概要
大まかには金属製の円筒で、内部に火薬を詰め、先端に弾丸を固定し、尾部に雷管を装着する。
雷管を撃針ならびに同様の役割を果たす部品が打撃することにより起爆薬が起爆、爆轟により火薬に誘爆する。
火薬が爆発的に燃焼することにより発生した燃焼ガスの圧力で弾丸を押し出す。
薬莢を使用しない火砲は主に艦載砲や榴弾砲などの大口径砲に見られ、砲尾から砲弾に続けて袋に詰めた発射薬を薬室に投入した後に閉鎖器を閉鎖し発射という手順になる。
薬莢を使用する弾薬には、砲弾と薬莢が連結されている固定薬莢式のものと、砲弾と薬莢を別々に装填する分離薬莢式のタイプがある。固定薬莢式では一回の投入で発射準備を完了できるので装填時間の短縮には理想的である。分離薬莢式は、固定薬莢式では弾薬が重く長くなりすぎて人力装填が困難となる大口径砲や、発射薬量を調整可能としたい場合に選択される。
変わったものでは砲弾と袋詰めの火薬を投入し、最後に空の薬莢を被せるように挿入して閉鎖後に発射するという方式もある。これは薬莢の持つガス漏れ防止効果を期待したものである。
火薬の燃焼の間、砲腔内には高い圧力が掛かる。この時薬莢は膨張して薬室内に張り付くことによって閉鎖器から燃焼ガスが漏出することを防ぐ。このため薬莢を使用する火器はそうでない火器よりも閉鎖力の弱い閉鎖器を使用してもガス漏れを防ぎながら安全に砲弾を発射可能となる。閉鎖力の弱い閉鎖器を使用する理由として、例えば大砲に使われるスライディングブロック式の閉鎖器は動作が高速で装填時間の短縮に効果がある反面閉鎖力が弱いという欠点があるため、単に発射薬の投入を高速化するのに加えてスライディングブロック式閉鎖器を使用可能として装填動作を高速化することを目的に薬莢式の弾薬を採用することもよくある。発射後に薬莢が残ることは装填の妨げになり得るが、スライディングブロック閉鎖器では自動排莢機構が容易に実現できるのであまり問題にはならない。薬莢とスライディングブロックを組み合わせた大砲は、速射性が重視される高射砲や対戦車砲でよくみられる。口径10cmを超える大砲では固定薬莢式では人力装填が困難になるので分離薬莢式が増える。
薬莢を使用しない砲では原則として隔螺式閉鎖器が必要になる。これは特殊なねじを切った閉鎖器を砲尾にねじ込んで強固な閉鎖を実現する方式であり、装填の高速化にはかなり不利となる。
薬莢の種類
主に金属(鉄や真鍮)が用いられるが、プラスチックなども使用されることがある。
原則として再利用は可能だが、素材や構造より再利用が出来ないものもある。
基本的には弾丸や火薬を内蔵するために円筒形で、後端にリムと呼ばれる円盤がついている。
薬室への張り付きを防ぐためにコーティングや塗装などを施しているものあり、材質が分かりにくいものもある。
ボトルネック(ネックダウン)薬莢
薬莢の前端を絞り薬莢径より小径の銃弾を取り付ける薬莢の事で、薬莢本体が太くなっているので口径に対してより多くの火薬を使用することが出来る。
大物猟の為に既存の薬莢に手を加えて、ショルダー(ボトルネック薬莢の太い部分の上端)からネック(銃弾が収まる部分)に掛けてを膨らませて、より大量の火薬が入るようにしたものもある。
既存の薬莢と寸法が違うため、専用の銃を購入するか充分な強度がある銃を加工する必要がある。
マグナム薬莢
薬莢をより強度のある金属にして(または全体を厚くして強度を出し)、より大量・強力な炸薬を安全に装填できるようにしたもの。
口径自体は専用規格でないことが多く、リボルバー用では誤装填をふせぐためしばしば常装弾よりも長く作られ、マグナム薬莢に対応できない銃には装填できないようにしている。
