СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ПУТЕМ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ОБЛАСТИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2001 года по МПК F41B15/04 

Изобретение относится к электрическим средствам поражения объектов на расстоянии, а именно к электрошоковым устройствам дистанционного действия.

Известно устройство "Газобаллонный пистолет для выбрасывания порошков" (RU патент N 2065558 от 20.08.96. Бюл. N 23), в котором описан способ, включающий создание газодисперсной области из раздражающих или красящих порошкообразных веществ в результате истечения под давлением газа из баллона через отверстия диафрагмы и выброс этой области в сторону цели. Устройство содержит корпус, имеющий рукоятку или без таковой, ствол в виде цилиндрической передней части, в которой размещен снаряд с порошком, а также закрепленную в задней части диафрагмы иглу для прокола диафрагмы (мембраны) баллона, в котором находится газ под давлением для выброса порошкообразных веществ.

Недостатком данного способа воздействия на объекты является невозможность поражения технических устройств, недостаточная эффективность воздействия на биообъекты и простота защиты от него.

Известен способ передачи электрической энергии для дистанционного поражения биообъектов по двум тонким металлическим проводникам, выбрасываемым из электрошокового устройства с использованием баллона с сжатым газом ("Security Management", March 1995, Vol. 39, N 3, pp. 26-31). На концах проводников находятся острые наконечники, которые вонзаются в биообъект, что приводит к появлению электрического контакта проводников с биообъектом. Недостатком данного способа является ограниченность радиуса действия (не более пяти метров), возможность нанесения травмы биообъекту вследствие вонзания в него наконечника, точечный характер воздействия на объект и, как следствие, невозможность одновременного воздействия на несколько объектов. Помимо этого недостатком способа является низкая эффективность воздействия на технические устройства, обусловленная сложностью точного попадания в чувствительные элементы этих устройств.

Известен способ передачи электрической энергии для дистанционного поражения объектов с помощью ультрафиолетового лазера, обеспечивающего формирование двух электропроводящих каналов путем ионизации воздуха (US патент N 5675103). Недостатком данного способа является точечный характер воздействия на объект и, как следствие, невозможность одновременного воздействия на несколько объектов.

Известен способ и устройство для дистанционного поражения электрошоком путем формирования электропроводящего канала (RU патент N 2150653 С1, от 10.06.2000. Бюл. N 16), являющиеся наиболее близкими к предлагаемому изобретению техническими решениями, т.е. прототипом. Способ, заключающийся в формировании электропроводящего канала за счет выноса проводника из насадки струей жидкости и удержания его в этой струе. Недостатком данного способа является точечный контакт с объектом и, как следствие, невозможность одновременного воздействия на несколько объектов.

Задачей данного изобретения является обеспечение возможности поражения технических устройств, а также одновременного поражения нескольких биообъектов без точного прицеливания и в больших объемах при увеличении эффективности воздействия.

Для достижения задачи данного изобретения способ поражения объектов путем формирования электропроводящей области заключается в создании газодисперсной области с помощью газа, находящегося под давлением. В отличие от известного в предлагаемом способе газодисперсную область формируют из отрезков электропроводящих волокон и прикладывают электрический потенциал, при этом концентрацию электропроводящих волокон рассчитывают по формуле

где V [кВ] - напряжение источника, L [м] - длина электропроводящей области, K₂= (5-10) - коэффициент, характеризующий вероятность электрического пробоя, l [см] - длина отрезков волокон.

Кроме того, в способе формирования электропроводящей области для поражения объектов электрический потенциал создают с помощью источника напряжения, причем один вывод источника напряжения располагают в газодисперсной области, а другой заземляют.

Кроме того, в способе формирования электропроводящей области для поражения объектов электрический потенциал создают с помощью источника напряжения, причем оба вывода источника напряжения располагают в газодисперсной области.

Кроме того, в способе формирования электропроводящей области для поражения объектов создают область в виде двух газодисперсных подобластей, при этом электрический потенциал создают с помощью источника напряжения, причем один вывод источника напряжения располагают в одной газодисперсной области, а другой вывод источника напряжения располагают во второй газодисперсной области.

