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現代のアーチェリーでは、コンパウンドボウは、通常はケーブルと滑車によるレバー機構を使用してリムを曲げる弓です。 [ 1 ]コンパウンドボウは、1966年にミズーリ州ノースカンザスシティのホレス・ウィルバー・アレンによって初めて開発され、1969年に米国特許が付与されました。[ 2 ]コンパウンドボウは、的当て練習や狩猟で広く使用されています。
コンパウンドボウは通常、アルミニウムやカーボンファイバーなどの人工素材で作られています。[ 3 ] [ 4 ]
滑車とカムのシステムにより、ユーザーは機械的な利点を得ることができ、そのためコンパウンドボウのリムはリカーブボウやロングボウのリムよりもはるかに剛性が高くなっています。この剛性の高さにより、リムの動きで消費されるエネルギーが少なくなるため、コンパウンドボウは従来の弓よりもエネルギー効率に優れています。また、剛性が高く高度な構造になっているため、温度や湿度の変化に対する弓の感度が低下し、精度も向上します。
20世紀初頭の文献では、複合弓が発明される以前は、複合弓は「複合」と表現されていた。[ 5 ]
コンパウンドボウは、1966年にミズーリ州ノースカンザスシティのホレス・ウィルバー・アレンによって初めて開発され、1969年に米国特許が付与されました。[ 6 ]
弓の中央にある、他の部品（リム、照準器、スタビライザー、矢筒など）を取り付けるためのマウント部分はライザーと呼ばれます。ライザーは可能な限り剛性が高くなるように設計されています。コンパウンドボウの中央ライザーは通常、アルミニウム、マグネシウム合金、またはカーボンファイバーで作られており、多くは7075アルミニウム合金で作られています。
弓のリムはグラスファイバーをベースとした複合材料、または場合によっては木材で作られており、高い引張力と圧縮力に耐えることができます。弓の運動エネルギーはリムに蓄えられ、滑車やケーブルにはエネルギーは蓄えられません。大人用コンパウンドボウの引張力は40～80ポンド（18～36kg ）で、矢の速度は毎秒250～370フィート（76～113m /s）になります。
最も一般的な構成では、各リムの端にカムまたはホイールがあります。カムの形状は、弓の設計によって多少異なる場合があります。カムを使用してリムにエネルギーを蓄える概念はいくつかあり、これらはすべてボウエキセントリックと呼ばれるカテゴリに分類されます。最も一般的なボウエキセントリックの 4 つのタイプは、シングルカム、ハイブリッドカム、デュアルカム、バイナリーカムです。[ 7 ]ただし、クワッドカムやヒンジなど、あまり一般的ではない設計もあります。カムは、多くの場合、「レットオフ」定格を使用して説明されます。カムが回転すると、弓を所定の位置に保持するために必要な力はピークに達し、弓が最大伸長 (「壁」と呼ばれる位置) に近づくにつれて減少します。ドロー中に遭遇する最大力と弓を完全に伸長した状態で保持するために必要な力とのパーセント差が「レットオフ」です。この値は、最近設計されたコンパウンドボウでは一般的にピーク重量の65%から80%の間ですが、古いコンパウンドボウの中にはレットオフが50%しかないものもあり、最近の設計ではレットオフが90%を超えるものもあります。[ 8 ]
弦を引くとカムが回転し、リムを圧縮する力を加えます。最初は射手はカムの「短い」側を握っており、てこの原理が機械的に不利な状態です。そのため、大きなエネルギー入力が必要になります。ほぼ完全に引き絞られた状態になると、カムは最大限に回転し、射手は機械的に有利な状態になり、リムを曲げた状態に保つために弦に加える力は最小限で済みます。これが「レットオフ」と呼ばれるものです。保持重量が軽くなることで、射手は弓を完全に引き絞った状態に保ち、照準を合わせる時間を十分に確保できます。このレットオフにより、射手は他の弓よりもはるかに高い最大引張重量を持つコンパウンドボウを正確に射ることができます（下記参照）。
しかし、中には引き力が弱く、レットオフ機能がなく、最大引き尺が若い射手のほとんどが届かないほど長く設定されている、若者向けのコンパウンドボウも存在します。これにより、引き尺は射手の好みのアンカーポイントによって決まるため、実質的にリカーブボウと非常によく似た機能を発揮します。そのため、射手ごとに弓の引き尺を調整したり、異なる射手用に別の弓を使用したり（あるいは射手の成長に合わせて弓を交換したり）する必要がなくなります。このタイプの弓の一例として、米国全国学校アーチェリープログラムの標準装備となっているジェネシスが挙げられます。
コンパウンドボウの弦とケーブルは通常、高弾性ポリエチレン製で、高い引張強度と最小限の伸縮性を持つように設計されており、弓が矢にエネルギーをできるだけ効率的かつ耐久性高く伝達できるようになっています。初期のコンパウンドボウでは、ケーブルはプラスチックコーティングされた鋼鉄製であることが多かったのです。
