längs, in Faserrichtung, fällt das Beil mit wenig Mühe durch Scheite von 30 cm Länge und mehr. Quer zur Faser lässt sich auch ein dünnes Holzscheit nicht spalten, höchstens mit viel Kraft durchtrennen.
Zusammengefasst muss also ein Bogen so gebaut werden, dass bei den sich biegenden Teilen
- die Fasern am Bogenrücken nicht auslaufen, sie müssen parallel dazu liegen – was bei einem Jahrring automatisch der Fall ist.
- die Fasern seitlich möglichst wenig auslaufen, am besten wiederum gar nicht.
Auf den Bogenrücken im Stamm übertragen bedeutet das auch, Wellen zu folgen, falls der Baum nicht schnurgerade gewachsen ist – was selten vorkommt.
Mit diesem Wissen kann nun mit dem Bau begonnen werden. Wie schon erwähnt, soll der Bogen liegende Jahrringe bekommen, und der einfachste Weg, um sicherzustellen, dass hierbei der Rücken den Fasern folgt, besteht darin, einen Jahrring freizulegen. Was eine nicht ganz unaufwändige Arbeit ist, besonders wenn der Bogenrohling noch nicht seine endgültige Breite besitzt. Die Feinarbeit wird denn auch auf später verschoben, aber die Auswahl des Rückenrings erfolgt jetzt.
Das wichtigste Kriterium – der Ring muss durchgehend sein. Bei einem unverletzten Stämmchen wie in der Schnellanleitung ist dies bereits für den äussersten Jahrring gegeben. Bei einem gespaltenen und zugesägten Stave nicht. Das zweite Kriterium: Bei einigen Holzarten wie Robinie wird üblicherweise nur das Kernholz verwendet, bei anderen wie Eibe wird für den Rücken noch eine Schicht Splintholz stehen gelassen. Nur bei wenigen europäischen Hölzern ist das aber der Fall. Drittes Kriterium: Der Ring muss sich eignen. Er trägt die grösste Belastung (auf Zug). Der Ring sollte für Laubbäume nicht zu dünn sein (über 3 mm) und einen geringen Frühholzanteil aufweisen im Falle von ringporigen Hölzern – denn dieser sieht nicht nur aus wie ein getrockneter Schwamm, sondern verhält sich auch etwa so stabil. Wenn möglich sollten auch die folgenden Ringe schön aussehen, denn auch der Bauch wird belastet!
Bei grob gesägten oder noch versiegelten Stirnseiten (Enden) ist die Struktur der Jahrringe kaum zu erkennen. Dann muss zuerst eine Scheibe abgesägt werden, um die Jahrringe zu beurteilen; am besten mit einer Japansäge, die eine saubere Schnittfläche hinterlässt.
Das war nun viel Text über einen Vorgang, der nur Sekunden oder wenige Minuten dauert.
Etwas aufwändiger ist die Längsausrichtung des Bogens. Grundsätzlich spannt man eine Schnur vom einen Ende des Staves zum anderen und bekommt so die Mittellinie. Wenn da die Fasern nicht wären … denn dessen Längsrichtung ist etwas schwerer zu bestimmen, ist aber wichtig, da die Schnur bzw. die Mittellinie parallel dazu sein sollte. Zum Glück ist das Holz hier etwas toleranter als auf dem Rücken.
Glücklich ist, wer einen gespaltenen Stave in der Hand hält, der Spalt folgt schliesslich ungefähr den Fasern. Schwieriger wird es bei gesägten Staves oder Brettern. Bei ringporigen Hölzern gibt das Frühholz mit den grossen Gefässen Aufschluss über die Faserrichtung, andere Hölzer haben hohe (andersfarbige) Holzstrahlen als Wegweiser. Bei wieder anderen sieht man kaum Anzeichen auf die Faserrichtung; Ahorn ist ein solche Kandidat. Was nun? Plötzlich kommt die Spaltbarkeit in Längsrichtung sehr gelegen, denn wenn ein spaltendes Werkzeug benutzt wird, kann die Faserrichtung bestimmt werden. Dazu gehört natürlich das Beil, aber auch Ziehmesser und Taschenmesser können verwendet werden, um einen kleinen Span in Längsrichtung anzuschneiden. Zieht man daran, und er frisst sich tiefer ins Holz, liegen die Fasern schräg. In die Gegenrichtung eingeschnitten muss sich das Holz genau umgekehrt verhalten. Mit etwas Übung und einem nicht allzu scharfen Messer kann man die Richtung bereits während des Einschnittes bestimmen.
