『集弾性アップへの道』

●集弾性に影響する項目
●集弾性アップのためには？
●理想の構造を考える
●理想の構造の実現を考える
●理想の構造を試作する
●実験結果
●まとめ

今回の研究テーマは、ズバリ『集弾性の向上』。今までに無い新しい視点で『集弾性アップ』に迫ってみたつもりです。必ずや、皆様にご満足していただける内容であると確信しております。全てのエアガン愛好家の皆様にお読み頂き、更なるチューニングにお役立て頂ければ幸いです。

●『集弾性の向上』それは、多くのエアガン愛好家の『夢』

　「エアガンの魅力は？」と質問されたら、貴方は、なんと答えますか？
　銃の形をした玩具のうち、モデルガンとの決定的な違いはやはり、『弾丸を発射する』ということでしょう。では、エアガン愛好家の『夢』というと何でしょう？多くの皆様が『素晴らしい集弾性』と答えるのではないでしょうか？
　『素晴らしい集弾性』、『集弾性の向上』は、エアガンにとって、『最大にして永遠のテーマ』ではないでしょうか？
　今まで、何度も、語られてきた『集弾性の向上』、今回は少し違った方向から迫ってみたいと思います。

●BB弾の通り道はどうなってるの？

　BB弾になったつもりで、通り道の周囲の状況を見てみましょう。東京マルイ製電動ガンの場合で考えていきます。

• 実は、BB弾は、結構「歪（いびつ）」です。
• マガジン内でスプロケットに捕まり、ゼンマイテンションで押されます。あまりにも強く押されると、傷付いてしまいますが、普通は大丈夫です。
• 給弾位置直前で、ローディングノズル側面に押し付けられ、ローディングノズル後退により、こすられたのち、給弾位置に押し込まれます。
• ローディングノズルが前進して、チャンバーパッキンを乗り越えてチャンバーに押し込まれます。
• 勢いが付いているので、先に進もうとしましたが、ホップアップ突起によって、上から押さえつけられてしまい、下方に寄った位置で止められました。このとき、ローディングノズルが長過ぎると、ホップアップ突起より先に進んでしまいます(弾こぼれ)。逆に、ローディングノズルが短過ぎると、シリンダ側に、遊びができてしまい、ローディングノズルの動く速さによって、停止位置が不安定になります。
• 停止時、上から押さえつけられているので、下側が接触するのですが、「いびつ」なので、必ず真下で接触する事ができません。接触点が右に寄ったり、左に寄ったりしてしまいます。
• ピストンが前進すると、シリンダ内圧が上昇してきます。下に寄った位置に止まっているので、上の広い隙間から、エアが多く漏れていきます。
• シリンダ内圧上昇により、ホップアップ突起で止まっていられなくなります。内面下側の方が滑りやすいので、ホップアップ突起部分を中心にして、ホップアップ回転を与えられながら、バレル内に移動します。この時、ホップアップ突起の押しつけ方によって、ホップアップ中心軸が、どこになるか微妙に変わってきます。東京マルイノーマルホップアップの場合、広い範囲で柔らかく均等に押し付けられています。ですから、下側の接触点によって、ホップアップ中心軸が、微妙に傾きます。
• ホップアップ突起や、BB弾に油分等が付いていると、ホップアップ回転が、ばらつき安定しません。
• フローティング状態でバレル内面と接触せず、バレル内を移動するのが理想ですが、形状誤差、ピストン等による振動および下方からバレル中心に移動するために、バレル内面と接触する可能性があります。また、バレル内面と接触および追い越すエアにより、ホップアップ回転が変化する可能性があります。
• エアガン本体を故意に動かしていた場合、BB弾はバレル内面と接触します。
• マズルからの射出時、エアの急激な噴出しや、BB弾がバレル中心に無い場合のエアの噴出しの不均一により、不規則な力を受ける可能性があります。
• マズルから十分離れたら、そのときBB弾の持っている速度、回転でひたすら飛んでいきます。風の影響が大きいのは当然ですが、それ以外にも、細かく見れば、様々な項目に影響されます。（気温、湿度、気圧、空気密度分布、大気成分分布）また、重力も、容赦なく掛かってきます。

