|
弾頭と銃腔内壁との隙間(スキマ)がもたらす問題点。
|
第１図
射撃をする人は特に、この映像を見た瞬間に、何か感じるものがあるでしょうか。
これは、３０Cal.308dia.(30口径と呼ばれる)のウインチェスター フェイルセーフ １８０Grain、の弾頭で、
３００６の形でダグラスの１０インチツイスト、２４インチステン銃身から発射されたものです。
下の弾頭が箱に入っている使用前の状態です。(１０年以上前に製造さたものです)
第２図
表面が黒くなっていますが、潤滑材のモリブデン系のものがコーティングされていると思われます。
この二つの写真から何が読み取れ、それは何を意味するのか、がこのページのテーマです。
もうすでにへんだなー、とお感じに成られた方もいると思いますが、
銃腔内をガス圧に押されて回転しながら進む弾頭の側面が銃腔内壁に触りながら進むとすると弾頭側面はこすられて削られたり整形を伴う変化が起こるはずですが、
この弾頭の側面はまったく内壁と関わっていない状態のままという形をしていて、
発射前と同じ状態です。
側面全部がそうか、というと黄色の線で囲んだ銅色の部分のように、第３図のように部分的に接触面がみられます、
( 第１図と第３図は同じ弾頭の裏と表です。)
第３図
これが意味するものは、弾頭側面がスレている側に中心が片寄っていたという事と考えられます。
ではなぜそのかたよりが起こるのか、の原因は、
銃腔内壁が１００%の正確さを持って全く正常に作られている場合としては、発射によって弾頭がケースを離れつつ、ライフリングのある穴に圧入される瞬間に弾頭中心が
偏芯していたために片側に接触痕が出来たのか、という疑問と、
ライフルのレールの高さや幅に片寄りがあって弾頭中心がズレたのか、
というおおよそ二つの因子が思い浮かびますが、現実にはこれらの複合的な結果がもたらすものではないかとおもいますがいかがでしょうか。
残念ながら、こちらでは銃腔内の形状を正確に計る道具がありませんので、何が主たる因子なのかはっきりしませんが、
レールに圧入されてこすられるレール整形側面の角にはいくらかのバリ状の膨らみが発生しているのが第１図も第３図も見られ、この違いをみる限りでは、
第３図のほうが少し多くバリが発生しているようにも見られ、これは弾頭の偏芯発射による初期状態が受け継がれてしまったようにも感じられ、
飛び出したバリの頭がこすられているところは全周にわたっていますが片側のバリが少し強く出ているところからは偏芯発射の影響かなー、と感じるものもあります。
頭の中で考えると自動的に弾頭は穴の中心に収まるように感じるところもありますが、あのすさまじい勢いで動かされる瞬間には偏芯しているままで直進を強いられる
ような勢いの結果その横移動(中心への調整)がほとんど無いままで銃口から出てしまうのが自然なのかなーと考えますが、弾頭の長さは全長でも３５ミリばかりであり、
その中でレールが刻まれる長さは１８０グレーンで１６ミリから１８ミリ程度ですし、初めにぶつかってくるところがレールの角だけで、その細いレールが食い込んで行く
反発が１８ミリ程度の長さで発生するだけであり、全周(この場合６本のリング)、ほんの一瞬の間だけ例えば右側のレールの当たる量と左側のレールに当たる
量の違いが発生し、その少しズレたままで機械的抵抗が少ないためにそのまま進行し１８ミリほどネジを切る状態がすぎると後はレールにそって進む
だけになってしまいますから、少し偏芯しているままで銃口から出ていく事になると思いますが、
もう一つの確実性の高い原理として、
ライフルのレールが例えば左右に一本づつの２本で構成されていた場合には左右のレール間で移動出来る自由度が有り、圧入時の１８ミリ進行時間では中心に向かおう
とする力が発生する事が考えられ、右側に偏芯していて発射された場合は右のレールからの整形圧が高いので弾頭先端は左に向けて横移動しようとする作用が弾頭底部に
