ЭЛЕКТРОШОКОВОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1996 года по МПК F41B15/04 H05C1/06 

Изобретение относится к высоковольтным искровым разрядникам и может быть использовано в устройствах для защиты от нападения животных или правонарушителей путем воздействия на них серий разрядов высокого напряжения, а также для электрошоковой терапии.

Известно устройство с электроискровым разрядником, содержащее размещенные в цилиндрическом корпусе источник низкого постоянного напряжения, преобразователь, генератор колебаний, повышающий трансформатор, выпрямитель, а также размещенные на внешней поверхности корпуса разрядные электроды и переключатель [1]
Это устройство обеспечивает формирование и передачу серий электрических ударов, характеризуемых малым током и малой длительностью, на объекты, с которыми оно контактирует. Это устройство не обеспечивает эффективной самозащиты при попытках правонарушителя выхватить его из рук владельца.

Известно также устройство с электроискровым разрядником, содержащее размещенные в удлиненном корпусе генератор импульсов, переключатель, источник питания, трансформатор, на вторичную обмотку которого включен собственно разрядник [2]
Помимо указанного выше недостатка, обуславливающего возможность выхватывания данного средства самозащиты из рук его владельца, оно имеет невысокие механическую прочность и ударную стойкость ввиду конструктивных особенностей его корпуса, вследствие чего в ряде ситуаций самозащита с помощью этого устройства может оказаться неэффективной.

Известно также многофункциональное устройство для оснащения персонала правоохранительных органов, содержащее цилиндрический корпус из непроводящего материала, на боковой поверхности рабочей части которого нанесены множество параллельных электрических проводников, а также металлическое кольцо; в корпусе устройства размещены источник питания, преобразователь и средства переключения [3]
В этом устройстве за счет выбора расстояний между параллельными проводниками, а также между их концами и металлическим кольцом формируется искровой разряд, используемый для самозащиты при контроле действия правонарушителя. Сопровождающие искровой разряд оптический и акустический эффекты служат дополнительным фактором устрашения.

Это техническое решение обеспечивает противодействие нападению противника при его попытке выхватить средство самозащиты, однако недостаточная его эффективность связана с необходимостью действовать на довольно близком расстоянии от противника (необходимо обеспечить контакт с боковой частью корпуса устройства). Конструкция корпуса не оптимальна с точки зрения безопасности самого пользователя рукоятка не отделена от рабочей части корпуса, по всей длине которой нанесены высокопотенциальные проводники. Высоковольтный разряд происходит на поверхности корпуса, что приводит к снижению механической прочности устройства и в конечном счете к преждевременному выходу его из строя.

Наиболее близким к заявленному устройству по технической сущности и достигаемому техническому результату является автономный искровой разрядник, представляющий собой устройство для самозащиты от нападения с помощью высокого электрического напряжения, содержащий корпус, выполненный в виде полого цилиндра из диэлектрического материала, два рабочих электрода, размещенные на его рабочем торце, и два защитных электрода, расположенные диаметрально противоположно на боковой поверхности корпуса в рабочей его части, соединенные с источником высокого импульсного напряжения, размещенным внутри корпуса, на боковой поверхности которого между его рабочей частью и рукояткой расположена пусковая кнопка, а также размещенный в корпусе источник электропитания [4]
Это устройство обеспечивает более действенную и более надежную защиту от нападения за счет размещения рабочих электродов на торце, что позволяет реализовать эффективную самозащиту на большем расстоянии от противника, а также за счет использования защитных электродов на рабочей части корпуса, реализующих функцию антивыхватывателя.

Однако данное известное техническое решение имеет ряд недостатков, снижающих эффективность самозащиты и безопасность для пользователя. Так, указанные выше форма и расположение рабочих и защитных электродов приводят, во-первых, к возникновению высоковольтных разрядов на поверхности корпуса, снижающих механическую прочность устройства, во-вторых, не исключает опасности электрических ударов для самого пользователя при случайных соприкосновениях с рабочей частью корпуса, выполненной в виде единого целого с рукояткой. Акустический и оптический эффекты, сопровождающие электрический разряд, хотя и являются в определенной степени фактором устрашения противника, однако едва ли данный фактор может рассматриваться на достаточно эффективный ввиду хорошо известной, традиционной формы возникающего при этом электрического искрового разряда.

