弾丸の射出について

質問

弾丸の射出について
http://www.purple.dti.ne.jp/kurogane/yogo/rifling.html

この文章が大変気になります。
>一般に弾丸の直径は谷径より小さいが、山径より大きく設定されており、
>結果として弾丸はライフリング（この場合は山）にかみ合って回転するようになっている。

「かみ合う」というのは、（例えば歯車のように）両方の凹凸が適正な形状を持っている場合に使う言葉で、ここにあるように、”山径と谷径の中間の大きさの物体が貫通する状態”を「かみ合う」というのはおかしい・・・とまあ揚げ足を取るのはさておいて・・・

以前から、”山径より大きい径の弾丸”が射出されることに大変不思議を感じております。
弾丸も剛体であり、銃口も剛体です。
より径の大きい弾丸が射出されるためには、弾丸の表面は”磨耗”しなければ、貫通することは”絶対に”出来ないはずです。
しかし水でさえも600m/sともなれば、ほとんど剛体に近い特性をとります。
ましてや金属である弾丸が、これ以上の初速にあるとき、その抵抗は物凄く大きく、火薬から貰った運動エネルギーの大半はここの仕事でほとんど消耗してしまうのではないか、と思うのです。

工作精度を上げ、穴径よりも弾丸径を（たとえば）1/1000mm程度小さくとるようにすれば、運動エネルギーの損失も少なく、より破壊力のある速度が得られる（少なくとも近距離では）のではないでしょうか？
穴径より弾丸径を小さくすることで、ガスの逸損を唱えるかたもおられるかも知れませんが、この図からもわかるように、元々ライフルが刻まれて空隙が出来ているのですから、ガスの逸損は問題にならないと思います。

どなたか、ここらの力学的な関係（エネルギー損耗を最小にする穴径と弾丸径の関係）を力学的に解説してくださる方はいらっしゃいませんか？

回答No.2

r3350 · ベストアンサー

元自衛官で、射撃の経験（拳銃、ライフル、大砲）があります。

ライフル銃など弾丸の本体は鉛合金で、周りを銅合金で覆われています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%BC%BE%E4%B8%B8
（ここでは真鍮となっていますが、見た目は完全に銅です。）

弾丸の直径は銃身の内径より少し大きいのですが、鉛、銅で銃身よりは柔かいため、発射されると変形して銃身と密着し、隙間なくして発射ガスが抜けるのを防ぐとともに、山に食い込み回転を与えます。

大砲の砲弾は鉛ではなく鋼鉄で、そのままではライフリングに食い込まないので、柔かい銅や鉛の帯を弾底部付近に巻きつけ、砲と砲弾の隙間を塞ぐとともにライフリングに食い込んで、弾丸に回転を与えます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A0%B2%E5%BC%BE

火薬のエネルギーは非常に大きいので、同じ弾丸であれば銃身が長い方が初速は早くなります。
同じ５．５６ｍｍＮＡＴＯ弾を使う銃身長５０８ｍｍのＭ１６が初速９７５ｍ／秒に対し、派生型で銃身長３６８．３ｍｍのＭ４Ａ1は９０５ｍ／秒だそうです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/M16#M16A2_.28645.29
http://ja.wikipedia.org/wiki/M4%E3%82%AB%E3%83%BC%E3%83%93%E3%83%B3

お礼

詳しいご解説、大変興味深く拝見しました。
質問の趣旨を汲み取っていただけたご回答は入りませんでしたが、時間が経ちましたので、一応締め切らせていただきます。

皆様有難うございました。

回答No.3

Sasakik

＞ガスの逸損は問題にならないと思います。
Ｈ＆Ｋ　ＶＰ７０が、コストダウンなどの目的で深いライフリングで発射ガスを逃して腔圧を弱める設計を採用したところ、弾の威力・命中精度が落ちてしまったという実例があり、現実に問題となりました。
http://ja.wikipedia.org/wiki/H%26K_VP70

弾頭は推進薬の燃焼により急激に膨張する発射ガスに押し出されます。
効率よく発射ガスに押し出される必要があり、押されている時間も長い方が、有効な加速力を得られます。
銃身長が長い方が、初速が速く、かつ、直進性（精度）が向上することからも、発射ガスの有効利用の効果は明らかか　と。

補足

「ガスの逸損は問題にならないと思います」と云ったのは、「それが問題になるようなら、ライフルの谷の部分によるガス逸損は、より大きな問題になるのではないか」ということを逆説的に表現したものであり、「（ガス逸損が）全くない」という主張をしたものではありません。
（表現が適切でなかったことを認めます）

従って、ライフルの谷の深さよりもより狭い、例えば1/1000mm程度の空隙を作ってやれば(1/1000mmが適切な表現であるかどうかも自信はないので一例とお考えください）、弾丸の運動エネルギー損失はより小さく抑えられ、強大な破壊力が維持されたまままで射出されるのではないか、というのが質問の要旨です。

ライフルの工夫は、遠距離での命中精度を高めるため、と解しています。
遠距離の命中精度が下がっても、近距離の破壊力が重要という用途もあるのではないか、という考えです。
ひたすらに、「ライフルによる（磨耗による）運動エネルギーの損失は膨大なものではないか」というのが質問の要旨であり、この点の定量的なご回答を期待しているものです。

回答No.1

draft4

銃身よりも弾体のほーが柔らかいですから強い圧力が掛かれば変形しますよ

＞弾丸も剛体であり、銃口も剛体です。
どっちも、ひとからげにしないでください　(^^;

磨耗しないで、変形することで通ります。

＞火薬から貰った運動エネルギーの大半はここの仕事でほとんど消耗してしまうのではないか、と思うのです

完全に消耗しないから弾が飛ぶんです。

ライフリングは弾体を回転させることで直進安定性を増して、到達距離を伸ばしています
回転させなければ、直進が得られる距離は短くなります。