●集弾性に影響する項目

　BB弾の周囲の状況を、影響する項目に分けてみましょう。

• BB弾形状誤差
• BB弾寸法誤差
• BB弾の傷
• ローディングノズル形状
• ローディングノズル内径
• ローディングノズル動作速度誤差
• ローディングノズル動作タイミング誤差
• BB弾移動速度誤差
• ローディングノズル前進位置
• ローディングノズル先端接触部の内径とBB弾との相対位置（ローディングノズルに対するBB弾位置）
• ホップアップ突起に対するBB弾保持位置誤差
• ホップアップ突起形状誤差
• ホップアップ突起位置誤差
• ホップアップ突起異常変形
• ホップアップ突起劣化
• ホップアップ突起ゴム硬さ誤差
• ホップアップ突起突出量誤差
• ホップアップ突起押し付け強さ誤差
• ホップアップ突起押し付けバランス誤差
• チャンバー部内面のBB弾接触部表面の状態
• チャンバー部とBB弾との接触位置のばらつき
• BB弾のインナーバレル中心からの偏り
• インナーバレル内面とBB弾との隙間の不均一
• 下側の接触位置のばらつきによるホップアップ中心軸のばらつき
• ホップアップ突起、BB弾の油分等の付着
• シリンダ内圧の圧力特性（ガスガンの場合、供給ガス圧）
• ローディングノズルエア漏れ
• チャンバーパッキン部エア漏れ
• バックスピンするBB弾の形状誤差
• インナーバレル形状誤差
• インナーバレル内径寸法誤差
• インナーバレル固定誤差
• インナーバレルがたつき
• インナーバレル振動
• BB弾保持位置の下方への偏り
• BB弾のインナーバレル内面への接触
• インナーバレル内面との接触および追い越すエアによるホップアップ回転変化
• インナーバレル内のBB弾加速の不均一
• インナーバレル長により異なるBB弾の加速特性
• マズル部からの射出時の吐出エアの影響
• マズル部からの射出時の吐出エアの噴出しの不均一の影響
• 射出時の初速ばらつき
• BB弾重量
• BB弾重量誤差
• BB弾重心バランス誤差
• BB弾運動量誤差
• BB弾ホップアップ回転軸誤差
• 風速分布
• 気温
• 湿度
• 気圧
• 空気密度分布
• 大気成分分布
• 重力加速度

　細かく見ていくと、上記のように、多種多様非常に多くの項目が影響していることが分かります。
　これらの項目を分類すると、大きく分けて以下の3項目になります。
�@使用環境に関する項目
�ABB弾に関する項目
�Bエアガンに関する項目
　�@使用環境に関する項目については、実験時には、気温、湿度、気圧をそろえて、無風状態で実験するということはできますが、実用上、制御できません。『神のみぞ知る世界』といえます。
　�ABB弾に関する項目については、BB弾の総合的精度が良くなるに連れて、自然と改善されて行きます。BB弾製造メーカーの努力により、今後、良くなっていくことでしょう。
　残る問題は、�Bエアガンに関する項目ですが、細かく見れば様々な項目が影響を与えていると言えます。

●集弾性アップのためには？

　どうすれば、集弾性はアップするのでしょうか？ 　BB弾が射出され、マズルから十分離れてしまったら、あとは、『神のみぞ知る世界』です。BB弾自体の誤差項目以外には、射出時のBB弾の持っている速度、回転と外乱だけが支配する世界です。
　つまり、できることは、「良いBB弾を使う」ことと「射出時のBB弾の状態を均一に安定させる」ということです。逆に言えば、「射出時のBB弾の状態を均一に安定させる」ことで、「集弾性はアップする」と言えます。 　では、どうすれば、射出時のBB弾の運動（回転運動含む）をより一定にする事ができるのでしょうか？
　今回は、今までほとんど語られることの無かった『BB弾は歪である』ということからはじめます。
　『BB弾は歪である』ということは、相当数発射した後のホップアップタイプのインナーバレルのチャンバー部を見ると分かります。ホップアップ突起に対する内面下部が、広い範囲で、こすられて光っているのが見て取れます。接触点が一定であれば、その部分だけ光っているはずです。広く光っているのは、BB弾が歪んでいるために接触点がばらついていることを示しています。
　登場以来、BB弾は、確実に真球に近づいてはいますが、工業的に見て、必ずしも高精度であるとはいえません。昨今のエアガンの作りと比較すると、むしろ精度不足といえます。しかし、精度以外に求められるもの（土に還るバイオBB弾、低価格化など）を両立した上での精度の改善は容易であるとは言えないと考えます。
　ノーマルよりも高精度に製作されたカスタムバレルが、思う様な良好な結果を得られない原因の一つが『BB弾は歪である』ということだと考えてます。
　従って、『BB弾は歪である』ということを大前提として考えていく必要があると考えています。また、BB弾そのもの以外にも、解決すべき多くの問題点があります。今回は、集弾性に最も大きな影響を及ぼすと考える、BB弾の保持方法について、高価な高精度BB弾だけでなく、最も普及しているクラスのBB弾でも、効果のある方法を考えていきます。