Задачей изобретения является создание высокоэффективного электрошокового устройства (автономного искрового разрядника), свободного от перечисленных выше недостатков. Достигаемым при этом техническим результатом является повышение эффективности самозащиты при одновременном повышении безопасности пользователя за счет увеличения механической прочности и ударной стойкости конструкции разрядника, а также изменения характеристик формируемого искрового разрядника таким образом, чтобы усилить действие сопровождающих электрический разряд акустического и оптического эффектов.

Указанный технический результат достигается тем, что в электрошоковое устройство, содержащее корпус, выполненный в виде полого цилиндра из диэлектрического материала, защитный электрод, размещенный на корпусе у его рабочего торца, два рабочих электрода, размещенные на этом торце и соединенные с источником высокого импульсного напряжения, размещенным внутри корпуса, пусковую кнопку, размещенную на боковой поверхности корпуса между его рабочей частью и рукояткой, и размещенный внутри корпуса источник электропитания, введены монтажный каркас, выполненный в виде вставленного в корпус полого цилиндра из диэлектрического материала, жестко закрепленный в корпусе посредством втулки из диэлектрического материала, разделительное кольцо, размещенное в средней части корпуса между его рабочей частью и рукояткой, и дополнительно введены не менее двух рабочих электродов, при этом каждый из рабочих электродов выполнен в виде заостренного штыря с проточками на его цилиндрической поверхности в его средней части, один из них расположен в центре рабочего торца и соединен с низкопотенциальным выводом источника высокого импульсного напряжения, а остальные рабочие электроды, образующие группу боковых электродов, расположены на одинаковом расстоянии один от другого по окружности, концентричной оси центрального электрода, и соединены с высокопотенциальным выводом источника высокого импульсного напряжения, защитный электрод выполнен в виде кольца из углепластика, наименьшее расстояние которого от рабочего торца выбрано большим величины расстояния между центральным и любым из боковых электродов, а пусковая кнопка установлена во втулке, снабжена механизмом блокировки и размещена на разделительном кольце.

При этом корпус может быть выполнен из стеклопластика либо может быть выполнен многослойным, причем один или несколько слоев, преимущественно ближних к внешней поверхности корпуса, в этом случае выполнены из кевларостеклопластика, а остальные слои из стеклопластика. Внешняя поверхность рукоятки может быть снабжена покрытием мягкого диэлектрического материала.

Источник электропитания может быть выполнен в виде аккумуляторной батареи, при этом в устройство может быть введено встроенное зарядное устройство с входными штыревыми контактами, размещенными внутри корпуса в области рукоятки, у его торца, снабженного съемной крышкой.

Достижение обеспечиваемого изобретением технического результата обусловлено всей совокупностью существенных признаков. Признаки, отличающие изобретение от прототипа, состоят во введении, выполнении и размещении монтажного каркаса, разделительного кольца, дополнительном введении не менее двух рабочих электродов, форме выполнения и размещении защитного и рабочих электродов и конструктивных особенностях соединения их с выводами источника высокого импульсного напряжения и выборе материала корпуса и защитного электрода, а также в конструктивных особенностях пусковой кнопки, источника электропитания и рукоятки корпуса. Все эти признаки в совокупности способствуют повышению механической и электрической прочности ударной стойкости устройства, а следовательно, безотказности его работы, при одновременном повышении удобства обращения и безопасности для самого пользователя, а также степени эффективного воздействия на противника (за счет усиления акустического и оптического факторов воздействия, без увеличения силы электрического удара), что в конечном счете ведет к повышению эффективности самозащиты.