向かって順次に回転力を受けながら起こりますので弾頭の初期状態によっていろいろな変化を起こす幅が広くなるようにおもわれます。
それにくらべ、４本のレールがある場合では、左右のレールだけで起こり得る左右の自由性を上下のレールが食い込むためにその横移動が制限を受けるように働き、
結果として上下も左右もお互いの自由性を阻止するように作用するので初めに食い込まれた位置を継承していく事が起こり、
ライフルランドに最初に飛び込んだ位置(状態)が固定化される現象が起こりそのまま進行する整形状態を保ったままで銃口まで進んでいくように思われ
ます。
では、仮に弾頭中心軸が少しずれて飛び込む場合には、どのような現象が起きるのかを考察してみますと、
ツイストが１０インチ１回転とすると１インチは25.4ミリですから、２５４ミリで１回転となり、弾頭のレール整形距離が１８ミリとすると、
１８／２５４=0.070866141 という割合
になり、これに３６０度をかけ算すると、約２５．５度の回転が求められ、下図に示すように順を追ってみますと、
下の図中、
１番を弾頭がレールに食いつき始めた時点とし、
２番は２５．５度回転した時点の位置を示します。
このようにして見ますと偏芯している弾頭がスタートした場合は、弾頭中心軸が傾きを起こす事がわかります。
そして真っ直ぐに装填したとおもっている弾頭は発射と同時にレールによる溝を切り終わる２番まで進むと弾頭(切り始めのオージブ部分)の中心位置が右下にズレてしまい、
弾頭底部は１番の位置にいるという状態になり、この２点間の位置のズレを結ぶ線は弾頭の中心線ですから、この傾きに従って弾頭は傾いたまま回転を始めて進行する事になるという事がわかります。
偏芯して装填し発射するという事は、単に弾頭の中心がバレル中心からズレただけで直進回転するというものにはならず、弾頭が少しの傾きを発生させられた状態で
回転進行をさせられる事になるという事が図から言えます。
そして、この回転は、弾頭自身の回転と同時に、軸のズレ量の半径でもう一つの回転運動を始めてしまうという事であり、このズレ量の半径回転では弾頭全体に対する遠心力
が働きますので、銃口から出る瞬間に方向がバラツキを発生するという事になりそうですね。
薬室に装填された装弾も重力で下に引っ張られていますので、発射姿勢がいつも一定のスタンスを保っていると偏芯位置も固定的に近くなる時も出てきますので
バラツキも縮小されて固定的に現れる現象もあるとおもわれます。
弾頭の長さを３５ミリとし、レール切削面(平行している部分)を１８ミリとすると、 １８／３８=0.51 ですから、残りの４９パーセントの長さが先端部になっていますので、
先端部の傾きの量もその分多く加算されているという事になりますので、丸い寸詰まりの弾頭よりもテーパー面の長いとんがった長い弾頭の方が影響を受けやすいといえます。
という事は、なるべく短い寸詰まり弾頭の方が射撃には向いているといえますが、いかがでしょうか。
この発生してしまう傾きは、弾頭が薬室に装填された時に、各装弾の仕上がり具合にしたがった誤差を基に作られる偏芯量にもとずきますので、その量はまちまちとなります。
ですから何がなんでも銃腔中心軸(筒の中心、)と弾頭中心軸は一致させる必要がある事がわかります。
市販の銃でそれをするには、弾を自作して、弾頭の取り付け寸法を、装填した時に弾頭の肩がレールに軽くはまってガタの無い寸法に仕上げる事が絶対条件と言えそうです。
この場合の注意点として、あまりキツク食いつかせると、この装弾を抜きたい時に、ケースだけが抜けて弾頭をおいてきてしまう事も起きます。
特にネックの仕上げ寸法を弾頭直径にギリギリに近くしているような場合では簡単に起こる現象で、ついうっかり銃口を下方向に向けながらそれをすると、火薬が機関部内
にちらばってしまい、あとの掃除が面倒になる事があり、射撃も一時中断なんて事にもなりかねませんので注意です。