●理想の構造を考える

　それでは、どうあるべきか考えて行きましょう。

• ホップアップ突起に当るまでに、BB弾に傷が付いてしまうようでは、『集弾性の向上』は望めません。
• BB弾の保持位置が、安定しないのは好ましくありません。BB弾を毎回同じ位置で保持するのが理想です。
• BB弾が下方に寄っているため、バレル内面との隙間から漏れるエア量が不均一になるのは好ましくありません。バレル中心にてBB弾を保持する構造が理想です。
• BB弾が下方に寄っている状態から、バレル中心に移動していくのは好ましくありません。移動前からバレル中心にてBB弾を保持する構造が理想です。
• BB弾が歪なことが原因で、保持位置での下側の接触点が安定しないためにホップアップ中心軸が微妙に傾いて、毎回異なってしまうのは好ましくありません。ホップアップ中心軸を、安定させるためには、必ず真下で接触させるのが理想です。
• ホップアップ突起の摩擦係数が変化するのは、好ましくありません。摩擦係数は、安定して高い必要があります。
• 形状誤差および下方に寄っていたBB弾が、バレル中心に移動するために、バレル内面と接触する可能性があります。バレル内面と接触してしまうのは好ましくありません。移動前からバレル中心にてBB弾を保持する構造やバレル内面を細工することによって、バレル内面に接触し難いようにすることによって改善されます。
• ピストン等による振動により、バレル内面と接触してしまう可能性があります。バレル内面と接触してしまうのは好ましくありません。振動の発生自体を抑えることや短いバレルにして影響を受ける時間を短くすることで改善されます。
• エアガン本体を故意に動かしていた場合、バレル内面と接触します。エアガン本体を動かさなければ解決します。
• バレル内面との接触および追い越すエアにより、ホップアップ回転が変化する可能性があります。ホップアップ回転が変化するのは、好ましくありません。バレル内面に接触させないようにするとともに、BB弾をバレル中心に位置させて、エアが均一に漏れるようにすることによって改善されます。
• フローティング状態でバレル内を移動するのが理想です。
• マズルからの射出時、エアの急激な噴出しやエアの噴出しの不均一により、不規則な力を受ける可能性があります。不規則な力を受けるのは、好ましくありません。

　以上の考察から導き出される『理想の構造』は、以下の様になります。

• 毎回、バレル中心の同じ位置で安定してBB弾を保持する構造
• 必ず真下でBB弾を接触保持する構造
• バレル内でBB弾がフローティングする構造 　（回転運動するBB弾が、バレル内面に接触しない構造）
• バレルの振動を抑える構造
• 射出直後のBB弾に悪影響を与えないマズル構造

■チャンバー各部名称

■従来のインナーバレルのBB弾保持部

�@真球のBB弾の場合

�AいびつなBB弾の場合

★従来のインナーバレルの問題点（図、写真参照）

• 保持位置でBB弾が下方に寄っているため、発射時に、バレル内面との隙間から漏れるエア量が不均一になる。
• バレル下方から、中心へ移動しようとする動きが発生する。
• BB弾が歪なことが原因で、保持位置での下側の接触点が安定しないためにホップアップ中心軸が毎回微妙に傾く。
• BB弾の形状誤差および、下方に寄っていたBB弾のバレル中心への移動によって、バレル内面と接触する可能性がある。
• バレル内面との接触および追い越すエアにより、ホップアップ回転が変化する。
  

�BBB弾保持部写真
チャンバー部より、BB弾の保持状態を見たもの。BB弾が下方に寄っている。また、下側の接触点も真下とは限らない。

■『参式滑空銃身』のBB弾保持部

�@真球のBB弾の場合

�AいびつなBB弾の場合

★今回のインナーバレルの改善点

• BB弾保持位置の下側にバレル中心方向に突き出た接触部を設けることにより、接触箇所を限定する。バレル中心でBB弾を安定して保持する。
• 球体の安定した支持方法である３点支持にてBB弾を保持する。
  

�BBB弾保持部写真
BB弾が、ほぼ中心で保持されている。下側の接触点は、真下になっている。

●理想の構造の実現を考える

　それでは実際に理想の構造を実現する方法を考えてみます。

• BB弾保持位置の下側に接触部を設けることにより、接触箇所を限定して、BB弾を安定して保持する構造とする。
• 接触部を、バレル中心方向に突き出して、バレル中心で弾丸を保持する構造とする。
• 球体の安定した支持方法である３点支持にてBB弾を保持する構造とする。