На фиг. 1 показан внешний вид электрошокового устройства, выполненного в соответствии с изобретением; на фиг. 2 сечение по линии А А на фиг. 1 рабочей части электрошокового устройства, иллюстрирующее схему соединения рабочих электродов с источником высокого импульсного напряжения; на фиг.3 - сечение по линии Б Б на фиг. 1, иллюстрирующее размещение и принцип действия пусковой кнопки с механизмом блокировки.

Согласно фиг. 1 электрошоковое устройство содержит корпус 1, выполненный в виде полого цилиндра из диэлектрического материала, например из стеклопластика, имеющий рабочую часть 2 и рукоятку 3, между которыми установлено разделительное кольцо 4, на котором размещена пусковая кнопка 5 с механизмом блокировки 6. На рабочем торце корпуса 1 установлены рабочие электроды, один из которых 7 центральный, низкопотенциальный, размещен в центре торца, а остальные три боковые, высокопотенциальные, 8 на одинаковом расстоянии один от другого на окружности, концентричной оси центрального электрода 7. У рабочего торца корпуса 1 на его боковой поверхности размещен защитный электрод 9, выполненный в виде кольца из углепластика, наименьшее расстояние которого от рабочего торца корпуса 1 выбрано меньшим величины расстояния между центральным 7 и любым из боковых рабочих электродов 8. Торец корпуса 1 со стороны рукоятки 3 может быть закрыт съемной крышкой 10, закрепленной в ее центре винтом 11, служащим для крепления ременной петли 12.

На фиг. 2, иллюстрирующей фрагмент конструкции устройства в разрезе, рабочий торец корпуса 1 закрыт головкой 13. Монтажный каркас 14, выполненный в виде вставленного в корпус 1 полого цилиндра из диэлектрического материала, предназначен для установки и крепления размещаемых внутри корпуса 1 конструктивных элементов устройства. В монтажном каркасе 14 установлен каркас 15 высоковольтного трансформатора источника высокого импульсного напряжения с обмоткой 16 и сердечником 17. Каждый из рабочих электродов 7, 8, установленных, например, на резьбе, в головке 13, имеет форму заостренного штыря с проточкой на цилиндрической поверхности. Низкопотенциальный центральный электрод 7 подключен к общему проводу 18, а высокопотенциальные боковые электроды 8 (на фиг. 2 показан один из них) посредством поджимающего и объединительного кольца 19 соединены с выходным проводом 20 высоковольтного трансформатора. На фиг. 2 также показаны выполненный в виде кольца защитный электрод 9 (антивыхватыватель) и сквозное отверстие 21 в монтажном каркасе 14 и в корпусе 1, предназначенное для подключения защитного электрода 9.

На фиг. 3, иллюстрирующей выполнение и принцип действия пусковой кнопки 5 с механизмом блокировки 6, показан фрагмент сечения устройства в плоскости установки на разделительном кольце 4 пусковой кнопки 5 с механизмом блокировки 6 (фиг. 1). В показанном на фиг. 3 варианте выполнения пусковая кнопка 5 представляет собой микровыключатель 22 с толкателем 23, установленным на втулке 24 и заблокированным в исходном состоянии пластиной 25, установленной с возможностью перемещения с помощью клавиши 26. Элементы 25, 26 образуют блокиратор пусковой кнопки 5. Втулка 24 обеспечивает крепление монтажного каркаса 14 к корпусу 1 и совместно с микровыключателем 22 размещена во вкладыше 27. Внешняя поверхность рукоятки 3 может быть снабжена покрытием из мягкого диэлектрического материала (на чертежах детально не показано).

Электрошоковое устройство работает следующим образом.