Einen weiteren Anhaltspunkt liefert der Schweifhobel, wenn man damit auf einer Fläche hobelt. Gegen die Fasern reisst die Oberfläche leicht ein, mit oder parallel zu den Fasern wird sie glatt. Das Eisen sollte wiederum nicht zu scharf sein, da es sonst keine Spaltwirkung hat, die Fasern werden einfach durchtrennt. Das Selbe geschieht auch, wenn auf einer Kante gehobelt wird, die Spaltkräfte sind hier zu gering.
Die Längsrichtung kann durchaus schnell bestimmt werden, gerade bei gespaltenen Staves oder insbesondere bei kleinen Stämmchen, wie sie auch in der Schnellanleitung verwendet werden. Bretter, besonders von zerstreutporigen Hölzern, erfordern mehr Erfahrung und Zeit. Davor sollte man sich aber nicht abschrecken lassen – an Herausforderungen wächst man schliesslich.
Nun ist die Faserrichtung also bestimmt, und der Bogen kann endlich seinen Platz finden. Die anfangs erwähnte Schnur gibt, parallel zu den Fasern gespannt, die Mittellinie vor.
Ist genügend Platz vorhanden für den Bogen – das heisst, die Fasern sind nicht zu schräg oder das Brett zu kurz etc. –, sieht der weitere Bauplan folgendermassen aus: Zuerst wird der Rücken bis auf 5 mm über den Zielring abgetragen (natürlich nur, falls nötig), damit dann das Profil darauf eingezeichnet werden kann. Dann wird der Bogenrohling entsprechend dieses Profils verschmälert, der Rückenring vollständig freigelegt und der Bauch zuerst auf etwas über 2 cm abgetragen und schliesslich getillert.
Um am Rücken viel Holz abzutragen, eignen sich grobe Werkzeuge wie ein Beil oder eine Bandsäge. Sehr wichtig ist die Arbeitsweise, denn der Ziel-Jahrring soll unverletzt bleiben. Genau wie später bei der Arbeit mit Ziehmesser und Schweifhobel wird der erste Schnitt schräg (!) an die eine Kante, der zweite schräg an die andere Kante gesetzt; Statt direkt auf den Jahrring herunterzusägen, nähert man sich also zuerst seitlich und dann mittig vorsichtig an.
Diese Vorgehensweise hat gleich zwei Vorteile, erstens können schmalere Schnittflächen besser kontrolliert werden, da weniger Kraftaufwand notwendig ist, zweitens sind Jahrringe normalerweise rund, und ein gerader Schnitt würde sie durchtrennen.
Auf die selbe Art und Weise wird später der finale Ring freigelegt. Zuerst aber wird der Rohling schmaler, um das Freilegen etwas zu vereinfachen.
Doch wie schmal genau? Für viele Hölzer eignet sich eine Wurfarmbreite von 4 bis 5 cm, die sich auf dem äussersten Drittel auf etwa 1.5 cm verschmälert. Muss das so sein? Natürlich nicht – es gibt zahlreiche andere Designs, die genauso Sinn machen. Ein paar spezielle Designs werden in einem späteren Kapitel vorgestellt, zunächst von Bedeutung ist das Verständnis, warum ein Wurfarm auf diese Art gebaut wird. Daraus lassen sich dann beinahe beliebige Designs ableiten.
Drei Regeln muss man sich merken.
Erstens: Die Biegebelastung des Bogens ist am Griff am höchsten und an den Tips am geringsten. Die Abnahme ist etwa linear. (Unter anderem kommt hier das Hebelwirkungsgesetz zum Zug.) Um eine gleichmässige Biegung zu erreichen, muss die Wurfarmstärke genau umgekehrt sein: Der Bogen wird in der Mitte am stärksten und an den Enden am schwächsten gebaut. Intuitiv: Was lässt sich leichter brechen, der mittig verdickte Stab oder der mittig verdünnte?
Zweitens: Ein doppelt so breiter Wurfarm ist doppelt so stark. Ein 1.5 mal so breiter ist 1.5 mal so stark, und so weiter. Dies ist die erste Variante, die Wurfarmstärke zu beeinflussen, und Bögen werden so auch immer schmaler zu den Tips hin.
