ガス作動式リロード

ガス作動は、ロックされた銃尾、自動装填式の 銃器を作動させるためのエネルギーを供給するために使用される作動システムです。ガス作動では、発射される薬莢からの高圧ガスの一部が、使用済みの薬莢を処分し、新しい薬莢をチャンバーに挿入する機構に動力を供給するために使用されます。ガスからのエネルギーは、銃身のポートまたは銃口のトラップを介して利用されます。この高圧ガスはピストンヘッドなどの表面に衝突し、アクションのロック解除、使用済みの薬莢の抽出、排出、ハンマーまたはストライカーのコッキング、新しい薬莢のチャンバーへの装填、およびアクションのロックの動作を提供します。

ガスピストンを単発の後装式ライフル銃に使用したという最初の言及は、1856年にドイツ人のエドワード・リンドナーによってなされ、彼は米国と英国でこの発明の特許を取得しました。^[1] 1866年、英国人のウィリアム・カーティスがガス作動式連発ライフル銃に関する最初の特許を申請しましたが、その後そのアイデアをさらに発展させることはできませんでした。^[2] 1883年から1885年の間に、ハイラム・マキシムはブローバック、反動、ガス作動に関するいくつかの特許を申請しました。マキシムの最初のガス作動特許の1年後の1885年、1年前にストレートブローバック作動のライフル銃とピストルの特許を取得していたリチャード・ポールソンという英国の発明家が、やはりマキシムの最初のブローバック特許の1年後に、ガスピストン作動のライフル銃とピストルの特許を取得し、スライド、回転、または落下ボルトで使用できると主張しました。彼は1886年にガス作動式リボルバーの特許も取得している。ポールソンは特許申請後すぐに自分のライフルのモデルを製作し、フランスで試作した。^[3]さらに、銃器史家のAWFテイラーソンによると、彼の特許取得済みのリボルバーはおそらく実用可能だったという。^[4] 1887年、ヘンリー・ピッチャーというアメリカ人発明家が、手動式マガジンライフルならどれにも応用できると主張して、ガス作動変換システムの特許を取得した。^[5] 1890年、彼は独自のガス作動式ライフルの特許を取得し、米国政府による試験に提出したが、性能が悪く、民間市場向けに商業的に提供されたにもかかわらず、最終的には採用されなかった。^[6] 1880年代には、フランスのクレア兄弟がガスピストン作動式ライフルとピストルを開発し、フランスの特許を取得して1888年にフランス軍による試験用に試作品を提出したが、発明の正確な日付は不明である。彼らは1890年代初頭に半自動散弾銃も生産した。^{[7] [8]} 1889年、オーストリア・ハンガリー帝国のアドルフ・オドコレク・フォン・ウーイェズドが、初の成功したガス作動式機関銃の特許を申請した。^[9]

現在のガス システムのほとんどは、何らかのピストンを採用しています。ピストンの表面は、銃身のポートまたは銃口のトラップからの燃焼ガスによって作動します。ブラウニングの「フラッパー」プロトタイプ、バン ライフル、ガランド ライフルなどの初期の銃では、銃口またはその近くから比較的低圧のガスが使用されていました。これと、より大きな作動部品との組み合わせにより、機構にかかる負担が軽減されました。銃器を簡素化して軽量化するには、チャンバーの近くからガスを使用する必要がありました。この高圧ガスは、何らかの方法で制御しない限り、銃器を破壊するのに十分な力を持っています。ほとんどのガス作動式銃器は、ガス ポートのサイズ、作動部品の質量、およびスプリング圧力を調整して機能します。エネルギーを制御するために、他のいくつかの方法が採用されています。M1カービンには、非常に短いピストン、つまり「タペット」が組み込まれています。この動きは、肩のくぼみによって厳密に制限されます。このメカニズムにより、銃身から取り出されるガスの量が本質的に制限されます。 M14ライフルとM60 GPMGは、ピストンが短い距離を移動した後、ホワイト膨張遮断システムを使用してシリンダーへのガスの流入を止めます（遮断します）。^[10]しかし、ほとんどのシステムでは、余分なガスをスロット、穴、またはポートから大気中に排出します。