При нажатии пусковой кнопки 5 (предварительно разблокированной посредством перемещения клавиши 26 механизма блокировки 6 и высвобождения тем самым пластиной 25 толкателя 23 ( см. фиг. 3) происходит подключение источника электропитания к источнику высокого импульсного напряжения. При этом между центральным 7 и каждым из боковых 8 электродов возникает искровой разряд (одновременно или поочередно). При проникновении или приближении на расстояние менее половины расстояния между центральным 7 и любым из боковых 8 электродов к объекту воздействия последний испытывает на себе действие электрического удара. Аналогичный описанному выше эффект возникает при проникновении или приближении на то же самое расстояние к защитному электроду 9. В случае прикосновения к боковой поверхности на расстоянии от защитного электрода 9 (антивыхватывателя), большем указанного выше, тот же самый результат может быть обеспечен путем принудительного уменьшения этого расстояния за счет изменения угловой ориентации устройства его владельцем. Описанные выше особенности конструктивного выполнения защитного электрода 9 обеспечивают это при любой пространственной ориентации устройства относительно его владельца и объекта воздействия (нападающего противника).

Благодаря описанной выше форме выполнения рабочих электродов 7, 8 искровой разряд формируется на концах электродов 7, 8, что исключает возможности пробоя на корпусе и, как следствие, повышает механическую прочность устройства.

Расположение высокопотенциальных боковых электродов 8 симметрично относительно низкопотенциального центрального электрода 7 приводит к одновременному или почти одновременному, с незначительными временными отклонениями для различных пар (центральный-боковой) электродов, разряду, что визуально представляется в виде множества искровых разрядов, а сопровождающие их акустические и оптические эффекты ("бегущие" вспышки, тpеск разрядов) усиливают их устрашающее воздействие на противника.

Кроме того, предусмотренное изобретением расположение центрального 7 и боковых 8 электродов позволяет в наибольшей степени центрального 7 и боковых 8 электродов позволяет в наибольшей степени упростить соединение электродов 7, 8 с выводами 18, 20 высоковольтного трансформатора источника высокого импульсного напряжения (см. фиг. 2), при этом исключается необходимость создания и изоляции дополнительных выводов, затрачивается меньшее количество проводов и снижается опасность внутренних пробоев, что также приводит к повышению электрической и механической прочности.

Выбор материала и формы выполнения корпуса 1, а также введение и форма выполнения монтажного каркаса 14 диктуются требованиями высокой механической прочности и ударной стойкости в сочетании с хорошими диэлектрическими свойствами. Так, выполнение корпуса 1 из стеклопластика, в том числе многослойным, при выполнении отдельных его слоев, преимущественно ближних к внешней поверхности, из высокопрочного кевларостеклопластика, позволяет повысить механическую прочность устройства, а следовательно, эффективность обеспечиваемой им самозащиты в аспекте ударно-дробящего действия. Выбор материала защитного электрода 9 также диктуется требованием повышения механической прочности. Кроме того, углепластик материал, сходящий по своим свойствам с материалом корпуса (в том числе по электропроводности). Такая однородность свойств способствует повышению технологичности конструкции устройства.

Введение разделительного кольца 4 повышает безопасность для пользователя за счет исключения возможности случайного соскальзывания руки с рукоятки 3 на рабочую часть 2 корпуса 1. Снабжение пусковой кнопки 5 механизмом блокировки 6 и размещение ее на разделительном кольце 4 повышает удобство пользования устройством и исключает непреднамеренное его включение, что в конечном счете ведет к повышению эксплуатационной надежности, непосредственно связанной с обеспечением требуемой эффективности самозащиты.

Особенности выполнения источника электропитания, введение встроенного зарядного устройства при обеспечении простоты доступа к нему позволяют увеличить срок службы устройства между подразрядами и упростить процедуру подразряда, что также имеет непосредственную связь с повышением эксплуатационной надежности, обеспечивая в необходимый момент готовность устройства к работе и безотказность его функционирования.

Снабжение рукоятки 3 покрытием из мягкого диэлектрического материала, помимо удобства для пользователя, способствует улучшению диэлектрических свойств корпуса 1, т. е. увеличению электрической прочности, что может оказаться важным при неблагоприятных внешних условиях, например, при повышенной влажности.

Пример. Электрошоковое устройство выполнено в габаритах: диаметр 41 мм, полная длина 320 мм, длина корпуса 300 мм. Вес 720 г. Напряжение разряда составляет 45 кВ, частота следования разрядов 400 40 Гц, напряжение источника питания 12 В. Длительность непрерывной работы составляет не менее 2 ч, время заряда аккумуляторной батареи не более 10 ч. Устойчивый шоковый эффект достигается при времени воздействия порядка 1 с.

