センターファイア弾

センターファイア（またはセンターファイア）は、銃器で使用される金属製の薬莢の一種で、雷管が薬莢の底部（つまり「薬莢ヘッド」）の中央に配置されています。リムファイア薬莢とは異なり、センターファイアの雷管は通常、薬莢ヘッドの凹んだ空洞（雷管ポケットと呼ばれる）に収まる独立した部品であり、薬莢を 再装填することで交換できます。

いくつかの小口径の例外を除き、センターファイア弾がリムファイア弾に取って代わっています。今日のハンドガン、ライフル、ショットガンの大部分は、一部の.17 口径、.20 口径、および.22 口径の リムファイア ハンドガンおよびライフル弾、いくつかの小口径/ゲージショットガンシェル(主に害虫駆除用)、およびさまざまな銃器アクション用の少数の旧式のリムファイアおよびピンファイア弾を除き、センターファイア弾を使用しています。

雷管のないセンターファイア弾の初期の形態は、1808年から1812年の間にジャン・サミュエル・ポーリーによって発明された。^{[1]これはまた、最初の完全に一体化された薬莢であり、薬莢自体を使用する}閉塞形式を使用していた。センターファイア弾の別の形態は、1829年にフランス人クレメント・ポテによって発明されたが、^{[2] [3]}ポテは1855年までその設計を完成させなかった。

アメリカのスティーブン・ヴィンセント・ベネット将軍は、内部でプライミングするセンターファイア式の弾薬を開発し、これは1868年からアメリカ陸軍兵器局に採用され、最終的には1880年代半ばに段階的に廃止されました。^[4]

センターファイアカートリッジは、ベアトゥス・ベリンジャー、ベンジャミン・ウリエ、ガスティンヌ・レネット、スミス＆ウェッソン、チャールズ・ランカスター、ジュール・フェリックス・ジェヴロ、ジョージ・モース、フランソワ・シュナイダー、ハイラム・ベルダン、エドワード・ムニエ・ボクサーによって改良されました。^{[5] [3] [6] [7] [8]}

センターファイア カートリッジは、厚い金属製薬莢が乱暴な取り扱いにも損傷なく耐えられるため、軍事用途ではより信頼性が高く、また、リムファイア カートリッジを落としたり挟んだりしても、突き出たリム内の起爆剤化合物が衝撃で発火する可能性が高くなるため、取り扱いがより安全です。センターファイア カートリッジのより強固なベースは、より高いチャンバー圧力に耐えることができ、その結果、弾丸の速度とエネルギーが大きくなります。センターファイア カートリッジの薬莢は複雑で高価な製造プロセスを必要としますが、リムファイア カートリッジのリムのどの角度のセグメントが撃針に当たるかが不確かなため、起爆剤爆薬をリムに均一に分配するために必要な回転プロセスを回避することで、爆薬の取り扱いが簡素化されます。口径の大きいリムファイア カートリッジは、センターファイア カートリッジよりも大量の起爆剤爆薬を必要とし、必要な量によって点火プロセス中に望ましくないほど高い圧力スパイクが発生する可能性があります。起爆薬の量を減らすと、リムファイア弾の点火信頼性が大幅に低下し、失火やハングファイアなどの故障の可能性が高まります。^[9]

広範囲のセンターファイア薬莢口径のプライマーを交換できることで、規模の経済性が実現されている。高価な個々の真鍮薬莢は、プライマー、火薬、および弾丸を交換すれば再利用できる。手詰めによる再利用は、 6.5×54mm マンリッヒャー・シェーナウアーなどの旧式または入手困難なセンターファイア薬莢、または弾薬が高価なことがある.458 ロットなどの大口径の 薬莢を使用するライフルにとって有利である。一部の空の薬莢の前部は、同様の基本構成を持つ旧式またはワイルドキャット薬莢として使用するために再加工することができる。.22口径を超える現代の薬莢は主にセンターファイアである。大口径のリムファイア薬莢に適したアクションは人気が低下し、需要が製造コストを上回らなくなったため、廃止された。