ガストラップ システムでは、銃口から出る燃焼ガスを「トラップ」します。このガスは表面に衝突し、エネルギーを運動に変換します。この運動が銃の動作を循環させます。結果として生じる運動は銃口に向かって前方に向うため、これをボルトの操作に必要な後方運動に変換する何らかの機械システムが必要です。これにより、メカニズムの複雑さと重量が増し、トラップを配置すると武器が長くなり、メカニズムに汚れが入りやすくなります。これらの欠点にもかかわらず、比較的低圧のガスを使用し、銃身に穴を開ける必要がないため、初期の設計では魅力的でした。このシステムは、現代の武器では使用されなくなりました。

ハイラム・マキシムは1884年に米国特許319,596号に記載されているマズルカップシステムの特許を取得しましたが、この銃器が実際に試作されたかどうかは不明です。ジョン・ブローニングは、米国特許471,782号に記載されている最初期の試作ガス作動式銃器で、銃口に閉じ込められたガスを使用して「フラッパー」を操作し、この設計のわずかなバリエーションをM1895コルト・ブローニング機関銃「ポテトディガー」に使用しました。デンマークのバンライフルは、銃口ガスによって前方に吹き飛ばされたマズルカップを使用して、トランスファーバーとてこを介してアクションを操作しました。他のガストラップライフルには、初期生産のM1ガーランドとドイツのゲヴェール41 （ワルサーとモーゼルの両方のモデル）がありました。

アメリカ政府とドイツ政府はどちらも、銃身に穴を開けなくても銃を作動させるという要件を課していました。両政府は最初に武器を採用しましたが、後にその概念を放棄しました。初期のほとんどの米国製 M1 ガーランド ライフルはロングストローク ガス ピストンに改造されたため、現存するガス トラップ ライフルはコレクター市場で価値の高いものとなっています。

1980年代にソ連のTsKIB SOOの設計者アレクサンダー・アドフは、ガスエンジンが銃身に与える影響を減らして精度を上げるために、銃口からガスを迂回させるチューブを標準的なロングストロークシステム（下記参照）にするというコンセプトを改良したが、彼の狙撃銃はソ連の崩壊により採用されなかった。^[11]

ロングストロークシステムでは、ピストンはボルトグループに機械的に固定されており、動作サイクル全体にわたって移動する。このシステムは、ブレン軽機関銃、AK-47、タボール、FNミニミ、FN MAG、FN FNC、M1ガーランドなどの武器に使用されている。ロングストロークシステムの主な利点は、ピストンロッドの質量がボルトキャリアの運動量を増加させ、より確実な抽出、排出、チャンバーへの装填、およびロックを可能にすることである。このシステムの主な欠点は、動作サイクル中に質量の中心が変化すること、ボルトキャリアの移動の最初と最後の突然の停止、およびボルトを押し戻すための支点として銃身を使用することなど、いくつかの要因により照準点が乱れることである。また、可動部品の質量が大きいため、システムを動作させるのにより多くのガスが必要となり、その結果、より大きな動作部品が必要となる。

ショートストロークまたはタペットシステムでは、ピストンはボルトグループとは別に移動する。M1カービンのようにボルトグループの部品を直接押す^{[12]ことも、}アーマライトAR-18やSKSのようにコネクティングロッドまたはアセンブリを介して動作することもある。いずれの場合も、エネルギーは短く急激な押し込みで伝達され、ガスピストンの動きが停止し、ボルトキャリアアセンブリは運動エネルギーによって動作サイクルを継続できる。これには、ロングストロークピストンと比較して反動部品の総質量が低減するという利点がある。これにより、ボルトキャリアの移動の両端で停止させる必要のある質量が少なくなるため、武器の制御が向上し、高温の燃焼ガスが内部に押し込まれるのを防ぎ、レシーバー内の火薬残留物を除去できるため、信頼性が大幅に向上し、長時間の超高速発射やサプレッサー射撃による故障の発生が減少することで、武器部品の寿命が延びる。ショートストローク オペレーティング システムは、ストーナー内部ガス ピストン オペレーティング システムの欠点を補うために、AR-15ファミリーの武器の代替品または改造品として、軍用市場 ( HK416 系統、LMT MARS ) と民間市場の両方で利用可能です。

これは、ショートストローク ガス ピストンと M1 ガーランド タイプのロングストローク ガス ピストン システムの中間です。動作は、通常のショートストローク ピストンと似ています。これは、これも、銃身のガス ブロックに載るヘッドにインピンジメント キャビティを備えたオープン ガス ピストンを使用しているためです。ただし、M1 ガーランドで使用されているロングストローク ガス ピストン システムと同様に、ピストン アセンブリは操作ロッドと統合されており、ボルト グループとともに動きます。