猟では、ネックの絞り具合を強めにしてシートし、薬室に装填した装弾を抜いて見た時、弾頭の肩にレールの擦り傷が付き、そのキズの先端が少し軽く食いつき始めたかな
という程度のシート加減にしておいた方が無難とおもいます。
上の図からもう一つ言える事は、ツイストが１０インチより１２インチの方が、さらにそれより１４インチの方が平行に近づきますので
傾き量が少なくなり横転に対する影響は少なくなりそうと言えそうですね。
極端な例として、ツイストを２２インチとしてみると、 22インチ X 25.4ミリ=558.8ミリ／１回転になり、弾頭のレール整形距離が１８ミリとすると、１８／５５８．８=0.032211882
という割合ですから、３６０度をかけると、 360X0.0032211882=11.596277 約１１．６度回転したところになりますので、傾き具合は約半分になるという事になります。
しかしながら、ライフルは弾頭を回転する事が生命ですから、回転のレールをとり外すわけにもいきませんので、回転させる限りこの傾き発生の問題と取り組む
事になります。
では回転しない真っ直ぐのレールにしたという場合は偏芯等はそのままで横移動無しで直進しますから案外近距離では直線性が凄く良くなりそうにもおもえます。
言ってみればリニアライフルとでも言いましょうか、この場合、ではレールまで取ってしまうと散弾銃と同じになってしまい、スキマによる方向ランダム性が出来て
しまいますので、直線のレールによる固定化が意味を持つとおもわれます。
このように回転させて発射するライフルではスロートに食い込む時点から２０ミリ程度のところの条件でその後の条件がきまってしまうというもののように見られます。
ですので、
マグナム等の高圧ガスによる銃腔内壁面の荒れが発生しだすとバレルの寿命が来た等の関係にこの問題がなじみやすい位置にいると言えそうです。
もう一つ見られるものとして、バリの出方がいろいろと変わっているところです。
バリが少ないところは弾頭径が小さい、凹んでいるというものであり、バリが多く出ているところは膨らんでいたという証とおもわれ、
この弾頭の寸法は一見綺麗に見えてはいるが、あまり正確ではないという事なのかという疑問もわいてきます。
次は、このテーマの主題である隙間について、
第１図からわかるのは、弾頭側面が傷んでいない、無傷であるという事で、これは弾頭と内壁の間に隙間があるままで発射されている、という事の証明です。
隙間があるままで発射されているという事の意味は、
ガス及びガス圧の漏れが発生しており、
その漏れの量や状態は弾頭によっても、
その偏芯状態によっても、
ガス圧の高低によっても、
さらに細かく見れば銃腔内では弾頭より先周りした高圧のガスが弾頭の前にいるという事でもあり、
ガス圧の変化に不安定な量が加味されてくるという事は、このガス圧変化に伴う銃身の振動の量や周波数(単なるサイン波ではなく歪み波になっている)
も複雑な変化を起こしているという事であり、
これらの数々の要素が銃口を離れる
瞬間までに飛び出していく弾頭の発射条件を形作っている、という事ではないでしょうか。
弾頭を押し出しているガスに漏れがあると言う事は、発生ガスの総量がスタート(薬室部)から銃口までの距離の間で圧力変化を伴いながら、
その圧力に依存した形の漏れ量を伴って減少していく、という複雑な形が起きている事で、
ケースに装填した火薬の発生ガス圧が１００%使われていないというだけの単純なものではない結果が発生してしまっている、
という事であり、正確に射撃をしたいと望む事に対して真っ向から挑んでくる不安定要素といえます。
この不安定要素を弾頭メーカーまかせにしたままで、どうも弾がまとまらないとこぼしながら射撃をしているのが現状です。
もう少し説明しますと、
作られている隙間(スキマ)にガス圧をかけた時、単位時間あたりの圧の高低によって逃げて行く量がかわりますよね、
さらに、ガス圧は漏れによりその分子量が減少する事でガス圧は減少してしまいますが、この減少化が薬室から銃口までの間で圧の変化に依存しながら起こるという事です。