カムシステム（「偏心カム」とも呼ばれる）の機能は、ドローサイクル全体を通してエネルギー蓄積を最大化し、サイクルの終わりにレットオフ（フルドロー時の保持重量の減少）を提供することです。従来のリカーブボウは、非常に直線的なドロー重量曲線を持っています。つまり、弓を後ろに引くにつれて、ドロー力は1インチ引くごとに重くなり（フルドロー時に最も重くなります）、そのため、ドローの前半ではエネルギーの蓄積は少なく、ドロー重量が最も重くなる終盤でエネルギーがはるかに多く蓄積されます。コンパウンドボウは異なる重量プロファイルで動作し、ドローの最初の数インチで最大重量に達し、カムが「レットオフ」して保持重量が減少するサイクルの終わりまで、より平坦で一定の状態を維持します。ドロー全体を通して最大重量を操作すること（てこの原理と機械的利点を変化させるカムの楕円形状によって実現される）が、コンパウンドボウが同等の最大重量のリカーブボウやロングボウよりも多くのエネルギーを蓄積し、より速く発射できる理由です。カムの設計は、矢の加速を直接制御します。 「ソフトカム」と呼ばれるものは、「ハードカム」よりも矢を緩やかに加速させます。初心者アーチャーは通常ソフトカムを使用しますが、上級アーチャーはスピードを上げるためにハードカムを使用することを選択する場合があります。弓には、ソフトからハードまで幅広い範囲のさまざまなカムが用意されています。一部のプーリーシステムでは、2 つの同一のカムの代わりに、弓の下部に 1 つのカム、弓の上部に丸いアイドラーホイールを使用します。この設計では、別の制御ケーブルは不要で、代わりに弓の下部のカムから始まり、上部のホイールを通り、下部のカムに戻る 1 つの長い弦を使用します。その後、別のバス ケーブルが下部のカムを上部のリムに接続します。
コンパウンドボウを引くと、ロングボウやリカーブボウのように弓弦の方向にリムが曲がるのではなく、ケーブルによってリム同士が引き寄せられます。この違いにより、現代のコンパウンドボウはリムを角度をつけずに水平に近い状態にすることができます。水平、つまり「平行」なリム構造は、矢を放った際に射手が感じる反動と振動を最小限に抑えます。これは、上側のリムにかかる上向きの力と下側のリムにかかる下向きの力が互いに打ち消し合うためです。
滑車システムには通常、ドローストップとして機能するゴムで覆われたブロックが含まれています。これらは、射手が引きをする際に支えとなるしっかりとした「壁」を提供します。これらのドローストップは、射手の最適なドローレングスに合わせて調整することができ、射手が安定したアンカーポイントと、毎回の射撃で矢に伝わる一定の力量を実現し、精度をさらに向上させるのに役立ちます。[ 9 ]
コンパウンドボウの射手は、弦を保持・解放するために機械式のリリースエイドを使用することがよくあります。これは、矢を取り付けるノッキングポイント付近の弓弦に取り付けられ、射手はトリガーを引くか、わずかに張力を上げることで弦を解放できます。リリースエイドを使用すると、指で弦を解放する場合よりも安定したリリースが可能になります。これは、指で直接弦を解放すると避けられない矢の振動を最小限に抑えるためです。指だけでコンパウンドボウを引くと、弓弦にトルクがかかり、カムから外れてしまう可能性が高くなります。これを避けるために、機械式のリリースエイドの使用が必要となる場合が多いのです。
可動部品の数が比較的多いため、追加のメンテナンスが必要となり、故障の可能性のある箇所も増える。また、蓄積および放出されるエネルギー量が多いため、空撃ちをするとコンパウンドボウが損傷または破壊される可能性が高くなる。
従来の弓とは異なり、ドローレングスやレットオフの調整、弦やケーブルの交換には、弓プレスと呼ばれる専用工具が必要となることが多い。弓プレスは、リムを圧縮してケーブルや弦の張力を緩めるために使用される。
コンパウンドボウは、一般的にリカーブボウやロングボウよりも重い。リカーブボウに比べてコンパウンドボウの保持重量が比較的軽いため、射手がフルドローした際の射撃フォームの欠陥に対してより敏感になる。特に、射手が弓を垂直軸を中心にねじりやすく、左右のずれが生じやすくなる。また、弓を引っ張ったり、急にリリースしたりすると、より大きな影響が出る可能性がある。
コンパウンドボウで使用する矢は、リカーブボウで使用する矢と大きくは異なりません。一般的には、アルミニウム合金、カーボンファイバー、または両方の素材の複合材です。木製の矢は壊れやすいため、コンパウンドボウではあまり使用されません。現在使用されている矢のほとんどはカーボンファイバー製です。リカーブボウとコンパウンドボウの矢に関する重要な違いは、矢のスパインです。コンパウンドボウと、センターショットカットアウェイライザーを備えたターゲットリカーブボウは、スパインの選択に関して非常に寛容です。現代のコンパウンドボウは、同等のドローレングスとドローウェイトのリカーブボウよりも、通常、かなり硬い矢を備えています。センターショットライザーのもう1つの利点は、射撃中に矢がライザーの周りを（ほとんど、またはまったく）曲がる必要がないことです。微調整は、矢の長さや先端の重量を変更するのではなく、アローレストまたは弦のノックポイントを調整することによって行うことができます。