Согласно варианту 1 для достижения задачи данного изобретения предлагается устройство для поражения объектов путем формирования электропроводящей области, которое, как и наиболее близкое к нему известное по патенту РФ N 2150653, содержит ствол с цилиндрическим каналом, проводник с возможностью расположения в газодисперсной области, источник газа. В отличие от известного в предлагаемое устройство введены диафрагма, отрезки электропроводящих волокон, источник напряжения, один из выводов которого соединен с проводником, а другой заземлен, при этом в качестве источника газа введен ресивер, причем выход ресивера соединен со стволом, в котором размещены диафрагма и отрезки электропроводящих волокон.

Согласно варианту 2 в устройство для поражения объекта путем формирования электропроводящей области, содержащее ствол с цилиндрическим каналом, проводник с возможностью расположения в газодисперсной области, источник газа, введены диафрагма, отрезки электропроводящих волокон, источник напряжения, один конец проводника соединен с одним из выводов источника напряжения и закреплен на стволе, а другой вывод источника напряжения заземлен, при этом в качестве источника газа введен ресивер, причем выход ресивера соединен со стволом, в котором размещены диафрагма и отрезки электропроводящих волокон.

Кроме того, в устройство для поражения объекта путем формирования электропроводящей области (по любому из вариантов) введены второй ствол с цилиндрическим каналом, с отрезками электропроводящих волокон, с проводником, закрепленным одним концом на стволе, с возможностью расположения в электропроводящей области, с ресивером в качестве источника газа, при этом выход ресивера соединен со стволом, в котором размещены диафрагма и отрезки электропроводящих волокон.

Кроме того, в устройстве для поражения объекта (по любому из вариантов) путем формирования электропроводящей области другой конец проводника соединен с пыжом, расположенным в стволе.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами, на которых изображены:
на фиг 1, 2, 3 - блок-схемы устройства для осуществления предложенного способа;
на фиг. 4 - устройство для осуществления предложенного способа по варианту 1;
на фиг. 5 а, б, с - устройства для осуществления предложенного способа по варианту 2.

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности.

Газовый поток из источника газа 1 (фиг. 1) под давлением направляют в ствол 2, заполненный отрезками электропроводящих волокон, которые выбрасывают в пространство между стволом 2 и объектом 3. В результате формируют газодисперсную область 4 (Фукс Н.А. Механика аэрозолей. Изд-во АН СССР, М., 1955 г.). При этом к газодисперсной области 4 прикладывают электрический потенциал от источника напряжения 5, один вывод 6 которого располагается в газодисперсной области 4, а другой вывод 7 источника напряжения заземляют.

На фиг. 2 показана схема, в соответствии, с которой оба вывода 6, 7 источника напряжения 5 располагают в газодисперсной области 4.

На фиг. 3 показана схема, в соответствии, с которой область формируют в виде двух подобластей, один вывод 6 источника напряжения располагают в одной области, а другой вывод 7 располагают во второй подобласти.

Таким образом, по объектам протекает электрический ток, вызывающий последствия, зависящие от параметров этого тока, которые, в свою очередь, зависят от характеристик источника напряжения. Напряжение может быть постоянным, гармоническим, либо импульсным. Импульсы могут быть однократными или периодически повторяющимися. Применяют различные источники газа, например газовые баллоны под давлением или магистрали с газом под давлением, химические газогенераторы или баллоны со сжиженным газом. В качестве отрезков электропроводящих волокон могут использоваться, например, отрезки углеродного волокна, либо стекловолокна с электропроводящим покрытием.

В случае заполнения ствола достаточным количеством отрезков электропроводящих волокон их распределение в воздушной среде после выброса из ствола будет таким, что между отрезками возникает непрерывный электрический контакт, создающий электропроводящую область.

Счетная концентрация волокон N[1/см³] при этом может быть оценена, как N≥K₁/д³, где l - длина волокон, K₁=(50-100) - коэффициент, характеризующий вероятность контактного распределения отрезков волокон в области.

