水鉄砲

水滴器に似た、最も古い製造された水鉄砲は、水を吸い込むことができる単純なゴム製の球体を使用し、球体を素早く握ることでノズルから水を勢いよく噴射していました。^{[ 1 ]}この設計には、達成できる圧力の量（完全に使用者の握力に依存する）と、発射ごとに水を補充する必要があるという固有の制限があります。

初期の小型水鉄砲の多くは、スプレーボトルと同じトリガー式ポンプ機構を使用していた。このタイプの装置では、トリガーが容積式ポンプシャフトを作動させる。2つの逆止弁（多くの場合、小型のボールベアリングを使用）の助けを借りて、液体はリザーバーからポンプに吸い込まれ、トリガーを握るとノズルから押し出される。噴霧機構が単純であるため、これらの玩具は安価に製造でき、本体の大部分をリザーバーとして使用できた。この設計の主な制限は、1回のポンプで効果的に移動できる水の量である。ポンプの容量を増やすと、液体を押し出すためにユーザーがより多くの力を必要とするため、大型の設計は実用的ではない。しかし、この技術は、スプレーボトルだけでなく、さまざまな形状や色の小型水鉄砲にも今日でも広く使用されている。^{[ 6 ]}

ピストンポンプ式水鉄砲は、このシステムの別バージョンです。一般的に、水鉄砲やスプレーボトルよりも大型です。ピストンポンプ式水鉄砲にはトリガーがなく、ポンプを前後に動かすことで発射します。ピストンポンプ式水鉄砲は水鉄砲よりも噴射量が多いものの、加圧式水鉄砲ほど強力ではありません。

もう一つのシンプルな方法は、注射器型またはピストン型です。基本的に、水鉄砲は主に（場合によっては完全に）ポンプ機構で構成されており、外側のポンプシャフトと内側のポンプロッド、および水密シールからなります。これにより、ポンプを伸ばすと水がポンプ内に吸い込まれ、ポンプを圧縮すると水が勢いよく噴出されます。水流の性能は使用者の力に依存します。Super Soaker Power Soaker Jr.やStream Machinesなどの一部のモデルは、ノズルから水を吸い込み、噴出します。この設計では、バケツ型の給水源が必要です。Super Soaker Power Soaker Mighty CannonやWater Warriors Steady Streamなどの他のモデルには、逆止弁と持ち運び用の貯水槽があります。^{[ 7 ]}

1980年代には、電動水鉄砲が最も普及した時期だったと言えるでしょう。EntertechやLaramiといった企業は、ランボーなどの映画で人気を博した銃を模した水鉄砲を製造しました。^{[ 8 ]}これらの装置の中核には、回転運動を前後のポンピング運動に変換し、小型スプレーボトル型の水鉄砲に見られるような小型ポンプを駆動する小型モーターとクランクシャフトがありました。水流の性能は必ずしも向上しませんでしたが、モーターによってポンピングの必要がなくなったため、これらの玩具は人気を博しました。最大の欠点は、電池の消耗が早く、多くのトリガー式ブラスターの方が性能が優れていたため、電動ブラスターは最低ランクだったことです。しかし、その最大の強み、そして結果として不評を買った理由は、リアルなデザインでした。これらのリアルな形状の水鉄砲が警察官による誤射を引き起こした後、米国では水鉄砲の形状と色に関するより厳しい規制が策定されました。

空気加圧式貯水槽は、コズミック・リキデーターによって導入されましたが、スーパーソーカーブランドの水鉄砲によって有名になりました。^{[ 1 ] [ 9 ]}この装置では、ポンプを使用して部分的に水が満たされた貯水槽に空気を送り込みます。貯水槽はそれ以外は気密ですが、ポンプから流入する空気を通すためのバルブと、ユーザーが手動で操作するバルブが1つあり、通常はトリガーを引くことで作動します。空気がさらに送り込まれると、貯水槽内の空気が圧縮されて圧力が上昇し、水は圧縮された空気によって加圧されます。ノズルバルブを開くと、加圧された空気が大気圧と再平衡しようとするため、水がノズルから押し出されます。このシステムにより、ポンプのエネルギーを蓄えて必要に応じて使用できます。また、上記の方法とは異なり、この空気圧システムでは均一で連続的な水の流れを生成できます。^{[ 7 ]}