別の例で検討すると、自動車のエンジンを考えて見てください、
シリンダーは銃身に相当し、ビストンは弾頭に相当しますのでこれを考えてみますと、ピストンにはガス漏れを防止するためにピストンリング
というものが側面に入れてあります、これによって燃焼ガスの漏れを防止して圧力効率を高め安定化しているわけですので、
ガス漏れが発生しているという事は、この場合ビストンリングが壊れている状態、あるいは無いと同じになります。
このピストンリングの不具合というものは、銃では弾頭の不具合に相当しますし、これは
弾頭の種類、(口径、重量、形状、)メーカーによる違い、(製造精度、製造基準値の設定の違い、担当者の人的要素、会社の方針)弾頭硬度(硬さ)、
製造時に発生するキズや打痕、曲げ圧、へこみ(変形)等の影響を受けたものになります。
さらに弾を製造する場合には、ケースにシートする時の弾頭側面のキズ、この側面のキズを発生させるケースのネック内面のデコボコ(これもケースによってさまざま)の処理状態、
ネックの肉厚のばらつき具合の調整、(ネックの肉厚は全てバラバラと言っていい程いい加減に製造されています。)
ネックの肉厚の違いは、弾頭をシートしたときのマウスの広がりの中心がズレるという事です。
肉の厚い方は伸び方が少なく、薄いほうは多く伸びてしまう、という現象が起こるという事です。
これは弱いところが多く歪みを受けてしまうので劣化が早くなり何回も同じケースをリサイズすると割れてしまったりする原因にもなります。
このネック中心のズレは弾頭中心とケース中心にズレが起きてしまうという事で、
これが起きると薬室内に収まるケースの中心が弾頭の位置を左右しますので、ズレた状態で装填されると弾頭の偏芯発射の位置に近くなりますので、
これもガス漏れ量の変化や発射振動の不規則化につながってきます。
同じ弾頭で同じ火薬量で同じシート量でも、マウスの調整が不完全だと安定な射撃は困難に近づいていくと思います。
さらに、このネックの肉厚変化が立て方向に分布している場合のものににシートすると弾頭は傾きをもってしまう事があります。
シートする環境を思い起こしてみてください、ケースはダイの下の受け皿に載せるだけ(セットするだけ)、であり、そのケースをそれ以上動かないように固定
はしていませんし、弾頭はマウス(ネックの最上部)に載せるだけであり、
その上部の先端がテーパー筒状になったものに向かって押し上げて挿入するだけですから、たしかにけっこう自然に弾頭は
真っ直ぐ上に向きを修正されているように見えてはおりますが、この作用もまったく１００%の作用でもなく、ゴミや油の付き具合などにも影響されますし(傾きを持ったまま押し込んで
いく事にもなる)、この背景で押し込まれる弾頭の受けるネックの肉厚が入り口では片側が少し厚く、だんだんショルダーに向かって反対側が厚くなっていくような場合には、
この接合点を軸にしてくの字に曲がる力が働いてしまい、弾頭は上から押さえられているので動かないでしょうが、下のケースの上端(ネック)は横に自由に逃げる条件を備え
ていますので、接合部分は曲げ応力の歪みをもって接合されるという結果になります。
これらの条件の他に、銃の個性のためといいますか、リサイズする場合には発射によるケース底面の角度変化等(水平面に立てた時に垂直にならない等)
やケース底面のキズやゴミによる傾き発生要因等も修正する必要があります。
さらにシートする量によっては弾頭は中心位置にズレを発生させられる状態になりますので、発射時の偏芯量のバラツキ化が起こり
ガス漏れ量と関わってしまうというところです。
つぎに、黒い表面のコーティングとの関係では、このコーティングが作用するのは動き出す最初の瞬間だけであるのが第１図の刻まれたレール面から
わかります。
レールの角と弾頭オージブの初めの接触面からスタートして１８ミリばかり押し込み整形されるこの瞬間だけは確かにその両者間には黒い物質が挟み込まれ