Учитывая что, в известных электрошоковых устройствах напряжение источника электрической энергии составляет величину не менее 30-60 кВ, реальная концентрация отрезков волокон может быть значительно снижена за счет возникновения электрического пробоя воздушных промежутков между отрезками. В этом случае концентрацию волокон можно оценить, как

где V [кВ] - напряжение источника, L [м] - длина электропроводящей области, K₂= (5-10) - коэффициент, характеризующий вероятность электрического пробоя, l [см] - длина отрезков волокон. Так, при длине отрезков 1 см, напряжении источника 60 кВ и расстоянии до объекта 10 м, счетная концентрация отрезков в проводящей области должна быть не менее 6 отрезков в 1 см³.

Из чего следует, что при конической форме газодисперсной области с диаметром основания 4 м для отрезков углеродных волокон диаметром 9•10^-4 см, плотностью 1,95 г/см³ (вес одного отрезка около 10^-6 г) масса выбрасываемого устройством волокна составит 300 г. Исходя из приведенного выше выражения для концентрации отрезков, в случае уменьшения их длины счетная концентрация должна увеличиваться как 1/l³, а массовая - как 1/l².

Формируемая из отрезков волокна электропроводящая область, в отличие от существующих средств передачи электрической энергии для дистанционного поражения объектов, имеет значительные (1 м и более) поперечные размеры и обеспечивает электрический контакт большой (1 м² и более) площади.

Пример осуществления способа.

В ходе экспериментов из отрезков углеродных волокон были сформированы области, имеющие длину L от 2 до 8 м (L в зависимости от давления в источнике газа) и площадь поперечного сечения на расстоянии R=0.9L от 0.5 до 2 м². Сформированные области обеспечили протекание электрического тока от генератора к объекту при следующих условиях:
при наличии металлического проводника, соединенного с одной из клемм источника напряжения, расположенного в области газодисперсной области;
при количестве электропроводящего волокна не менее 5 г;
при напряжении источника напряжения не менее 20 кВ.

Предлагаемое устройство по варианту 1 содержит (фиг. 4), ресивер 1, ствол 2, диафрагму 8 и отрезки электропроводящих волокон 9, расположенные в стволе 2, источник напряжения 5, при этом выход ресивера 1 соединен со стволом 2, один вывод источника напряжения 6 расположен в газодисперсной области 4, а другой 7 - заземлен.

Устройство работает следующим образом.

По варианту 1 (фиг. 4) при создании в ресивере 1 давления Р, необходимого для разрушения диафрагмы 8, газовый поток разрушает диафрагму 8 и выбрасывает отрезки электропроводящих волокон 9 из ствола 2. При этом на выходе из ствола 2 дополнительный запас газа из ресивера 1 выбрасывает отрезки электропроводящих волокон 9, тем самым формируя газодисперсную область с необходимой концентрацией отрезков. Для заполнения ресивера газом под давлением применяют различные первичные источники газа. Возможны три случая:
1. Использование в качестве первичного источника газа баллона со сжатым газом или магистрали с газом. В этом случае ресивер накапливает необходимое количество газа.

2. Использование химического газогенератора. В этом случае дополнительно к п. 1 ресивер играет роль охладителя газа.

3. Использование баллона со сжиженным газом. В этом случае дополнительно к п. 1 ресивер играет роль расширителя.

Разрушение диафрагмы происходит при строго определенном давлении, зависящим от ее прочности, определяемой эмпирическим путем. Диафрагма может быть выполнена, например, из бумаги. В отличие от прототипа диафрагма разрушается полностью, освобождая все сечение ствола для прохождения газового потока, что в свою очередь способствует созданию необходимой концентрации волокон в газодисперсной области. При этом к газодисперсной области 4 прикладывают электрический потенциал, возбуждаемый источником напряжения 5, один вывод 6 которого, например, на диэлектрической подставке располагают в газодисперсной области 4, а другой вывод 7 источника напряжения заземляют. Причем ток протекает по цепи: вывод 6 источника напряжения, газодисперсная область 4, объект 3 и земля. Оба вывода 6 и 7 источника напряжения могут быть расположены в газодисперсной области 4, при этом ток протекает по последней, не захватывая землю. В соответствии с формулой (1) подбирают концентрацию отрезков волокон для достижения электрического пробоя.

