(ちょっとしたメモ書きです)
先日、アーチェリー雑誌に弓具に関する技術的な文書を投稿したところ「その程度の研究・知識がある人間は日本に山ほどいるんですよ」と諭されました。自分がこの記事に書いていることは、常識レベルにちょっと毛が生えた程度のようです。
まだまだ、勉強が足りないことは理解していますが、それでも、ブログを読んでくれている方に、次の日の射場でネタになるような話が書ければと思います。また、ネット上に上がっているアーチェリーの情報が少しでも豊富になっていくことを願っています。
弓具に対する考え方のことで、ちょっと迷った部分があり、アーチェリーの歴史をもう一度おさらいしています。歴史といっても、弓が出現した時代の話などではなく、現代の弓具の始まりについての歴史です。英語では多くの文献があり、ネットで読めるものも多いのですが、日本語で正しく記載されているものは見つけることができませんでした。
まだ手に入っていない本が何冊かあり(アマゾンで新品が13万円の値段ついていたりして)入手しようと頑張っているのですが、これまでの理解を一度まとめてみたメモです。
進歩の始まり
まず、スポーツとしてのモダンアーチェリーはイギリスではじまりました。その様子は、当時イギリス国内で無敵の成績を誇った、Horace A. Ford(*)の著書「Archery, its theory and practice」(1859年 著者死後133年のため著作権切れ)などで知ることができます。
*11度のイギリスチャンピオン。1857年に記録したタプル・ヨークラウンド – 100ヤード(91m)で12エンド、80ヤード(73m)で8エンド、そして60ヤード(54m)で4エンド – の1271点というスコア70年間破られていません。
その後、アーチェリーはアメリカにわたります。アメリカでベストセラーになった最初のアーチェリー本は「The Witchery of Archery」(1878年 著者死後112年のため著作権切れ)というもので、こちらはターゲットではなく、ハンティングについて主に書かれた本でした。その後、著者は初代USA ARCHERYの会長に就任。これによって、アメリカではターゲットよりも、ハンティングアーチェリーのほうが大きく発展していきます。
ここまで書くと、アーチェリーの弓具はハンティングがメインのアメリカではなく、イギリスで発展するように思われますが、イギリスの弓具の職人はデザインや仕組みを研究することより、それらを与えられたものとして考え、素材の選別する能力や木材の乾燥技術を高度化させることに専念したため、イギリスでは新しい今日のような弓は生まれませんでした。
アメリカで現在の弓が生まれた最大の貢献者は、ヒックマン(Hickman)博士です。そのほかに共同研究をしていたクロップステグ(Klopsteg – サイトの発明者 – US1961517)などがおります。
彼らは最初は個別に研究し、当時のアメリカで唯一のアーチェリー雑誌(Ye Sylvan Archer)に互いに投稿し、高めあっていきました。
ヒックマン博士は当時かなりの変人扱いを受け、馬鹿なマスコミに叩かれていたゴダード博士(*)とともにロケット研究をしていた人物で、その中で得た砲内弾道学(発射してから砲身内での弾頭の振る舞い)と、砲外弾道学(砲身から出た後の弾頭の振る舞い)の知識をアーチェリーに応用して、アーチェリーの研究を進めました。
*ニューヨーク・タイムズ紙は、物質が存在しない真空中ではロケットが飛行できないことを「誰でも知っている」とし、ゴダードが「高校で習う知識を持っていないようだ」と酷評した。(ウィキペディアより引用)…怖い時代だったんですね。。
ここから、アーチェリー弓具の進歩が一気に進みます。
ハンドルとリム
20世紀初旬のアーチェリーで使用されていたロングボウと、現代の弓との大きな違いは、ハンドルのデザインとリムのデザインです。
リムは現在のような長方形の断面ではなく、楕円のような形の断面でした。楕円形の棒を弓として、そこグリップを張り付けることでロングボウを製作していました。弓全体がリムの役割り果たしているため、リムはとても重く、逆に弓全体は軽く、シューティング後には弓全体が振動し、押し手に大きな反動があり、とても不安定な構造の弓です。さらに、物理的にも不安定な構造をしているために(後述)、弓を破損を防ぐ意味合いでも、弓を短く作ることができず、さらに、矢とびをきれいにするためには、下リムが上リムよりも2インチほど短く作られています(和弓と同じ)。
(写真上は1850年代のロングボウでスミソニアン協会の年次レポートより、下の写真はBear Archeryの現行モデルパトリオット)