Drittens: Ein doppelt so dicker Wurfarm ist acht mal so stark. Die Stärke steigt mit der dritten Potenz der Dicke (d³), ein 1.5 mal so dicker Wurfarm ist somit 1.5³ = 3.4 mal so stark. Und eine Verdickung um etwa 1/4 ergibt einen 1.25³ = doppelt so starken Wurfarm. Merken für später: Im Vergleich zur Verbreiterung aufs Doppelte sparen wir Holzmasse ein, statt 100 % mehr benötigen wir nur 26 % mehr für doppelte Stärke. Verdickung hat allerdings seinen Preis: Das Holz wird stärker beansprucht. Denkt man an einzelne Holzzellen, so werden diese am Bauch zusammengedrückt und am Rücken auseinander gezogen; bis zu einem gewissen Grad geht das gut, und beim Lösen gehen die Fasern wieder in ihre Ursprungsform über und der Bogen schnellt zurück. Wird er aber zu weit gezogen, bricht der Bogen: Fasern, die am Bauch zu stark zusammengedrückt werden, kollabieren, am Rücken reissen sie.
Ein Blick auf einen Ausschnitt des Wurfarms verdeutlicht dies; Vor allem bei übertriebener Darstellung. Zeichnet man einen Kreis durch die Bauchseite des Wurfarms, hat dieser einen viel geringeren Radius als jener durch den Rücken. Je dicker der Wurfarm bei gleicher Krümmung, desto mehr unterscheiden sich die Radien und desto grösser ist der Längenunterschied zwischen Bauchseite und Rücken. Daraus folgt auch, dass das Holz ganz innen am Bauch und ganz aussen am Rücken am stärksten auf Zug oder Druck belastet wird, die Fasern werden dort am stärksten deformiert, während dazwischen praktisch nichts geschieht. Die Formel zur Wurfarmdicke bestätigt dies: Würde man nur den mittleren Teil des Wurfarmes verwenden und den (stark belasteten) Rest wegschneiden, sinkt die Stärke auf (1/2)³ = 1/8.
Die Regeln kurz zusammengefasst: Der Wurfarm muss zum Griff hin stärker werden. Dies geschieht, indem er breiter und/oder dicker gebaut wird. Dicker benötigt weniger Holz, erhöht aber die Belastung des Holzes – eine Verbreiterung hingegen nicht.
Damit ein Bogen nicht bricht, muss man ihn also einfach breit und dünn bauen. Problem gelöst? Nicht ganz – denn schliesslich wollen wir mit dem Bogen auch schiessen. Mit 20 cm breiten und 1 cm dicken Wurfarmen hätten wir zwar einen äusserst stabilen Bogen, der aber leider auch äusserst langsam wäre, denn die viele Holzmasse wird beim Abschuss mitbeschleunigt, was einen grossen Teil der Energie, welche eigentlich den Pfeil beschleunigen sollte, kostet. Am stärksten macht sich überschüssige Masse an den Tips bemerkbar, da sich diese am schnellsten bewegen; überhaupt keinen Einfluss hingegen hat sie am Griff, der im Normalfall gar nicht beschleunigt wird (ausser beim wortwörtlichen «Bogen schiessen»).
Damit ein Bogen schnell wirft, muss man ihn also einfach schmal und dick (und somit leicht) bauen. So wird mehr Energie dafür verwendet, den Pfeil zu beschleunigen – und nicht die überschüssige Holzmasse am Bogen, welche doch auch gleich wieder abgebremst wird (ausser die Sehne reisst).
Die letzten beiden Absätze haben mit beinahe dem selben Satz begonnen, aber gegenteilig aufgehört. So ist ein Wurfarm denn auch ein Kompromiss – oder die Vereinigung der besten Eigenschaften, je nach Standpunkt. Idealerweise ist der Wurfarm also so schmal wie möglich, aber immer noch dünn genug, dass er nicht bricht.
Wie dick ein Wurfarm sein kann, kommt aufs Holz an; Eibe zum Beispiel ist elastischer als Ahorn und somit besser geeignet für die dicken und schmalen Englischen Langbögen. Das macht den Bogenbau abwechslungsreich: Holz ist immer wieder anders.