る時間がありますが、レールの先端の後はそのいくらかの残りの表面をなぞっているだけで整形の仕事はしていないし黒い物質もそこには無くなってしまっている
かのような状態になっていますし、弾頭側面は壁に触ってもいないという状態ですから、この黒い物質の意味はほとんど無いと言っていいと考えられます。
どうしてもこの黒い物質を作用させたいのであれば、弾頭ではなく銃腔内壁面に塗布すればスタートから銃口まで作用させる事が可能とおもわれます。
しかしながら、一発通すたびに状態がかわりますので、同じ条件で発射する事がなかなか難しい事になるのではないかと考えられます。
もう一つの新たな難問を抱え込んだようなものかもしれませんがいかがでしょうか。
だってさ、接触抵抗が仮に少なくなったとしても、この弾頭との摩擦熱損失は約７%ということのようですので、この損失が仮に半分(３．５%)になったとすると、
この余った３．５%のエネルギーは弾速にだけ寄与するという事ではなく、各損失に比例配分されるような事になるとおもわれ、弾頭の運動エネルギーは２９%分
なので、単純計算で、3.5%X29/100=1.015%程度が加算されそうとみられますので、29%が30%になったというような変化になるのではないかと思われます。
さて、この１パーセントの寄与分はどのように作用してくるのか、これも難解ですね。
一番難しいのは、弾頭と銃腔壁面(実際にはレールとの間)との滑り抵抗の摩擦係数値をつねに一定な値に保持しなければならないと言うことで、
この係数が不安定ではコーティングする意味がなくなってしまうという事です。
ただ単に滑りやすくしてみたという事はスキーの板とは異なりこの微妙な問題をより複雑化しただけで、あたらないハンターがあたらない裏技に磨きをかけただけ、
というようなところに位置するみたいに感じます。
１００メートルくらいまでの射程での大物猟で、着弾時の集弾性能を度外視してただ単にスピードだけ上げたいという場合なら銃腔内を全部真っ黒に潤滑剤を塗って
おけば弾頭との摩擦熱損失７パーセント分のうちのいくらかの割合で効果が出るのではとおもわれますが、いかがなものでしょうか。
そしてもう一つの事として、銃腔内面が弾頭によって汚れると言われている事がありますが、このフェイルセーフの写真のように弾頭側面はほとんど接触しないまま
飛び出している事実からは、レールにはなんらかの異種金属のこすりつけられた状態も起こるとおもいますが、谷径面は火薬のススが付着する
程度しか影響を受けていないとおもわれ、銃腔内面の掃除に金属のブラシを使う必要性はほとんどないのではとおもっているところがあります。
もう一つ気になるところとして、レールにこすられた弾頭の溝の底にあたる場所の波上の模様の事とその状態の違いは何かについてです。
これは強くこすられた面と弱くこすられた面の違いが現れているようにみられ、その意味で解釈すると弾頭が偏芯していた証拠を表す症状と見てもおかしくないのではと思われます。
この事は別のページで取り上げたいと思います。
1．チタン合金の撃針について。
２． Hi タイプのスコープマウントについて。
３．弾道ソフトについて。(いろいろあるよ)
今後の予定
4． Model24のボルトの分解と組み立てについて。
5．マウントリングの取り付けについて。
6．フリーフローティングについて。
7．ケースリサイズについて
8．混合火薬と弾速などについて。
9．不安定要因について
11.写真集
12.３００６アックレーとバーンズとの組み合わせに関して
13.What is Ballistics?(弾道学とは何か)
14. バーンズの銅弾頭のつぶれ具合比較写真
15. 弾頭直径あれこれ比較写真
16.野生動物−長野県、のページ(自動撮影による写真)
17. 相互リンク
18.その他、工事中
このページの筆者へのお便り等(Mail)ハンター以外の方は原則お断りします。