巴波重工 | UZUMA HEAVY INDUSTRIES

Trigger

ここではエグゾーストキャノンにおける発射トリガーについて、その高速化或いは高機能化について考察していきます。

エグゾーストキャノンにおける発射トリガー

単管式キャノンの発射シーケンス

エグゾーストキャノンにおける発射トリガーはMechanismの項でも書いたように、上図の2番目の図に対応します。

すなわちメインピストン後部空間の圧縮空気を排気するという動作です。

メインピストン後部空間の圧縮空気を排気するということはすなわち、メインピストン左右に圧力差を作り出し、右向きの駆動力を発生させるということに相当します。この駆動力を受けてメインピストンが右側へ急速に駆動されることでノズルが開き、内部に貯められた圧縮空気がノズルから発射されます。

すなわち「メインピストン後部空間の圧縮空気の排気速度」が「ノズルからの圧縮空気の発射速度」に効いてきます。

後部空間の排気が遅いと、メインピストンが駆動される速度も遅くなり、結果ノズルが開く速度も遅く、発射される圧縮空気の立ち上がりは緩慢なものとなってしまいます。

1. エアブロワー

一番初めに製作されたエグゾーストキャノンである「図解アリエナイ理科ノ工作」に掲載されているプロトタイプ機には、メインピストン後部空間の排気のために、以下に示すようなエアブロワーが採用されていました。

アリエナイ理科ノ工作により一躍有名になったエアブロワー(ちなみにここで買えます)

形状がいかにもトリガーにしてくれと言わんばかりのそれであり、赤のトリガーを押すと弁が開いてエアーが流れる構造になっています。k開放時に形成される流路の最小断面積はおおよそ10mm²程度であり、流量が非常に小さいのが難点です。

2. エアカプラのリリーシング

エアブロワーを超える流路の面積を持つ排気ツールとして、同じく「アリエナイ理科ノ工作」における消火器キャノンで採用されたのがエアカプラのリリースによる排気です。

Mk.7 Type M

上記のようにキャノンの後部にエアカプラのプラグを取り付け、エアーの供給と排気を一箇所で兼ねるという非常に合理的な方式です。カプラのソケットを接続しエアーの充填、そしてカプラをリリースすることで後部空間の排気を行います。

こうして形成される流路は左上の写真のプラグ内流路であり、その流路断面積は50mm²と、先ほどのエアブロワーの10mm²と比較して圧倒的に大きいため、メインピストンはより急激な加速を受け、結果、発射される圧縮空気の立ち上がりは大幅に鋭くなります。

日東工器ハイカプラ 40SHと400SH(大口径)との比較

さらにこのエアカプラについては上図のような更に大径のシリーズもあり、流路の断面積は小型のカプラの二倍以上の130mm²もあります。大型のピストンを用いた場合にはこのカプラを採用することで強力なドライブが達成できるでしょう。

このエアカプラを用いたトリガーの様子を動画で示しました。使用機種は最もスタンダードなMk.7 Type Mです。なかなかキレのある射撃が実現できています。

一方このトリガーの難点としては、発射時にキャノンを支える腕が片腕だけになってしまい、安定しないことが挙げられます。動画でも射撃時に筐体がふらついており、装置が大型大重量化するに伴って、キャノンを片腕で支えざるを得ないエアカプラによるトリガリングには無理が出てきます。

3. バランスバルブ

このエアカプラの問題点を解消し、安定した大流量の排気を実現するのがバランスバルブです。構造を下記に示します。

上図のように、バルブはシリンダーと連結された2つのピストンから成ります。オレンジで示している空間は圧縮空気、青で示している空間は大気圧とします。この2つのピストンの間に圧縮空気を送り込むと、2つのピストンの面積は等しいためピストンに作用する力は「バランス」し、動き出すことも、空気が漏れ出ることもありません。ここでこのピストンを右へ押し込むことで、圧縮空気を大気へ急速に開放することができます。

バランスバルブはその構造ゆえ、圧力がどれだけ高くても操作に必要な力は増えません。一方でシリンダーの内径を大きくすれば、大流量を制御できるため、エグゾーストキャノンのトリガーにはぴったりというわけです。