Изобретение обеспечивает повышение эффективности реализуемой с использованием электрошокового устройства самозащиты при одновременном повышении безопасности его пользователя за счет увеличения механической прочности и ударной стойкости конструкции и повышения ее электрической прочности, а также за счет повышения действенности оптических и акустических эффектов искрового разряда. При этом применение электрошокового устройства по его непосредственному назначению не представляет опасности для живого организма и его жизнедеятельности.

Использование: в устройствах для защиты от нападения и для электрошоковой терапии. Сущность изобретения: электрошоковое устройство содержит корпус 1 в виде полого цилиндра, который может быть выполнен из стеклопластика и в который вставлен монтажный каркас. Между рабочей частью 2 корпуса 1 и его рукояткой 3 установлено разделительное кольцо 4, на котором размещена пусковая кнопка 5 с механизмом блокировки 6. В центре рабочего торца корпуса 1 установлен центральный рабочий электрод 7, соединенный с низкопотенциальным выводом источника высокого импульсного напряжения, а на окружности, концентричной оси электрода 7, на одинаковом расстоянии один от другого, - боковые рабочие электроды 8, соединенные с высокопотенциальным выводом источника высокого импульсного напряжения. Рабочие электроды 7, 8 выполнены в виде заостренных штырей с проточкой на цилиндрической поверхности и соединены с выводами источника высокого импульсного напряжения. У рабочего торца корпуса 1 на его боковой поверхности размещен защитный электрод 9 в виде кольца из углепластика. Торец корпуса 1 со стороны рукоятки 3 можно снабдить крышкой 10, закрывающей входные штыревые контакты встроенного зарядного устройства. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электрошоковое устройство, содержащее корпус, выполненный в виде полого цилиндра из диэлектрического материала, защитный электрод, размещенный на корпусе у его рабочего торца, два рабочих электрода, размещенные на этом торце и соединенные с источником высокого импульсного напряжения, размещенным внутри корпуса, пусковую кнопку, размещенную на боковой поверхности корпуса между его рабочей частью и рукояткой, и размещенный внутри корпуса источник электропитания, соединенный через пусковую кнопку с источником высокого импульсного напряжения, отличающееся тем, что в него введены монтажный каркас, выполненный в виде вставленного в корпус полого цилиндра из диэлектрического материала, жестко закрепленный в корпусе посредством втулки из диэлектрического материала, разделительное кольцо, размещенное в средней части корпуса между его рабочей частью и рукояткой, и дополнительно введены не менее двух рабочих электродов, при этом каждый из рабочих электродов выполнен в виде заостренного штыря с проточками на его цилиндрической поверхности в его средней части, один из них расположен в центре рабочего торца корпуса и соединен с низкопотенциальным выводом источника высокого импульсного напряжения, а остальные рабочие электроды, образующие группу боковых электродов, расположены на одинаковом расстоянии один от другого по окружности, концентричной оси центрального электрода, и соединены с высокопотенциальным выводом источника высокого импульсного напряжения, защитный электрод выполнен в виде кольца из углепластика, наименьшее расстояние которого от рабочего торца корпуса выбрано большим величины расстояния между центральным и любым из боковых электродов, а пусковая кнопка установлена во втулке, снабжена механизмом блокировки и размещена на разделительном кольце. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен из стеклопластика. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен многослойным, причем один или несколько слоев, преимущественно ближних к внешней поверхности корпуса, выполнены из кевларостеклопластика, а остальные слои из стеклопластика. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внешняя поверхность рукоятки снабжена покрытием из мягкого диэлектрического материала. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник электропитания выполнен в виде аккумуляторной батареи. 6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что в него введено встроенное зарядное устройство с входными штыревыми контактами, размещенными внутри корпуса в области рукоятки у его торца, снабженного съемной крышкой.