Предлагаемое устройство согласно варианту 2 содержит (фиг. 5 а, б, с), ресивер 1, ствол 2, диафрагму 8 и отрезки электропроводящих волокон 9, расположенные в стволе 2, источник напряжения 5, проводник 10, закрепленный одним концом на стволе 2 с возможностью расположения в электропроводящей области 4, при этом выход ресивера 1 соединен со стволом 2, в котором размещена диафрагма 8 и отрезки электропроводящих волокон 9, а один вывод 6 источника напряжения соединен с закрепленным концом проводника 10, второй вывод 7 заземлен, кроме того, устройство содержит пыж 11, закрепленный на втором конце проводника 10 (фиг. 5 б, с). Кроме того, устройство содержит (фиг. 5 с) вторые ресивер 1, ствол 2 с цилиндрическим каналом, диафрагму 8 и отрезки электропроводящих волокон 9, расположенные в стволе 2, проводник 10, закрепленный одним концом на стволе 2 с возможностью расположения в электропроводящей области 4, пыж 11, при этом выход ресивера 1 соединен со стволом 2.

Устройство работает следующим образом.

По варианту 2 при создании в ресивере 1 необходимого давления газовый поток разрушает диафрагму 8 и выбрасывает отрезки электропроводящих волокон 9 из ствола 2. При этом дополнительный запас газа из ресивера 1 воздействует на отрезки электропроводящих волокон и формирует газодисперсную область с необходимой концентрацией отрезков. Разрушение диафрагмы происходит при строго определенном давлении, зависящем от ее прочности, определяемой эмпирическим путем. При этом в объемной газодисперсной области 4 создают электрический потенциал, возбуждаемый источником напряжения 5, один вывод которого соединен с проводником, преимущественно намотанным спиралеобразно на стволе 2. Пыж 11, вылетая вместе с отрезками электропроводящих волокон из ствола, вытягивает за собой проводник, прикрепленный к нему. Разматываясь, проводник попадает в электропроводящую область и потенциал от источника напряжения передается по проводнику в электропроводящую область. При этом увеличиваются дальность выстреливания и надежность передачи потенциала в электропроводящую область.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство для поражения объектов путем формирования электропроводящей области обеспечивают возможность поражения технических устройств и поражение нескольких биообъектов без точного прицеливания и в больших объемах при увеличении эффективности воздействия. Последнее достигается подачей на объекты высоковольтного электрического потенциала.

Безопасность воздействия для человека обеспечивается выбором параметров источника напряжения, аналогичных применяемым в традиционных электрошоковых устройствах, например в "ЭЙР ТАЙЗЕР"м

Изобретение относится к электрическим средствам поражения объектов на расстоянии, а именно, к электрошоковым устройствам дистанционного действия. Способ для поражения объектов путем формирования электропроводящей области заключается в создании газодисперсной области с помощью газа, находящегося под давлением. Газодисперсную область формируют из отрезков электропроводящих волокон и прикладывают электрический потенциал, при этом концентрацию электропроводящих волокон рассчитывают по формуле где V [кВ] - напряжение источника, L[м] - длина электропроводящей области; K₂=(5-10) - коэффициент, характеризующий вероятность электрического пробоя; l[см] - длина отрезков волокон. Согласно варианту 1 устройство для поражения объектов путем формирования электропроводящей области содержит ствол с цилиндрическим каналом, проводник с возможностью расположения в газодисперсной области, источник газа. Также в устройство введены диафрагма, отрезки электропроводящих волокон, источник напряжения, один из выводов которого соединен с проводником, а другой заземлен, при этом в качестве источника газа введен ресивер, причем выход ресивера соединен со стволом, в котором размещены диафрагма и отрезки электропроводящих волокон. Согласно варианту 2 в устройство введены отрезки электропроводящих волокон, источник напряжения, диафрагма, один конец проводника соединен с одним из выводов источника напряжения и закреплен на стволе, а другой вывод источника напряжения заземлен, при этом в качестве источника газа введен ресивер, причем выход ресивера соединен со стволом, в котором размещены диафрагма и отрезки электропроводящих волокон. Изобретения обеспечивает поражение технических устройств, а также одновременное поражение нескольких биообъектов без точного прицеливания. 3 с. и 7 з.п. ф-ы, 5 ил.