メーカーは、射手のさまざまなスタイル、好み、身体的特徴に合わせて、異なる引きの強さや長さに対応するため、同じモデルの矢柄でも、重量、硬さ（スパイン）、長さが異なる矢柄を製造しています。
矢の硬さ（スパイン）は、特定の弓から正確に射る矢を見つける上で重要なパラメータであり（アーチャーのパラドックスを参照）、スパインは矢の構造と長さの両方によって変化する。
もう一つ重要な考慮事項は、IBO（国際弓猟機構）が安全バッファーとして、少なくとも1ポンドあたり5グレイン（1キログラムあたり0.71グラム）の引張重量を推奨していることです。これは、 60ポンド（27キログラム）の引張重量の弓には、少なくとも300グレイン（19グラム）の先端付き矢が必要であることを意味します。このガイドラインよりも軽い矢を射ると、空撃ちによって引き起こされるのと同様の弓の損傷のリスクがあり、その結果、射手や近くに立っている人に怪我を負わせる可能性があります。軽すぎる矢を射ると、ほとんどのメーカー保証も無効になります。 [ 10 ]
AMO（アーチェリー製造業者および販売業者組織、現在はアーチェリー貿易協会として知られる団体の旧称）の標準ドローレングスは、フルドロー時の弦からグリップの最下点までの距離に1.75インチ（4.4cm ）を加えたものです。[ 11 ]ドロー力は、ピークドローに近づくと、多かれ少なかれ急速に増加し、また多かれ少なかれ急速に低下するため、同じピークドロー力の弓でも、蓄えられるエネルギーの量は異なります。ノルベルト・ムラニーは、蓄えられたエネルギーとピークドロー力の比率（SE/PDF）を定義しました。これは通常、 1ポンド力あたり約1フィートポンド（1キログラム力あたり3ジュール）ですが、 1.4フィートポンド/ポンド（4.2J /kgf）に達することもあります。
弓の効率も様々です。通常、蓄積されたエネルギーの 70 ～ 85% が矢に伝達されます。この蓄積されたエネルギーは位置エネルギーと呼ばれます。矢に伝達されると、運動エネルギーと呼ばれます。SE/PDF と効率の積は、パワーファクターと呼ばれます。この量の測定基準は 2 つあります。ATA と IBO スピードです。ATA は、最大引張重量70 ± 0.2 lbf (311.38 ± 0.89 N)、引張長30 ± 0.25 in (76.20 ± 0.64 cm )の弓から発射された350 グレイン (23グラム) の矢の初速度として定義されます。IBO スピードは、引張重量 1 ポンドあたり5 グレイン (0.32 g)の矢の初速度として定義されます。多くのメーカーは、 70 lbf (310 N)のドローウェイトと30インチ (76 cm)のドローレングスを使用して IBO 速度を測定していますが、IBO 規格では、 80 ± 2 lbf (355.9 ± 8.9 N)までのドローウェイトが認められており、ドローレングスは指定されていません。[ 12 ]市販されているほとんどのコンパウンドボウの平均 IBO 速度は、毎秒 310 ～ 320 フィートです。[ 13 ]
ブレースハイトとは、グリップの支点から弦が静止している状態までの距離のことです。一般的に、ブレースハイトが短いほどパワーストロークは大きくなりますが、射手のミスに対する許容度が低くなり、弦が弦に当たった時の衝撃音も大きくなります。
コンパウンドボウは、ターゲット練習や3Dアーチェリー、狩猟で広く使用されています。[ 14 ] [ 15 ]
トーナメントでは、コンパウンドアーチャーの競技規則では、バックサイトとして機能する弓弦内に保持された「ピープサイト」からなる照準システムを備えた弓が許可されていますが、ライザーに取り付けられたフロントサイトは他のクラスで許可されています。 [ 16 ] フロントサイトの中には、異なる距離のターゲットに合わせて拡大および/または調整できるものがあります。一部のサイトには、異なる距離のターゲット用に設定された複数の「ピン」があります。
世界アーチェリー連盟が主催するアーチェリー大会では、コンパウンドアーチャーは拡大レンズやプリズムを組み込んだ弓の照準器を使用することが許可されています。これらの「拡大照準器」は、的面を拡大して得点ゾーンをより鮮明に見ることができるため、射手の照準能力を高めます。さらに、このような照準器には、正確な照準を助けるために、風向や仰角の調整、水平調整装置などの機能が含まれている場合があります。ただし、装備規則を遵守するためには、すべてのコンポーネントが非電気式でなければなりません。[ 17 ]