Doch nun zurück zu unserem Bogen. Die empfohlene Wurfarmbreite von 4–5 cm auf den inneren 2/3 ist ein guter Wert für einen robusten Bogen, die Verschmälerung auf 1.5 cm auf dem letzten Drittel lässt ihn trotzdem schnell schiessen.
Mit der bereits bestimmten Mittellinie ist das Profil im Nu aufgezeichnet, und der Bogen kann endlich darauf verschmälert werden. Bei geraden Fasern kann dies mit einer Bandsäge erfolgen, falls vorhanden, bei einem kurvigen Stave ist das Ziehmesser genauer, da man den Faserverlauf damit gut erspürt und das Profil gegebenenfalls noch leicht anpassen kann.
Sobald dies getan ist, geht es an den finalen Rückenring, der den Bogenrücken bilden wird. Dafür eignen sich feine Werkzeuge: Ziehmesser, Schweifhobel, Raspel und Ziehklinge. Wer das erste Mal einen Ring freilegt, sollte dies unbedingt erst bei einem höher gelegenen Ring üben, denn durch den Jahrring hindurch ist man verblüffend schnell.
Bei ringporigen Hölzern dient das Frühholz als Navigationshilfe: Das Holz wird abgetragen, bis die Frühholzschicht über dem Zielring zum Vorschein kommt – und nicht weiter. Da es vergleichsweise weich ist, lässt es sich später gut auch mit der Ziehklinge entfernen.
Holz aus dem Stammbereich von grösseren Bäumen weist oft sehr gleichmässige und gerade Jahrringe auf. Interessanter wird es, wenn im Holz Äste, Astansätze etc. liegen, da dort Fasern ihre Richtung ändern.
Zur Verstärkung bildet der Baum dort nämlich zusätzliches Holz, wodurch die Fasern und Äste jeweils eine Kurve nach aussen machen. Dort mit einem Hobel alles flachzuhobeln würde die Fasern – und möglicherweise auch gleich mehrere Jahrringe – sofort durchtrennen und eine Schwachstelle erzeugen.
Was auch beobachtet werden kann, ist, dass die Fasern (nun vom Rücken aus gesehen) seitlich um den Ast herum «fliessen», ganz ähnlich wie Wasser, das um ein Hindernis wie einen Brückenpfeiler strömt.
Manchmal scheint der Baum grundlos kleine «Beulen» im Rücken einzubauen. Dies geschieht oft dann, wenn ein Ast oder ein Ästchen wächst, dann aber abbricht oder abgeworfen wird. Das Loch wird von den folgenden Jahrringen überwallt, die durch das zur Verstärkung gebildete Holz entstandene Beule verschwindet je nach Dicke erst einige Jahrringe später.
Solche Unebenheiten sind nicht gut vorhersehbar, darum ist es sicherer, nicht direkt den Zielring freizulegen, sondern sich langsam dort hinzuarbeiten.
Was jetzt noch fehlt für den fertigen Bogen ist der Tiller, Nocken und der Griff. Da der Bogen zum Tillern mit einer Sehne gespannt wird, ist dies ein guter Zeitpunkt, Nocken anzubringen und den Griffbereich grob herauszuarbeiten. Mit dem freigelegten Rückenring können Nocken auch aufgeklebt werden, genauer wird dies im entsprechenden Kapitel erklärt.
Für den Griff gibt es keine allgemeingültige Masse, denn er muss dem Schützen gut in der Hand liegen, und bei der Handgrösse gibt es riesige Unterschiede. Grundsätzlich wird er aber schmal und dick gebaut: Schmal, damit sich der Pfeil beim Abschuss nicht zu stark um den Bogen winden muss, und dick genug, damit sich der Griff nicht mitbiegt. Die Länge wird so gewählt, dass für die Hand und den Pfeil Platz bleibt. Zu lange wiederum sollte er nicht gewählt werden, weil damit nur die Bogenlänge steigt – ohne zusätzlichen Nutzen.
