反動操作

反動操作は、ロック式銃身自動装填式銃器を実装するために使用される操作機構である。反動操作式銃器は、ガス操作やブローバック操作が推進ガスの圧力を使用するのとは対照的に、反動のエネルギーを使用して動作を循環させる。 ^[1]

銃器の装填を補助するために反動が使われたという最も古い記録は、1663年にパーマーというイギリス人が反動か銃身に沿って噴射されるガスのいずれかを使うことを提案した時だと言われることがある。^[2]しかし、最近では誰もこの主張を検証できていない。同じ年に作られた別の自動小銃があるが、その種類と操作方法は不明である。^[3]

反動操作は、1663年に発明されたとすれば、19世紀まで眠っていたであろう。19世紀に多くの発明家が反動操作を特徴とする設計の特許を取得し始めた。これは、一体型の使い捨てカートリッジ（弾丸と発射薬の両方が1つの簡単に交換可能なユニットになっている）により、これらの設計が実現可能になったためである。英国の特許文献で反動操作について言及されている最も古いものは、ジョセフ・ウィットワースが1855年に出願した特許であり、反動を利用してライフルの銃尾を部分的に開き、その後銃尾を手で引き戻すことを提案している。^[4]

この頃、レグルス・ピロンという名のアメリカ人が、限定的な反動操作を使用する銃の特許を英国で取得したとされることがある。彼は1850年代から1860年代にかけて、銃器に関する3つの英国特許を取得していたが、そのすべては、真の反動操作ではなく、当時は目新しい考えではなかった銃器の反動を緩和する手段について言及している。英国の特許文献で次に反動操作について言及しているのは、1862年のアレクサンダー・ブレイクリーによるもので、発射された大砲の反動を利用して砲尾を開くことを明らかにしている。^[5]

第二次シュレースヴィヒ戦争後の1864年、デンマークは発砲の反動を利用して銃を再装填する銃の開発計画を開始したが、実用的なモデルが製造されたのは1888年になってからだった。^[6] 1870年代後半には、スウェーデンのDHフリーバーグ大尉が、フラッパーロックと全自動の反動式機関銃の両方を導入した設計の特許を取得した。^[7]さらに、1875年には、反動でライフルを起こす手段が、特許代理人のフランク・ヴィルトを通して、ドイツ人のオットー・エメリッヒによって特許を取得した。^[8]最終的に、マキシムの1883年の自動反動式機関銃が登場し、自動機関銃の近代化の先駆けとなった。

外部ビデオ
アニメーション ブラウニング オート 5「ワンショットサイクル」、YouTube

銃器の排出物（発射体、推進ガス、詰め物、サボなど）を銃身に沿って移動させるのと同じ力が、銃器の全体または一部を反対方向に移動させます。運動量保存則により、排出物の運動量と反動の運動量が等しくなることが求められます。これらの運動量は次のように計算されます。

噴出物の質量 × 噴出物の速度 = 反動質量 × 反動速度

反動式銃器では、銃身は動作の可動部分です。反動式でない銃器では、一般的に銃器全体が反動します。しかし、反動式銃器では、銃器の一部だけが反動し、別の部分は慣性により地面、船の砲架、銃器を持っている人間などの質量に対して静止しています。動く質量と静止した質量は、動きによって圧縮される反動エネルギーを吸収し、その後膨張して動作サイクルの残りの部分にエネルギーを供給するスプリングによって結合されています。

反動式銃器の動作には最低限の運動量が必要であるため、弾薬はその運動量を供給するのに十分な反動を発生する必要があります。したがって、反動式銃器は、機構が最適化された運動量とほぼ等しい運動量を生み出す弾薬を使用すると最もよく機能します。たとえば、工場出荷時のスプリングを備えたM1911の設計は、工場出荷時の速度で 230 グレイン (15 g) の弾丸に最適化されています。口径の変更、または弾丸の重量や速度の大幅な変更があった場合は、スプリングの重量またはスライドの質量を変更して補正する必要があります。同様に、空砲を使用すると、反動を増強する 装置を取り付けない限り、機構が正常に機能しないことがよくあります。

反動操作型設計は、反動下で部品がどのように動くかによって大まかに分類されます。

ロングリコイル操作は主にショットガン、特にジョン・ブローニングのオート5アクションをベースにしたショットガンに見られる。1885年、イギリス人のシュルンドとアーサーが、ロックされた銃尾のロングリコイルアクションの特許を取得した。^[9]ロングリコイルアクションでは、反動中に銃身とボルトがロックされたままになり、リコイルスプリングが圧縮される。この後方移動に続いて、ボルトは後方にロックされ、銃身はスプリングによって前方に押し出される。銃身が完全に前方に戻るまでボルトは所定の位置に保持され、その間に使用済みの薬莢が抽出されて排出され、新しい薬莢がマガジンから取り出される。ボルトは解放され、リコイルスプリングによって強制的に閉じられ、新しい弾丸が装填される。