センターファイア弾の特徴はプライマーである。プライマーは金属製のカップで、薬莢の底の中央のくぼみに挿入された主爆薬が入っている。銃の撃針はカップと金床の間でこの爆薬を押しつぶし、高温のガスと白熱粒子のシャワーを発生させて火薬を点火する。^[10] ベルダン薬莢とボクサー薬莢のプライマーはどちらも「センターファイア」とみなされ、プライマーレベルでは互換性がない。ただし、全体の寸法が同じであれば、同じ武器でベルダン薬莢とボクサー薬莢のどちらでも発射できる。^[11]

2 種類のプライマーは、装填された薬莢を見てもほとんど区別できませんが、発射されたベルダン薬莢の内部には 2 つ (またはそれ以上) の閃光穴が見えたり感じたりできます。また、発射されたボクサー薬莢の内部には、より大きな 1 つの閃光穴が見えたり感じたりできます。ベルダン プライミングは製造コストが低く、米国外で製造された軍用余剰弾薬によく見られます。

ベルダン雷管は、ニューヨークのアメリカ人発明家ハイラム・ベルダンにちなんで名付けられた。バーダンはベルダン雷管の最初のバリエーションを発明し、1866年3月20日に米国特許53,388として特許を取得した。小さな銅の円筒が薬莢の殻を形成し、雷管キャップは弾丸と反対側の薬莢の閉じた端の外側のくぼみに押し込まれた。雷管キャップの下の薬莢端には小さな通気孔と、薬莢から作られた小さな乳首のような突起または先端（後にアンビルと呼ばれるようになった）があり、撃針が雷管をアンビルに押し付けて発射薬に点火することができた。このシステムはうまく機能し、発射薬を充填した薬莢を使用する直前にキャップを取り付けるオプションが可能になり、また薬莢を再装填して再利用することも可能になった。

実際には、外側からキャップを押し込むと銅製の薬莢が膨らみ、薬莢が銃のチャンバー内に確実に収まらないという問題が生じました。ベルダンの解決策は、薬莢を真鍮製に変更し、プライマー キャップを薬莢に取り付けるプロセスをさらに改良することでした。これは、1868 年 9 月 29 日の 2 番目のベルダン プライマー特許 (米国特許 82,587)に記載されています。ベルダン プライマーは、今日に至るまで機能的に基本的に同じままです。

ベルダンプライマーは、キャップロックシステムで使用されるキャップに似ており、圧力に敏感な爆薬が入った小さな金属カップです。現代のベルダンプライマーは、ベルダンタイプの薬莢の「プライマーポケット」に押し込まれ、薬莢の底部よりわずかに下まで収まります。プライマーポケットの内側には、カップの中央に接する小さな突起「アンビル」があり、通常、アンビルの両側に 2 つ (またはそれ以上) の小さな穴があり、プライマーの閃光が薬莢の内部に届きます。ベルダン薬莢は再利用できます。ただし、そのプロセスはかなり複雑です。使用済みのプライマーは、通常、油圧、ピンセット、またはレバーを使用して底部からプライマーを引き出すことによって取り外す必要があります。新しいプライマーをアンビルに慎重に置き、次に火薬と弾丸を追加します。

1880年代から1940年代にかけて、多くの小規模なヨーロッパの軍隊は経済的な理由から弾薬の再装填を行っており、そのためにオーストリア式、または1902年にウィーンのジョージ・ロス工場にちなんで特許を取得したシステム^[12]を採用したが、このシステムは1880年代前半から中頃には知られていたもので、金床の中央に1つの火孔がある。

一方、イギリスのウーリッジにある王立兵器廠のエドワード・ムニエ・ボクサー大佐は、薬莢の雷管の設計に取り組んでおり、1866年10月13日にイギリスで特許を取得し、その後1869年6月29日に米国特許91,818号として米国特許を取得した。