この設計の欠点は、大きな貯水槽を加圧するために多数のストロークが必要となることです。また、貯水槽の密閉性が不十分だと、水鉄砲は使い物にならなくなります。さらに、これらの水鉄砲は、水を抜いて減圧しない限り、水を補充できません。加圧された貯水槽を、システム内に圧力が残っている状態で開けると、大量の水が飛び散ったり、水鉄砲や貯水槽が手から飛び出したりする危険性があります。

空気式独立加圧室または発射室システムは、加圧式貯水タンクシステムと同じ物理原理で動作しますが、貯水タンクを加圧する代わりに、水鉄砲に独立した固定容量のチャンバーが備えられており、そこに水がポンプで送り込まれ、内部の空気が圧縮されます。この技術は、Super Soaker SS 100 で初めて使用されました。貯水タンクは加圧されていないため、いつでも取り外したり開けたりして補充できます。また、加圧室のサイズが一般的に小さいこと、そして空気ではなく水がポンプで送り込まれるという事実により、機能的な圧力を得るために必要なポンプの平均回数が減少します。性能を向上させるために、一部のユーザーは、最初に空気をポンプで送り込んで発射室を事前に加圧することを選択します。これにより、チャンバー内の開始圧力が上昇し、加圧室に水がポンプで送り込まれたときに水が受ける全体的な平均圧力が上昇します。^{[ 7 ]}

空気ベースではあるものの、空気と水を分離する圧力チャンバーには、圧縮空気と水を分離するスライド式プランジャーがあります。この技術は、これまでのところ、Water Warriors Aqua Master PreCharger シリーズでのみ見られました。^{[ 10 ]}ボタンまたはレバーを使用して、ポンプが圧力チャンバーに空気をプライミング/予圧するか、ポンプが圧力チャンバーに水を送るかを切り替えることができます。分離圧力チャンバー式ウォーターガンの予圧と同様に、空気/水分離圧力チャンバーは、スライドピストン仕切りによって予圧された空気を水から分離することで、予圧された空気の偶発的かつ望ましくない放出を防ぐことで、これをさらに一歩進めています。圧力チャンバーからすべての水が排出された後、スライドピストンは加圧された空気の損失を防ぎ、最適な発射圧力を得るためにウォーターガンをポンプする回数を減らします。^{[ 7 ]}

「ハイドロパワー」は、バズビー・トイズが考案した用語で、当初は弾性ゴムブラダーを使用して水を加圧する同社の水鉄砲シリーズを指していました。ララミ定圧システム（CPS）と同様に、ゴムダイヤフラムシステムは基本的にCPS圧力チャンバーの半分と考えることができます。弾性素材（通常はゴム）のシートがハウジングユニットに挟まれています。チャンバーに水が送り込まれると、内部の水を加圧するブラダーが膨張します。ただし、ブラダーの形状のため、その膨張はCPSシステムほど均一ではなく、圧力チャンバーが空になると圧力の低下がより顕著になります。^{[ 7 ]}スパイラ社は、特殊なバルブと組み合わせることで、水弾のような印象を与える短い水の噴射を可能にする細長いブラダーを水鉄砲に使用しています。円筒形のブラダー形状により、圧力を一定に保つことができます。^{[ 11 ]}

水鉄砲の中には、水を加圧または推進させる別の方法として、金属製のバネを使用するものがあります。一般的ではありませんが、この技術を採用しているブラスターもあります。ウォーターボールシリーズは、ノズルから水のボールを発射するためのバネ式カタパルト機構を備えています。^{[ 12 ]}ウォーターウォリアーズ ステディストリームは、バネ式機構を一種の水のコンデンサーとして使用し、ピストン式のこの水鉄砲が、ユーザーが十分に速くポンプを押せば一定の水流を生成できるようにします。^{[ 13 ]}さらに、スーパーソーカークイックブラストは、バネ式の発射室を使用して水流を前方に推進します。^{[ 14 ]}

蠕動ポンプシステムは、一部のウォーターガンモデルにも使用されており、最も有名なのはマテル社の初代シールドブラスターウォーターガンです。このシステムでは、回転ポンプを使用してローラーを圧縮可能なチューブに沿って動かします。ローラーが動くと、チューブに沿って水を押し出します。ポンプによって加えられる力は、回転速度と使用するチューブの太さの両方に依存します。ローラーが物理的に存在するため、流れに部分的な隙間が生じるため、真の連続流を生成することはできません。しかし、ポンプを十分に速く作動させると、最終的にはほぼ滑らかな流れになります。^{[ 7 ]}

水を噴射するために様々な加圧システムを採用した水鉄砲も数多く存在する。