ロングリコイルシステムは19世紀後半に発明され、半世紀以上にわたって自動散弾銃市場を独占していたが、その後ガス作動式の新設計に取って代わられた。ブラウニング社は1999年にオート5設計の生産を中止したが、フランキ社は今でもロングリコイル式散弾銃のAL-48シリーズを製造しており、このシリーズはオリジナルのブラウニングアクションデザインとオリジナルのオート5の「せむし型」の外観の両方を共有している。ブラウニングシステムに基づくその他の武器には、レミントンモデル8 半自動小銃（1906年）、レミントンモデル11および「ザ・スポーツマン」モデル（2シェルマガジンのみのモデル11）散弾銃、フロマーストップシリーズのピストル（1907年）、ショーシャ自動小銃（1915年）がある。

サイクル図の説明

1. 発射準備完了位置。ボルトは銃身にロックされており、両方とも完全に前進しています。
2. 発射の反動により、ボルトと銃身が完全に後方に押し出され、両方のリターンスプリングが圧縮されます。
3. ボルトは後方に保持され、銃身はロックが解除され、バネの力でバッテリーに戻ります。発射された弾丸は排出されます。
4. ボルトはバネの力で戻り、新しい弾丸を装填します。銃身はバッテリーに戻ると所定の位置に固定されます。

ショート リコイル アクションは、センターファイア セミオートマチック ピストルの世界を支配しており、 9×19mm パラベラム以上の高圧ピストル カートリッジを使用するほぼすべての武器に採用されています。一方、 .380 ACP以下の低圧ピストル カートリッジでは、一般にブローバック方式が採用されています。ショート リコイル操作は、ロング リコイル操作とは異なり、銃身とボルトが短い距離だけ一緒に反動した後、ロックが解除されて分離します。銃身は急速に停止し、ボルトは後方に移動し続けて反動スプリングを圧縮し、自動抽出および給弾プロセスを実行します。前進の最後の部分で、ボルトは銃身にロックされ、銃身をバッテリー状態に戻します。

銃身のロックとロック解除の方法によって、短反動設計は多種多様である。最も一般的なのは、ジョン・ブローニングのティルト銃身設計で、M1911ピストルで使用されているスイングリンクとロッキングラグ、またはハイパワーやCZ 75で使用されているリンクレスカム設計に基づいている。その他の設計としては、ワルサー P38やベレッタ 92に見られるロッキングブロック設計、MG42のローラー、ベレッタ 8000などで使用されている回転銃身などがある。珍しいバリエーションとしては、ボルチャート C-93やその後継機であるルガーピストルのトグルボルト設計がある。

ショートリコイル設計は拳銃で最も一般的ですが、ショートリコイルで作動する最初の火器は、最初の機関銃であるマキシム銃でもありました。この銃は、後にボルチャートが拳銃に採用したものと同様のトグルボルトを使用していました。ウラジミロフも、1949年以来ロシア軍と中東軍で使用されているソビエト連邦のKPV-14.5重機関銃でショートリコイルの原理を採用しました。メルビン・ジョンソンも、 M1941ジョンソン機関銃と M1941ライフルでショートリコイルの原理を採用しました。ショートリコイルを使用している他のライフルには、LWRCI SMG 45 ^[10]とローンスターフューチャーウェポンズRM-277Rがあります。^[11]

サイクル図の説明

1. 発射準備完了位置。ボルトは銃身にロックされており、両方とも完全に前進しています。
2. 発射すると、ボルトとバレルはロックされた状態で少し後方に反動します。バレルの移動距離の終わりに近づくと、ボルトとバレルのロックが解除されます。
3. 銃身は停止しますが、ロックが解除されたボルトは後方に移動し続け、空の薬莢を排出し、反動スプリングを圧縮します。
4. ボルトはバネの力で前方に戻り、新しい弾丸を銃身に装填します。
5. ボルトがバレルにロックされ、バレルがバッテリーに戻ります。

反動式銃器のもうひとつの設計概念は慣性作動方式であり、これが初めて実用化されたのは1900年代初頭にカール・アクセル・テオドール・シェーグレンが開発したシェーグレン散弾銃である。シェーグレン氏は1900年から1908年の間に慣性作動設計で多数の特許を取得し、1908年から1909年にかけてこの方式を採用した自動散弾銃を約5,000丁販売した。^{[12] [13]}他の設計とは逆に、慣性方式では銃器のほぼ全体を反動部品として使用し、発射中はボルトのみが固定されている。このため、慣性方式は反動の大きい銃器、特に散弾銃にのみ適用される。慣性操作を使用する同様のシステムは、1980年代初頭にパオロ・ベネリによって開発され、1986年に特許を取得しました。 ^[14] 1900年代初頭のシェーグレンのショットガンとライフルを除いて、2012年までに製造されたすべての慣性操作式銃器は、ベネリ製か、フランキ・アフィニティなどのベネリからライセンスを受けた設計を使用していました。その後、ブラウニング・アームズ社は、長い反動で作動するオート5の後継として、慣性操作のA5（キネマティック・ドライブとして商標登録）を発表しました。ベネリとブラウニングのシステムはどちらも、多くのガス作動式銃器で使用されているものと同様の回転ロックボルトに基づいています。