ボクサープライマーはベルダンプライマーと似ていますが、アンビルの位置という大きな違いがあります。ボクサープライマーでは、アンビルは独立したあぶみ部品で、プライマーカップ内に逆さまに配置されており、撃針がカップをへこませて圧力に敏感な点火化合物を押しつぶすときの衝撃に対して十分な抵抗力を提供します。ケースヘッドのプライマーポケットには、中央に1つのフラッシュホールがあります。この配置は薬莢の性能にほとんどまたはまったく影響しませんが、ケースの開口部からフラッシュホールに押し込まれた中央の1本のロッドにより、2ピースのプライマーがプライマーカップから排出されるため、発射されたプライマーを再装填のために大幅に取り外しやすくなります。次に、アンビルを含む新しいプライマーを、再装填プレスまたは手工具を使用してケースに押し込みます。ボクサープライミングは、米国製の民間工場弾薬では普遍的です。

ボクサー式プライム弾は、プライマーが圧力感応化合物に加えて 2 つの部分に分かれているため、製造がやや複雑ですが、自動化された機械で数億個単位の複雑なプライマーを生産することで、実際的な問題はなくなりました。また、プライマーには製造プロセス中に 1 つの追加ステップが必要ですが、薬莢は製造、使用、再装填が簡単です。

初期のプライマーは、さまざまな寸法と性能で製造されていました。弾薬メーカーにとって規模の経済が有利な標準化が進んでいます。米国市場向けのボクサー プライマーは、用途に応じてさまざまなサイズがあります。プライマーの種類とサイズは次のとおりです。

• 直径 0.175 インチ (4.45 mm) の小型ピストル用プライマーと、より厚いまたはより強度の高い金属カップの小型ライフルバージョンは、撃針の衝撃が強い武器で高圧装填する際に使用します。
• ショットガンの弾丸と現代の直列型前装式小銃用の直径 0.209 インチ (5.31 mm) のプライマー。テーパー状のフランジ付き真鍮カップ内に工場で組み立てられたボクサー型プライマーを使用しています。
• 0.210インチ（5.33 mm）の直径を持つ大型ライフルプライマーと、より薄いまたは柔らかい金属カップの大型ピストルバージョンがあり、軽い撃針衝撃を持つ武器で低圧装填で使用する。大型ライフルプライマーは、大型ピストルプライマーよりも0.008インチ高い。^{[13] [14]}
• 直径0.315インチ（8.00 mm）の.50 BMGプライマー。.50ブローニング機関銃の弾薬とその派生品に使用される。

使用例:

• .38スペシャル、小型拳銃規格
• .357マグナム、小型ピストルマグナム
• .45コルト、大型拳銃規格
• .50アクションエクスプレス、大型ピストルマグナム
• .223 レミントン、小型ライフルの標準
• .357 レミントン マキシマム、小型ライフル マグナム
• .308 ウィンチェスター、大型ライフルの標準
• .338 ラプア マグナム、大型ライフル マグナム

プライマーのサイズは薬莢のプライマーポケットに基づいており、標準タイプは大径または小径で利用できます。プライマーの爆発性充填量は、薬莢の設計に必要な点火エネルギーの量に基づいています。標準プライマーは、より少量の充填量または燃焼の速い火薬に使用され、マグナムプライマーは、大きな薬莢や重い充填量で使用される、より大量の充填量または燃焼の遅い火薬に使用されます。ライフル、ラージ、マグナムのプライマーは、より高温で強力かつ/またはより長持ちする炎を供給することで、火薬に伝達される点火エネルギーを増加させます。ピストル薬莢は現代のライフル薬莢よりも小さいことが多いため、ライフルよりも少ないプライマー炎で済む場合があります。ピストルとライフルのプライマーの物理的な違いは、プライマーのケースの厚さです。ピストルの薬莢は通常、ほとんどのライフルよりも低い圧力レベルで作動するため、その雷管はより薄く、より柔らかく、そして点火しやすい。一方、ライフルの雷管はより厚く、より強く、撃針からのより強い衝撃を必要とする。 [ ^15]ピストルとライフル という名前にもかかわらず、使用される雷管は銃器ではなく薬莢によって決まる。.221 ファイアボールや.454 カサルなどの高圧ピストル弾はライフル用プライマーを使用するが、.32 ACP、.380 ACP、9mm パラベラム、.38 スペシャル、.357 マグナム、.44 マグナム、.45 ACP などの低圧ピストル弾とリボルバー弾、およびレバーアクションライフルでも使用される .32-20、.44-40、.45 コルトなどの従来のリボルバー弾には、依然としてピストル用プライマーが装填されている。ただし、ライフル専用に使用されるほぼすべての弾薬は、ライフル用プライマーを使用する。注目すべき例外には、それぞれ大型ピストル標準プライマーと大型ピストルマグナムプライマーを使用する.458 SOCOMと.50 ベオウルフがある。