Wenn die Grifflänge festgelegt ist, können die Fadeouts – der Übergangsbereich vom Griff zum Wurfarm – bearbeitet werden. Dies ist gleichzeitig auch der Übergang vom nichtbiegenden zum biegenden Teil. In der Zeichnung sind zwei extreme Fadeouts dargestellt: Beim ersten endet der Griff abrupt, wodurch die Belastung dort sowohl für den Wurfarm durch die plötzlich einsetzende Bewegung als auch für den Griff durch die hohen Spannungen zu gross ist; aufgeklebte Griffe können so abspringen. Das zweite Fadeout ist viel zu lang, der arbeitende Teil des Wurfarms beginnt erst weit aussen, dort, wo eigentlich nur der kleinere Teil der (Wurf-)Arbeit geleistet werden sollte.
Ein gutes Fadeout ist nicht zu lang (ca. 5 cm) und gleicht sich in der Dicke mit einem sanften Übergang dem biegenden Teil des Wurfarmes an.
Wie bereits in den Abschnitten zum Design erwähnt, sind die Kräfte in Griffnähe am grössten. Das heisst: Je näher am Griff, desto stärker muss der Bogen sein. Der Griffbereich selbst ist unkritisch, das Thema ist aber wegen der Fadeouts nochmals erwähnenswert: Zum Griff hin darf dort der noch biegende Teil an keiner Stelle schwächer werden! Das heisst: Zum Griff hin muss das Fadeout dicker werden, bevor es schmaler wird. Umgekehrt entsteht dort eine Schwachstelle an sehr ungünstigem Ort.
Momentan sieht der Bogen also folgendermassen aus: Das Profil (Rücken- bzw. Bauchansicht) stimmt, der Rückenring ist freigelegt, Nocken sind angebracht und der Griffbereich und Fadeouts sind grob herausgearbeitet, mit etwas zusätzlichem Holz zur Sicherheit, solange die Arbeiten daran noch nicht abgeschlossen sind. Abgesehen davon fehlt jetzt nur noch der Tiller und dann eine Sehne, bis der Bogen fertig gebaut ist.
Wahrscheinlich sind die Wurfarme noch zu dick, und der Bogen würde sich nur mit grossem Kraftaufwand biegen – wobei er beschädigt werden kann an schwächeren Stellen, denn die Belastung ist im ungetillerten Zustand noch alles andere als gleichmässig. In einem ersten Schritt gilt es daher, die Wurfarme ganz einfach gleichmässig dünner werden zu lassen, angefangen bei etwa 22 mm nach den Fadeouts bis 16 mm an den Tips. Danach kommt das Tillern mit der Schnur.
Mit dem ersten Schritt kann schon eine relativ gute Biegung erreicht werden – rein durch genaues Arbeiten und ohne wiederholtes Aufspannen auf dem Tillerstock. Relativ gut heisst noch lange nicht schussbereit, sondern ohne allzu schwere Schwachstellen.
Als erstes zeichnet man als Hilfe mit einem weichen Bleistift (3B) oder Farbstift seitlich Linien zur gewünschten Dicke ein (vom Rücken aus gemessen!). Da beide Wurfarme gleich stark werden sollen, müssen auch beide die selbe Dicke haben. Ist der Wurfarm an einer Stelle dünner als gewünscht, etwa aufgrund unvorsichtigen Arbeitens mit dem Beil, muss die Dicke über die gesamte Länge herabgesetzt werden (zum Beispiel 20 auf 15 mm), bis der Einschnitt (Schwachstelle) verschwindet!
Nun kommt wieder die bereits mehrfach verwendete «Hausdachtechnik» zum Einsatz, um genau bis zur eingezeichneten Dicke Holz abzutragen. Mit dem um 45° geneigten Ziehmesser trägt man seitlich einen schmalen Span ab, genau bis zur eingezeichneten Linie. Dadurch ist die «Zieldicke» auch von der Bauchseite gesehen klar erkennbar. Dann fährt man fort, immer möglichst schmale Späne bzw. Kanten abzutragen, bis der Bauch etwa flach ist. Falls noch viel überschüssiges Holz (über 5 mm) auf der Bauchseite übrig ist, muss dieser Schritt mehrfach wiederholt werden, bis auf die eingezeichnete Hilfslinie geschnitten werden kann.
Auch hier gilt in der Nähe von Ästen und bei sonstigen Kurven wieder, dem Faserverlauf zu folgen. Bei sehr engen Kurven zum Rücken hin ist es manchmal sicherer, Holz stehen zu lassen und später mit einer Raspel vorsichtig zu entfernen, wenn das Ziehmesser nicht mehr wendig genug ist.