1. Способ поражения объектов путем формирования электропроводящей области, заключающийся в создании газодисперсной области с помощью газа, находящегося под давлением, отличающийся тем, что газодисперсную область формируют из отрезков электропроводящих волокон, а для формирования электропроводящей области прикладывают электрический потенциал, при этом концентрацию отрезков электропроводящих волокон рассчитывают по формуле

где V[кВ] - напряжение источника, L[м] - длина электропроводящей области; K₂= (5-10) - коэффициент, характеризующий вероятность электрического пробоя; l[см] - длина отрезков волокон. 2. Способ поражения объектов путем формирования электропроводящей области по п. 1, отличающийся тем, что электрический потенциал создают с помощью источника напряжения, причем один вывод источника напряжения располагают в газодисперсной области, а другой заземляют. 3. Способ поражения объектов путем формирования электропроводящей области по п.1, отличающийся тем, что электрический потенциал создают с помощью источника напряжения, причем оба вывода источника напряжения располагают в газодисперсной области. 4. Способ поражения объектов путем формирования электропроводящей области по п.1, отличающийся тем, что создают область в виде двух газодисперсных подобластей, при этом электрический потенциал создают с помощью источника напряжения, причем один вывод источника напряжения располагают в одной газодисперсной подобласти, а другой вывод источника напряжения располагают во второй газодисперсной подобласти. 5. Устройство для поражения объектов путем формирования электропроводящей области, содержащее ствол с цилиндрическим каналом, источник газа, проводник с возможностью расположения в газодисперсной области, отличающееся тем, что в него введены диафрагма, отрезки электропроводящих волокон, источник напряжения, один из выводов которого соединен с проводником, а другой заземлен, при этом в качестве источника газа введен ресивер, причем выход ресивера соединен со стволом, в котором размещена диафрагма и отрезки электропроводящих волокон. 6. Устройство для поражения объектов путем формирования электропроводящей области по п.5, отличающееся тем, что в него введены второй ствол с цилиндрическим каналом, с отрезками электропроводящих волокон, с проводником, закрепленный одним концом на стволе, с возможностью расположения в электропроводящей области, с ресивером в качестве источника газа, при этом выход ресивера соединен со стволом, в котором размещена диафрагма и отрезки электропроводящих волокон. 7. Устройство для поражения объектов путем формирования электропроводящей области по любому из пп.5 и 6, отличающееся тем, что другой конец проводника соединен с пыжом, расположенным в стволе. 8. Устройство для поражения объектов путем формирования электропроводящей области, содержащее ствол с цилиндрическим каналом, источник газа, проводник с возможностью расположения в газодисперсной области, отличающееся тем, что введены диафрагма, отрезки электропроводящих волокон, источник напряжения, один конец проводника соединен с одним из выводов источника напряжения и закреплен на стволе, а другой вывод источника напряжения заземлен, при этом в качестве источника газа введен ресивер, причем выход ресивера соединен со стволом, в котором размещена диафрагма и отрезки электропроводящих волокон. 9. Устройство для поражения объектов путем формирования электропроводящей области по п.8, отличающееся тем, что в него введены второй ствол с цилиндрическим каналом, с отрезками электропроводящих волокон, с проводником, закрепленный одним концом на стволе, с возможностью расположения в электропроводящей области, с ресивером в качестве источника газа, при этом выход ресивера соединен со стволом, в котором размещена диафрагма и отрезки электропроводящих волокон. 10. Устройство для поражения объектов путем формирования электропроводящей области по любому из пп.8 и 9, отличающееся тем, что другой конец проводника соединен с пыжом, расположенным в стволе.