このシステムの注意点は、AK-47、Tavor、FN FNCなどのライフルで使用されている現代のロングストロークガスピストンシステムよりも移動質量が重いことです。したがって、このシステムを使用する銃器は、同等の現代のロングストロークガスピストンシステムよりも反動が大きく感じられます。

ボルトはロックされておらず、他のブローバック式の設計と同様に、膨張する推進ガスによって後方に押し出されます。ただし、推進ガスは銃身からピストン付きのシリンダーに排出され、ボルトの開放を遅らせます。この方式は、フォルクスシュトルムゲヴェーア 1-5ライフル、ヘッケラー&コッホ P7、シュタイアー GB、ワルサー CCPピストルで使用されています。

比較的高価な弾丸を大量に消費することを避けるため、アメリカ陸軍を含む多くの軍隊は、19世紀後半から20世紀前半にかけて、より安価なサブ口径の弾薬を使用して機関銃の乗組員を訓練した。これを行うには、 .30-06弾を使用するように設計された銃器を操作するために、安価な.22 LR弾薬が必要だった。デビッド・マーシャル・ウィリアムズは、燃焼ガスがフローティングチャンバーの前面に直接衝突するガスピストンとして機能する別のフローティングチャンバーを使用する方法を発明した。 ^{[13] .45口径}M1911ピストル用の .22口径コルトサービスエースコンバージョンキットもウィリアムズのシステムを使用しており、これにより、強化されていないブローバックメカニズムで動作する他のコンバージョンよりもはるかに重いスライドが可能になり、コンバージョンされたピストルでの訓練が現実的になります。フローティングチャンバーは、重いスライドを操作するための追加の力を提供し、フルパワーカートリッジと同様の反動レベルを感じさせます。 ^[14]

直接衝突（DI）方式の作動方法では、ガスが銃身の途中からチューブを通ってライフルの動作部分に放出され、そこでガスがボルトキャリアに直接衝突します。これにより、よりシンプルで軽量なメカニズムが実現します。このシステムを使用する銃器には、1940年のフランスのMAS-40、1942年のスウェーデンのAg m/42などがあります。アメリカのM16、M4、およびAR-15スタイルのライフルのストーナーガスシステムは、このシステムの修正バージョンを使用しており、ガスチューブがボルトキャリアにガスを送り、ボルトに衝突します。ボルトはライフルを循環させるピストンとして機能します。主な利点の1つは、可動部品が銃身の軸と一直線上に配置されているため、照準がそれほど乱されないことです。これは、全自動メカニズムに特に利点をもたらします。欠点は、高温の推進ガス（およびそれに伴う汚れ）がアクションパーツに直接吹き込まれることです。^[15] 直接衝突動作は、発射時にレシーバーに蓄積される熱量を増加させ、潤滑剤が燃え尽きて覆われる可能性がある。ボルト、エキストラクター、エジェクター、ピン、スプリングも同じ高温ガスによって加熱される。これらの要因が組み合わさって、これらの部品の耐用年数、信頼性、平均故障間隔が短縮される。^[16]

サイクリングを助ける以外にも、排気ガスにはいくつかの用途があることがわかっています。

マズルブースター

フランスのショーシャ、ドイツのMG 34およびMG 42機関銃、イギリスのヴィッカース機関銃、およびその他の反動式銃器は、反動によって提供されるエネルギーを「ブースト」するための追加エネルギーを供給するために、ガス トラップ スタイルのメカニズムを使用しています。この「ブースト」により、発射速度が向上し、操作の信頼性が向上します。これは「ガス アシスト」とも呼ばれ、一部の空砲アダプターにも使用されています。

ガスの放出

アウグスト・シューラーが特許を取得したリフォーム・ピストルは、垂直に並んだ銃身が特徴で、発砲するたびに銃身が上方に進み、薬室が露出します。下側の銃身が発砲すると、銃身間のガス穴が空の銃身を加圧し、薬莢を後方に排出します。撃鉄の延長された突起により、使用済みの薬莢が射撃者の顔面に当たるのを防ぎます。最後の薬莢は手動で取り出す必要がありました。

• 遅れた反動
• 反動操作
• ブローバック作戦
• 前進する