ライフル用のマグナム薬莢ではホットロードを超えた量の装薬量へ対応する為に薬莢を長くしており同口径の通常の長さの薬莢の銃では装填できない。通常の薬莢をマグナム薬莢用の薬室へ装填した場合はまともに保持されない事から雷管を叩けずに発射すらできない、または発射と同時にバックファイア等により銃の破損や射手の負傷を招くため、使用してはならない。
ショットガンではいくつか長さの異なるものがあるが、主に3インチ長以上のものがマグナムと呼ばれている。猟銃などに使われている二連式ショットガンでは問題とならないが、チューブマガジン式では機構の都合から対応した長さのものしか使用できず、ボックスマガジン式ではマガジンの幅を超える長さは使用できない。
マグナムは商標である為、マグナムの名称を用いていないものもある。
通常規格の薬莢で装薬量を増やしたホットロード(オーバーロード)とは区別されている。
ちなみに、マグナム薬莢のホットロードも装薬量を減らした弱装弾も可能。
オートマチック用薬莢
自動機構とマガジン装填に対応するため、リムは薬莢本体と同径で、エジェクターを引っ掛けるためにリムの直前が絞られている
弾によってはハーフムーンクリップなどを用いることでリボルバーに使用できるものもある。
古い設計のものや共用を前提としたものではリム直前が絞られておらず、後述のリボルバー用薬莢同様に薬莢径より大きい径のリムになっているものもある。
リボルバー用薬莢
シリンダに装填される関係上、後端のリムと呼ばれる円盤上の部分が大きく張り出している。近年のモデルではリボルバー弾倉に銃弾を保持するだけでなく、これにエジェクターが引っかかることで、薬室に張り付いた薬莢をまとめて抜き取ることが出来る。
ボルトアクション等の単発式の機構の銃で使用されている弾薬も同様にリムが大きく張り出した特徴を備えている。
オープンチャンバー用薬莢
薬莢自体が薬室の役割も持つため、銃身側の薬室に装填される他の薬きょうと比べて分厚く、口径と比較して大きな薬莢となっている。
散弾(ショットシェル)
主に弾丸と装薬を装填する「ケース」の種類によっていくつかある
- 金属ケース
全体が金属で作られた薬莢。
素材によっては丁寧に扱えば発砲後、何度も再装填可能なエコ薬莢。代わりにコストが高く、素材により銃との相性によって動作不良などを起こすこともある。
- 紙ケース
リムと雷管を保持する部分のみを金属とし(ロンデルと呼ばれる)、装薬や弾丸、ワッズなどは紙製の筒で保持した薬莢。
非常に安上がりだが変形しやすく湿気に弱いなど信頼性も今一。
逆に柔軟性があるため数回の再装填に耐えることもできるのは利点である。
ボックスマガジン式のショットガンでは横方向よりばねで押されることから薬きょうの変形が起きてしまうため、装填不良が起きるなど、まともに使用できない。
- プラスチックケース
現在の主流。基本的には紙ケース薬莢の紙部分をプラスチックに置き換えたもの。
生産性が高く、湿気にも比較的強い。材質によっては熱に弱いが、薬室が加熱するほどバカスカ撃つものではなく、仮に溶けたとしても、次弾と一緒に飛んでいくので(多少の不安はあるが)大きな問題にはされない。
強度はそれほど必要とされていない事から柔らかく、紙ケース同様にボックスマガジン式では変形により装填不良を起こしてしまうものもある。
リムファイア式薬莢
.22LR弾の様に小口径の弾薬に用いるもの。別体の雷管を取り付けるのではなく、リム内部に発火材を入れることで薬莢自体が雷管の役割をかねている。薬莢を用いる銃や火砲は殆どが底部中央に雷管を備えているので、リムファイア式は特色ある薬莢である。
焼尽薬莢
戦車砲の一部で採用された薬莢で、発射薬の燃焼と共に底部を残して燃えてしまう薬莢。
大口径化等による薬莢の大型化に加え従来の戦車で問題となっていた戦闘中に空薬莢が車内に溜まり操縦などに支障をきたす問題を解決する為に開発された。