ロングボウが作られてから、30年代のアメリカで進化するまでの間に、ハンドルは少しずつ変化しています。グリップの部分はますます重く・長く・硬くなり、初期のグリップ(3～4インチ)から、今日のハンドルと呼ばれる部分(20インチ程度)に少しずつ変化していきます。これは。職人が弓の発射時の反動を減少させるための工夫でしたが、これによって、弓(bow)における握る部分(グリップ)にすぎなかったものが、ハンドル(handle)と呼ばれるようになり、さらにリム(limb)と呼ばれる部分が明確に定義できるようになります。
そして、1930年代に、ヒックマン博士がリムを進化させます。ロングボウのリムの分析・解析をした結果、物理学的に見てロングボウのデザインはあまりにも、非効率的だということが判明します。下にその理由を書きますが、難しい話なので、とにかく、丸いリムは非効率だと理解していただければ、飛ばしていただいてもよいです。
写真(スミソニアン協会年次レポートより引用)はロングボウのリムの断面です。Bellyと呼ばれる側は、現在ではフェイスと呼ばれる側です。CDのラインはリムのデザイン時に、ニュートラル・レイヤーと呼ばれるものです。
リムがフルドローまで引かれるとき、リムのバック側は引っ張られ(引張)、フェイス側は圧縮される。そのとき、リムの中に引っ張られも、圧縮もされない中立軸(ニュートラルレイヤー)が存在します。ずれこむ力(わかりやすく言えば接着の剥がれやすさ)が最大になるポイントでもあります。
単層のウッドで弓を作ることは当時でもあまりなかったことですが、もし、リムがラミネート(多層)ではなく、単層だった場合、ウッドでは、リムのニュートラルレイヤーはリムの真ん中ではなく、かなりバック寄りになります。これは、ウッドが引っ張られる力と圧縮される力に対して、同じように反応しないためです。詳しくは、もうお手上げなのですが、ウィキペディアによれば、ウッドの圧縮強さは引張強さの1/3程度だとのことです。
単層であれば、これで話は終わるのですが、多層のウッドを張り合わせてリムを作るとき、使用されるウッドの物理的な特性をすべて生かすことは難しいということになります。また、当時の技術では断面が円の場合に、どのように素材を配置すれば、フルに性能を生かすことができるかシミュレーションすることも困難でした。
そこで、博士は現代では一般的な長方形の断面でリム(ニュートラルレイヤーの計算はかなり楽)を作り、そのリムを先端に行くにつれてテーパーさせる(薄くする・幅を細くする)ことで、ラミネートリムの効率性を大幅に高めることができるという設計を考案しました。
当時の計測では(アーチェリー用の矢速計を発明したのもヒックマン博士)、伝統的なロングボウの効率性が40%程度だったのに対して、新しいデザインのリムは75%の効率性を達成したとあります。これは驚くべき数字で、そこから半世紀たった今でも、効率性はその時点から10～15%程しか改善されていません。
ヒックマン博士と共同研究者たちは、この研究成果を「Archery the Technical Side(1947年)」として出版します。ちなみに、彼らはあくまでも物理学の研究者であって、その後メーカーの立ち上げなどは行っていません。
メーカーでの採用
さっそく、1947年にHOYTの設立者であるEarl Hoyt Jr.さんが、この理論を参考に、ダイナミック・リムバランスという名の、(今では当たり前の)上下のリムの長さが同じ弓を開発します。1951年に断面が長方形でテーパーしている異なるカーブを持ったリムを40ペア製造し、その中でもっと効率性がよかったリムが、(Earl Hoytさんによれば…そして、僕もそう思いますが)、今日もっともコピーされている形のリムとなっています。
同じ、1951年にベアアーチェリーが単一指向性ファイバーグラス繊維とウッドのラミネートリムの製造に成功し、現在でも使用されるグラスリムが市場に登場し、今に至るまで、ラミネートされる素材は時代に応じて変化しているものの、その基本構造は変化していません。
この後、1956年に丸いグリップに代わるピストルグリップ(現在のクリップ)が登場し、1961年にスタビライザーが登場したくらいで、もちろん、素材はウッドからアルミ、マグネシウム、カーボンなどといろいろと変わっていきますが、現在のハンドル・リムの概念、リムのデザインとその理論は驚くべきことに、1930～1950年の20年の間に一気に登場したものです。
次の大躍進が待遠しいです。コンポジットだとは思うのですが…基本設計はまだ大きく変わっていません。
参考文献
-Traditional Bowyer’s Encyclopedia: The Bowhunting and Bowmaking World of the Nation’s Top Crafters of Longbows and Recurves 2011 Edition
-Annual Report Smithsonian Institution 1962(スミソニアン協会年次レポート)
-Archery, its theory and practice 2nd Edition 1859