現代の散弾銃の弾丸はすべて(特殊な .22 口径のリムファイア「スネーク ロード」またはバードショットカートリッジを除く) センターファイアです。これらの弾丸は、ボクサー システムに基づく大型の特殊な散弾銃プライマーを使用します。このプライマーにはアンビルが含まれており、このアンビルに対して主爆薬が撃針とプライマー カップの変形によって圧縮されます。

散弾銃のプライマーは、現代の黒色火薬銃の雷管点火システムの代替品としても使用されており、6mmピペットのように実際の薬莢として使用される場合もあります。 ^[16]

プライマー作動式またはピストンプライマーカートリッジは、空のカートリッジ内に推進剤を封じ込めるために空包の形のプライマーを使用するか、または場合によってはボルトのロックを解除して武器を操作するためのピストンとして使用されます。このタイプの弾丸はめったに使用されず、主にスポッティングライフルに使用されています。^{[17] [18] [19] [20]}

プライマーの製造と挿入は、小火器弾薬製造の最も危険な部分です。敏感なプライマー化合物は、有名な英国のエリー弾薬会社の創設者を含む多くの命を奪ってきました。現代の商業的な操作では、オペレーターと製造装置の間に保護シールドが使用されています。^[21]

初期の雷管には、19世紀の雷管で使用されていたものと同じ水銀雷管が使用されていた。 黒色火薬は、分解時に放出される高温の水銀によって効果的に点火できた。水銀雷管の欠点は、無煙火薬の装填で明らかになった。水銀雷管は保管中に徐々に分解し、残りのエネルギーが確実な点火に不十分になった。^[22] 黒色火薬は静電気放電のような少ないエネルギーでも点火できるため、経年変化による点火エネルギーの低下は黒色火薬装填の問題とは認識されていなかった。無煙火薬は、点火により多くの熱エネルギーを必要とすることが多かった。^[23]古い雷管に残った起爆剤が飛び散るため、 不発や懸命の火災がよく発生した。起爆剤が撃針の落下に反応しなかったり、火薬に点火する前に消えたりすると、不発となる。ハング ファイアとは、撃針が落ちてから銃が発射されるまでの間に、知覚できるほどの遅延が生じることです。極端な場合、遅延は不発と解釈されるほどで、アクションが開かれたり、銃が不適切な方向を向いているときに、薬莢が発射される可能性があります。

白熱粒子は、主爆薬ガスが火薬粒子を加熱した後、無煙火薬に点火するのに最も効果的であることがわかった。砲弾には、雷管で点火される少量の黒色火薬が含まれることが多く、白熱炭酸カリウムは無煙火薬を通して火を広げる。 ^[24] 塩素酸カリウムは雷管水銀の起爆混合物に添加され、白熱塩化カリウムは小火器の薬莢で同様の効果を発揮する。

雷酸水銀を含むプライマー混合物は、発射後に銃身と空の薬莢に金属水銀を残す。水銀は、黒色火薬を装填した際の煙の汚れの中に大部分が吸収された。無煙火薬を装填した真鍮の薬莢の内側は水銀で覆われ、無煙火薬の装填による高圧により水銀は真鍮結晶の粒界に押し込まれ、そこで亜鉛と銅の 合金を形成して薬莢が弱くなり、再装填に適さなくなった。アメリカ陸軍は、 1898年に水銀プライマー混合物の使用を中止し、平時に発射済みの薬莢を兵器庫で再装填できるようにした。^[25] フランクフォード兵器廠のFA-70プライマーは、塩素酸カリウムの感度を高めるためにチオシアン酸鉛(II)の酸化剤として塩素酸カリウムを使用し、研磨剤として三硫化アンチモンを微量のトリニトロトルエンとともに使用した。 [ ^26]これらの腐食性のプライマーは、薬莢を発射した後に銃身内に塩化カリウム塩の残留物を残します。これらの吸湿性の塩の結晶は湿気の多い大気中の水分を保持し、錆びの原因となります。^[27] これらの腐食性のプライマーは、発射後に銃身とアクションを慎重に清掃しないと、銃に重大な損傷を与える可能性があります。