かつては車外に捨てるという手もあったが、現在はCBRN環境対策や防御の問題などにより捨てることは難しくなっている。
欠点としては燃えやすくする為に金属薬莢と比べて強度が弱い点。
パーカッション式リボルバーで用いる紙薬莢もこれに近く、発射時に燃えてしまうことから排出する手間はない。
発射薬を入れて両端を塞いだ薄い紙筒内の一方に弾丸を取り付けたもので、シリンダーへの装填の際に計量等の手間を減らして差し込んでローディングレバーで押し込むだけで済む。紙薬莢には雷管をもたないために雷管突に被せる必要があるが、それでも大幅に手間を減らすことが出来る。
そのほか
軽量化目的でアルミ合金で作られた薬莢も存在している。
真鍮などに比べて高価であり、割れやすいという問題もあったがリボルバー用やM1カービン、GAU-8などごく一部で使用がされている。
殆どのものでは薬莢の口部分に銃弾を取り付けて絞ることで固定するが、ナガンM1985の7.62x38mm Nagant弾では薬莢の中ほどを締めて銃弾を固定する構造となっており、銃弾の先端まで薬莢内に収まる構造となっている。
これはリボルバーにおいて必ず存在するシリンダーと銃身との間の隙間であるシリンダーギャップを塞ぐの構造で、薬莢の先端が銃身内に入り込んでかみ合う事で発射ガスが漏れるシリンダーギャップ塞ぐ機構となっている。これが後にサイレンサーを効果的に使用するための構造としても役に立つ事となる。
7.62x42mm SP-4弾や9mmx93 PFAM弾、5.56x40mm MPS弾等のピストン・プリンシプル弾では薬莢内にピストンを備え、弾丸と共に前進して薬莢の口を塞ぐ事で発射ガスを薬莢内に閉じ込める機構となっている。
サイレンサー等の機器を使用せずに消音化が可能なだけでなく、余計な圧力が生じないので水中銃でも使用されている。
ジャイロジェットピストルやGP-15/25/GP-30グレネードランチャー、H&K G11のように薬莢の存在しないケースレス弾と呼ばれるものも存在している。
G11のDM11弾は可燃性雷管を使用する事で完全に燃え尽きるようになっている。
ショットシェルのように底部等一部の部分を除いて樹脂製であったり、雷管を除いて完全な樹脂製にしたものなど、非金属薬莢の開発が進められている。
既に廃れたものでは先に発明されていた雷管を弾丸や発射薬と共に紙で包んだ紙製薬莢を使用して薬莢底部に針を打ち込み薬莢内の雷管を突くニードルファイア式、金属薬莢から飛び出したピンを叩くことで薬莢内の雷管を突き発火薬を点火させるピンファイア式、パーカション式のように装填して後部雷管突に雷管をかぶせる金属製の簡易薬莢などがあったが、撃針の損耗や湿気、暴発などの問題により実用的なリムファイア式などの薬莢が発明されたことで廃れていった。
排莢
未発砲時に薬室を空にする必要がある際や発砲操作後の空薬莢(不発であれば空ではないが)を薬室から取り出す作業。
リボルバーでは「エジェクター(イジェクター)」と呼ばれる爪やアームがリムに引っかかることによって取り出される。
オートマチックではスライド等の「エキストラクター」がリムに引っかかることでスライドの後退に伴い薬室から引っ張り出され、リム後部が「エジェクター(イジェクター)」にぶつかる事でエジェクションポートより排出される。
また初期のシリンダーを取り出すことが難しいリボルバーやリボルバーカノンなどのように、棒状のエジェクターが薬室に直接突き込まれることで排莢を行うものもある。(棒状のエジェクターはSAAのように銃に備えられているものもあったが、備えておらず別に持ち歩く必要があるもの有り、場合によっては落ちている適当な棒や銃身清掃用のロッドを使用するものもあった)
銃との照合