●理想の構造を試作する

　ということで、色々考えてきましたが、所詮｢仮説｣でしかありません。そこで、効果があるかどうか｢実験｣してみなければなりません。｢実験｣のためには、｢試作｣する必要があります。各部分を考えて行きます。

○BB弾保持部

　理想のBB弾保持部を実現するために、真下に十分な高さの接触部を設けることを考えます。
　東京マルイ電動ガンのノーマルバレルを使うと仮定すると、公称内径は6.08mmです。BB弾については、公称直径5.96mm±10μmと仮定します。すると、60μm（0.06mm）位の高さの接触部を追加すれば良いことになります。
　先ず試そうとしたのは、セロハンテープ（厚さ55μm）、厚さ自体はいい感じでした。しかし、耐久性はまるで有りませんでした。
　次に考えたのが、テフロンコーティングテープ（厚さ100μm）です。貼ってみました。改善されているようにも感じられましたが、やはり、厚さが適切でないためか、疑問の残る結果でした。また、耐久性も不足しています。数百発は、耐えられるという感じでした。
　次に試したのが、ステンレスシートテープ（厚さ50μm）です。粘着剤付でしたが、接着力があまりにも弱いので、接着剤を、燃やして（厚さ45μm）、嫌気性接着剤で固定しました。結果は良好でした。しかし、いつ剥がれてしまうか心配な状態です。耐久性は、「千発は耐えらるかな？」という感じでした。その後、実際に剥がれてきました。
　というわけで、さらに、接触部を別部品とする方法で｢試作｣しました。この時の部品形状決定に、以下の点を考慮しました。

• 接触部部品がバレル内に落ちない
• 広い接着面積
• 幅の狭い接触部

　結局、板厚0.2mmの鉄板を、折り曲げ加工した部品（センターチップ）を、溝および、接着面を追加工した電動ガンのノーマルバレルに、治具を使って接着するという形式にしました。板を折り曲げた曲面部分でBB弾を接触保持する構造になりました。（図参照）

■試作品の構造

○ホップアップ突起

　東京マルイ電動ハンドガン等のホップレバーを参考に中央を3mm切り欠いたクッションチューブの代わりの部品（2点ホップ部品）を製作しました。
　また、ホップアップ突起を加工して、Vホップタイプの部品（Vホップ部品）を製作しました。左右2点の間にエアが漏れる隙間が、できにくいように、Vミゾではなく、円弧形状で切り欠きました。

★理想のBB弾保持部

　以前より、「2点ホップ」、「Vホップ」といわれる左右2点接触のホップアップ突起を有するホップアップシステムは、安定しているといわれています。これはどうしてなのでしょうか？
　まず、上側1点接触のホップアップシステムでは、BB弾が垂直軸に対して回転してしまう可能性が考えられます（図参照）。この方向の回転は、ホップアップ回転やホップアップ中心軸を安定させようとしたとき、悪影響しか与えません。
　これに対し、左右2点接触のホップアップシステムは、垂直軸に対して回転してしまうこと無いと考えていいでしょう。更に、球体の安定した支持方法である3点支持になっているから安定しているのだと推測します。
　重力の働いている球体は、3点を拘束すれば、安定して保持できます。3本足のテーブルが安定するのと似たようなことだと思ってください。
　ホップアップシステムを考える場合、3点が決まり、どの点が滑るかが決まれば、ホップアップ中心軸が決まります。3点の位置が、安定していればホップアップ中心軸は安定します。
　左右の2点接触のホップアップ突起の場合、この2点を結んだ線を中心にして回転がはじまります（図参照）。 　BB弾が歪んでいるために下側の接触点の位置がばらついてしまうと、ホップアップ突起の左右の2点を結んだ線自体を強制的にずらしてしまい、そのずれた軸を中心として回転がはじまります（図参照）。つまり、ホップアップ中心軸が強制的に変更されてしまいます。更に、BB弾が回転するに従って、接触点も左右に移動する場合があります。こうなると、ホップアップ中心軸は、更に、ばらついてしまいます。
　この状況に対し、下部に十分な高さの接触部を設けることにより、下側の接触点の位置を限定する事ができます。そうすると、ホップアップ中心軸の傾き、ばらつきを小さく抑える事ができます。
　更に、接触部を設けることにより、バレル中心にてBB弾を保持する構造にする事ができます。また、ホップアップ突起の押し付けが少なくなるため、抜弾抵抗のばらつく可能性の範囲を小さくする事ができます。

■上側1点接触の場合

■左右2点接触の場合

■左右2点接触でいびつなBB弾の場合

★実験使用部品略号

使用部品	略号
ノーマルバレル	N
センターチップバレル	R
2点ホップ部品	2
Vホップ部品	V

★実験組み合せ条件