発射前、ボルト本体は堅いバネによってロックされたボルトヘッドから分離されている。発射後にショットガンが反動すると、ボルト本体の慣性は十分に大きいため、反動する銃とロックされたボルトヘッドが後方に移動する間、ボルト本体は静止したままである。この動きにより、ボルトヘッドとボルト本体の間のバネが圧縮され、動作を循環させるために必要なエネルギーが蓄えられる。バネは一定量しか圧縮できないため、バネが吸収できる力の量が制限され、動作に固有の自己調整レベルが提供され、バネを圧縮する最小反動レベルを提供する限り、標準からマグナムまでの幅広いショットシェルを使用できる。これが機能するには、ショットガンが自由に反動する必要があることに注意する必要がある。射手の体の圧縮性はこの動きを可能にするのに十分であるが、レストの安全な位置からショットガンを発射したり、ストックを地面に置いたりしても、メカニズムを作動させるのに十分な反動は得られない。同様に、このタイプの武器を改造する場合（拡張マガジンの追加やストックへの弾薬収納の追加など）は注意が必要です。武器の質量が大幅に増加すると、反動による作業が動作を繰り返すのに必要な量を下回る可能性があるためです。

反動スプリングが圧縮されていない状態に戻ると、ボルト本体を十分な力で後方に押して動作を循環させます。ボルト本体はボルト ヘッドのロックを解除して引き込み、カートリッジを抽出して排出し、ハンマーを起こし、リターン スプリングを圧縮します。ボルトが移動の終わりに達すると、リターン スプリングはマガジンから次の弾丸を装填する力を提供し、ボルトを閉じてロックします。

サイクル図の説明

1. 発射準備完了位置。ボルトは銃身にロックされており、両方とも完全に前進しています。
2. 発砲すると、銃は後方に反動して射手の体に当たります。慣性質量は静止したまま、バネを圧縮します。ボルトは銃身に固定されたままで、銃身はフレームにしっかりと固定されています。
3. 圧縮されたスプリングは慣性質量を後方に押し、その運動量をボルトに伝達します。
4. ボルトのロックが解除されて後方に移動し、発射された弾丸が排出され、リターンスプリングが圧縮されます。
5. ボルトはバネの力でバッテリーに戻り、新しい弾丸を装填して所定の位置に固定されます。
6. 射手は射撃から回復し、銃器を前方に動かして次の射撃位置に移動します。

ドイツのMG 42やMG 3などの短い反動で作動する銃器の中には、銃口の機構を使用して、反動エネルギーに加えて、逃げる火薬ガスからいくらかのエネルギーを抽出し、銃身を後方に押し出すものがある。このブーストにより、発射速度が速くなったり、操作の信頼性が向上したりする。このタイプの機構は、ガスアシストまたはニールセンデバイスという名前で、短い反動の銃器に使用される一部のサプレッサーにも見られ、ブーストを提供し、サプレッサーの質量の一部を銃器の反動部分から切り離すことによって、サプレッサーが反動部分に追加する余分な質量を補うために使用される。

マズルブースターは、反動式銃器の空砲発射装置にも使用され、空砲弾（発射体なし）の反動力を実弾のより大きな力で標準化し、機構が適切に作動できるようにします。

いくつかのリボルバーは、反動を利用してハンマーを起こし、シリンダーを前進させます。これらの設計では、銃身とシリンダーはサブフレームの上で反動する上部フレームに固定されています。上部レシーバーが反動すると、シリンダーが前進し、ハンマーがコックされます。これらの機能は通常手動で行われます。有名な例としては、Webley–FosberyとMatebaがあります。

その他の自動ロードシステムは次のとおりです。

• 遅延ブローバック式銃器は、ガス圧が抽出できる安全なレベルになるまでボルトの開放を遅らせる操作を使用します。
• ブローフォワード式の銃器にはボルトは使用されず、代わりに銃身が可動式になっており、銃身は弾丸によって前方に引っ張られ、銃身から弾丸が出て動作を循環します。
• ブローバック式銃器は、カートリッジ自体に衝突する膨張ガスを利用して銃器のボルトを後方に押し出します。
• ガス作動式銃器は、膨張するガスを少量取り出して、銃の動作部分に動力を与えます。

• バンプストック
• スラムファイア

• 陸軍資材司令部（1970 年 2 月 5 日）、自動小銃、エンジニアリング設計ハンドブック: 銃器シリーズ、米国陸軍資材司令部、AMCP 706-260、2013 年 4 月 8 日のオリジナルからアーカイブ

ウィキメディア・コモンズには、 Recoil 作戦に関連するメディアがあります。

• 仕組み: 長い反動を持つ忘れられた武器
• 仕組み: 反動の短い忘れられた武器
• 反動操作、アニメーション、（短い）反動操作原理の説明は howstuffworks.com でご覧いただけます。