発射された弾丸と発射した銃の照合はライフルマーク（旋条痕）で行うことはドラマなどで広く知られている。
しかし薬莢でも発射した銃の照合を行うことができる。
弾丸の発射には薬莢の雷管に撃針による打撃を与えることが不可欠であり、撃針によって雷管部に刻まれる痕跡（撃針痕）はライフルマークと同じく銃によって固有のものである。
よって、撃針痕を照合することによりどの銃で発射された薬莢かを判別することが可能なのである。
また、発射時の圧力による薬莢の変形によって薬室の形状となるため、変形の違いによって使われた銃身を絞り込むこともでき、薬室内の傷といった固有の情報も薬莢に刻まれている。
特にG3やMP5のように薬莢の貼り付きを防ぐために薬室内に溝が刻まれているなど、独特な構造を持つ銃であれば使用された銃の絞込みは容易である。
ネックダウンされたボトルネック薬莢の場合、ショルダー(絞り)の角度や形状などの薬莢形状の違いにより銃身の種類を絞り込むことも出来る。
米国カリフォルニア州では2014年にオートマチック拳銃の全てに薬莢(雷管)にどの銃で使用したか刻印を打ちつける撃針を使用するシステムを搭載する法が制定された。(2015年に施行され、事実上カリフォルニア州ではリボルバー以外の新規銃の入手は不可能となった)
撃針は安価な消耗品であり、身分証などを必要とせずに簡単に購入が可能で、自作も禁じられていない部品となっており、レーザー彫刻機も特に規制されていない機材である為、刻印の偽造が容易であるといった問題がある。
更にマイクロスタンピングという技術自体が新しい為に信頼性が法の制定時点では皆無である、メーカー側に金銭的にも保障の面でも負担がかかる、密造銃やサタデーナイトスペシャルのような銃は(この法に限らず)法を無視する、といった問題がある。
同州内ではコルト社のような実用的なリボルバーを扱っていない会社は採算が厳しくなり、スプリングフィールドアーモリー社のようなオートマチック専門の会社は製品の販売は不可能となり、リボルバーも扱っているS&W社やスタームルガー社などの一部の会社は抗議として同州でのリボルバーの販売を終了(一部のみ販売継続している会社もある)したり、同州の公的機関向けへの販売からも手を引くなどを行なっている。
自衛隊では
有名なことであるが、自衛隊においては使用済みの薬莢をすべて回収する。
これは薬莢を敵勢力に回収されて再利用されることを防ぐほか、発射した数と薬莢の数を照合することで弾薬の管理を徹底するという目的がある。
事実、以前訓練後に濡れた野戦服をストーブで乾かしていたところ、野戦服に紛れ込んでいた弾薬が加熱されて暴発したという事故があった。
そのため、自衛隊が装備する火器には薬莢受けが装備されたり、網を用いて排莢された薬莢を受け止めたりする。
薬莢受け自体は室内戦での薬莢の散乱による事故を防いだり、回収され再利用される事を防ぐ、存在を示す証拠を残すことを防ぐ、車内等の閉鎖空間での発砲の際に刺激性ガスの拡散を防ぐため、等のために付ける事は珍しくない。
網での回収は競技の練習では珍しくはなく、更に拳銃用のカートキャッチャーなど様々な商品が出ている。(回収後に再利用するため)
薬莢がないもの
戦車や榴弾砲などの砲においても、ほとんどは銃器の弾薬をそのまま拡大したような『弾丸』『薬莢』『火薬』『雷管』がセットになった弾薬を用いる。
しかし戦艦の主砲や榴弾砲などの大口径のものでは薬莢が存在せず、砲弾と火薬(装薬)を詰めた巨大な袋(薬嚢)を別々に砲身に詰めて用いる分離装填弾となっている。
薬嚢を複数使用する場合は薬嚢の数を調整することで射程の調整を行うことが出来る。
榴弾砲の薬嚢は基本的に複数の薬嚢がひとつに纏められており、調整の際には点火薬のない側から取り外して数を調整し、不要な分は再使用せずに後に焼却処分するようになっている。