民間の弾薬メーカーは1920年代に非腐食性のプライマーを提供し始めましたが、ほとんどの軍用弾薬は信頼性が確立された腐食性のプライマー混合物を使用し続けました。^{[ 28]} さまざまなメーカーが使用したさまざまな独自のプライマー配合は、米国が7.62×51mm NATO弾薬の生産用の非腐食性プライマーの軍事仕様を発行するまで、かなり異なる発火特性を生み出しました。ピカティニー兵器廠で開発されたPA-101プライマーは、約50％のスチフニン酸鉛と、少量の硝酸バリウム、三硫化アンチモン、粉末アルミニウム、テトラジン化合物を使用していました。^[26] ほとんどの米国のメーカーは、ボクサープライマーの民間生産にPA-101軍事規格を採用しました。^[30] メーカーはその後、標準的な歩兵兵器に必要な量よりも大幅に大きい火薬容量を備えた、民間の長距離または大型動物用カートリッジの均一な発火のためのより強力なマグナムプライマーを提供しました。

プライマーに使用されるその他の爆薬には、アジ化鉛、過塩素酸カリウム、ジアゾジニトロフェノール(DDNP) などがあります。1990 年代後半に市場に登場した新しい製品は、鉛フリーのプライマー (緑の箇条書きを参照) で、古いプライマーに含まれる鉛やその他の重金属化合物に関する懸念に対処しています。重金属は、量は少ないものの、非常に細かいすすの形で放出されます。一部の屋内射撃場では、毒性があるため、重金属を含むプライマーを禁止する方向に動いています。鉛フリーのプライマーは、もともと感度が低く、湿気に敏感で、通常の非腐食性プライマーよりも保存期間が短かったです。^[要出典] 鉛フリーのプライマーは、導入されて以来、初期の鉛フリープライマーと比較して性能が向上しています。^[31] 米国防総省が実施した鉛フリープライマーと鉛ベースのプライマーを比較するテスト（約2006年）では、7.62×51mm弾で使用した場合、2種類のプライマーの信頼性に（当時）大きな違いがあることが明らかになりました。これらのテストでは、鉛フリープライマーは鉛ベースのプライマーほど信頼性が高くないことが証明されました。鉛フリープライマーは、最大爆風圧に関しては性能が悪く、その結果、点火が悪くなりました。プライマーの信頼性が最も重要であるため、非腐食性の代替品の人気は依然として低いです。ほとんどの鉛フリープライマーは、ロシア（MUrom？）または韓国（PMC）から供給されています。^[要出典]

ヨーロッパや東側の軍用弾薬や余剰弾薬では、腐食性またはわずかに腐食性のあるベルダンプライマーがよく使用されています。これは、過酷な状況でも確実に機能し、現在使用されている非腐食性タイプのプライマーよりも長い保存寿命があるためです。現代のボクサープライマーは、ほとんどの場合、非腐食性で非水銀です。プライマーの種類に基づいて腐食性または非腐食性の特性を判断するには、腐食性弾薬の生産の最終ヘッドスタンプの日付を考慮する必要があります。 ^[32]

• .45 ACP : FA 54、FCC 53、RA 52、TW 53、WCC 52、WRA 54
• .30-06 スプリングフィールド: FA 56、LC 52、RA 51、SL 52、TW 52、WCC 51、WRA 54
• 注57 ^[33]

• ヒール弾
• リベートリムカートリッジのリスト

• ALGC の ME Podany 著「Corrosive Primer Redux」。カートリッジのヘッドスタンプに基づいて USGI の腐食性弾薬と非腐食性弾薬を識別するためのより詳しい情報が含まれています。この記事は、The American Rifleman の「Beginners Digest: Nonmercuric, Noncorrosive Primers」(1961 年 1 月、34 ～ 36 ページ) を参照しています。