モジュール式の薬嚢では全ての薬嚢に点火薬が備えられており、個数を調整した際に無駄が生じず、自動装填にも対応するようになった。
例えばM109自走砲の155mm榴弾砲の場合、砲弾を装填後に発射距離などに合わせた数の薬嚢を装填、閉鎖器を閉じた後に閉鎖器部の火管に雷管を装填する。発射により薬嚢の外装は燃焼し、閉鎖器の解放と共に使用済み雷管は排出される。
点火用に薬莢状の雷管が用いられる為、厳密には薬莢がないとは言えない可能性があるが、電気発火式の榴弾砲であれば雷管は不要となる。
チャレンジャー2やT-50などの一部の戦車でも分離装填弾を採用している。
装薬を収めたケースは薬嚢同様に布袋に収められているか、ケースに収まり発射時に燃え尽きる素材になっているが、焼尽薬莢同様に底部が残るようになっているものもある。
迫撃砲弾は砲口から砲弾を落とし込み、砲弾底部の発射薬を点火するために薬莢を持たないが、AMOSのような装填装置を持つ後装式迫撃砲には砲弾の安定翼の保護や装填を容易にするために他の火砲のように薬莢(のようなもの)を備えているものもある。
前述のように個人携行火器ではケースレス弾やペーパーカートリッジ等が、戦車砲では底部を残して燃え尽きる焼尽薬莢がある。
火縄銃において
火縄銃では弾丸と火薬をそれぞれ別個に銃口から装填するため、薬莢はない。
だが『弾丸と装薬を一体にしておく』役割のものは存在した。
『早合（はやごう）』と呼ばれるものがそれで、防水加工された紙や木等で作られた筒の中に規定量の火薬と弾丸をまとめて入れておく。
使用に際しては紙製の場合は端部を破って、木製等の場合は腺または蓋を取り、火薬から弾丸の順で火縄銃に注ぎ入れ、朔杖で突き固めることにより、火薬の量を測ったり弾丸を取り出す手間をかけずに装填が可能になる。
早合は紙製で無い場合は再利用が可能となっている。
なお、火縄銃は連続使用することで熱によって銃身が膨張していくので、後に使用するものになるにつれて小ぶりの弾丸にしていくという工夫もあった。
西洋でもペーパーカートリッジと呼ばれる同様のものがあり、名前のとおり火薬と弾が紙で包まれたものとなっている。
こちらは使用方法は早号と同じで、銃口から注いだ後に槊杖で突き込む。
専用の袋に入れる事もあれば紐で数珠繋ぎにして肩から袈裟懸けにして持ち歩くこともあった。
よくある間違い
少女漫画など、火器についての知識が乏しい作者はしばしば銃から薬莢が付いたまま、つまり『弾丸』ではなく『弾薬』のまま発射される描写をすることがある。
これは火器の作動原理上あり得ないことであり、正しくは薬莢の先端についている弾丸だけが発射されるのである。(ショットガン等向けに丸ごと装填した弾を作り、薬莢ごと撃ち出すのであれば話は別だが)
さらに言うと、多くの銃火器には銃身内部にライフリングという弾丸を回転させることで軌道を安定させるための螺旋状の凹凸が刻まれており、それによって弾丸の側面にはライフルマークが刻まれる。
素のままの弾の雷管を叩き、発射した場合でも銃から撃ち出した場合と同様の弾道特性を示すということは無い。
銃身の有無はまだしも、薬莢の強度を補佐する薬室がないと圧力に薬莢は耐え切れず弾けてしまい、銃弾もまともに飛んでいく事は無い。(しかし十分に殺傷能力はあり、危険である)
余談
当然ながら射撃直後の金属薬莢は非常に熱く、背中等に入ることで軽いとはいえ火傷をしてしまう。
排出された薬莢が隣で撃っていた人の背中に入る、射手自身の胸元から入るなどにより大慌てといったことが起きている。
珍しい例では射撃場にて排出された薬莢がすぐ傍の防護壁で跳ね返り、アイウェアと顔の間に挟まり眉毛がこげたという事例もある。
第二次世界大戦で、戦車兵は戦車の空薬莢にトイレをしたことがある。
