СПОСОБ СООБЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПУЛЕ Российский патент 2005 года по МПК G01P3/66 

Изобретение относится к области судебной баллистики, в частности может быть использовано для сообщения электрического заряда пуле при измерении ее скорости методом наведенного тока [1]. По этому методу скорость пули измеряется путем вычисления по формуле:

где V - скорость пули; S - заранее установленное расстояние (например 1 м) между двумя датчиками, расположенными на траектории движения пули; t - промежуток времени, за который пуля пролетает расстояние между датчиками. Промежуток времени t определяется путем измерения временного расстояния между сигналами, поступающими от датчиков в моменты пролета через них пули. Сигналы датчиков представляют собой двухполярные импульсы тока (фиг.1), формирующиеся при пересечении пулей плоскостей датчиков. Для функционирования датчиков наведенного тока необходимо, чтобы пуля была электрически заряжена. Величина заряда для уверенной регистрации импульсов наведенного тока должна быть не менее 10^-10-10^-9 Кл. Знак электрического заряда на пуле не играет существенной роли, поскольку его смена вызывает лишь зеркальное изменение формы импульса тока, возбуждаемого в датчике. Таким образом, для функционирования метода измерения скорости по импульсам наведенного тока необходимо, чтобы пуля была электрически заряжена до попадания в датчики. Электрический заряд на пуле может быть использован не только для измерения ее скорости методом наведенного тока, но и для других целей, например для обнаружения пролета пули.

Известен способ сообщения электрического заряда металлическому телу, состоящий в подключении одного полюса источника постоянного напряжения к телу, а другого полюса источника напряжения к окружающим металлическим предметам [2]. После подключения, за счет электрической емкости между поверхностью тела и окружающими предметами, тело заряжается до величины заряда, которую можно определить по следующему соотношению:

q=C·U, (2)

где q - приобретаемый телом заряд; С - емкость конденсатора, образованного поверхностью тела и поверхностью окружающих предметов, подключенных к противоположному полюсу источника напряжения; U - разность потенциалов между полюсами источника напряжения.

Этот метод может быть использован для сообщения заряда пуле после выстрела. Для его реализации можно, например, подключить к металлическому стволу оружия один полюс источника постоянного напряжения, а другой полюс подключить к окружающим металлическим предметам (например, к металлическому листу, установленному под стволом оружия). После отрыва пули от ствола (потери электрического контакта с ним) на пуле останется электрический заряд, определяемый по формуле (2). При этом в формуле в качестве емкости С необходимо использовать величину емкости пули (вышедшей из ствола, но еще не потерявшей с ним электрического контакта) относительно окружающих металлических предметов, подключенных к другому полюсу источника напряжения. Заметная величина заряда (например, 10^-10 Кл) в этих условиях может быть получена при значении постоянного напряжения порядка нескольких киловольт. Подача такого напряжения на ствол оружия требует применения специальных мер безопасности при проведении испытаний, что является недостатком способа.

Известен также способ сообщения положительного электрического заряда металлическому электроду путем расположения на нем радиоактивного препарата, испускающего в результате распада β-частицы (электроны) [3]. В результате постоянного ухода испускаемых электронов с электрода, он приобретает противоположный, то есть положительный заряд. Недостатком метода является необходимость использования радиоактивного препарата.

Наиболее близким к заявляемому способу техническим решением является способ сообщения электрического заряда металлическому электроду в генераторе Ван-де-Граафа [2]. Согласно этому способу заряд, сообщаемый изолированному от металлического корпуса генератора электроду, образуется в результате трения движущегося металлического ролика о заранее сформированную поверхность из диэлектрического материала (поверхность резинового ремня).

Физическое явление электризации трением, используемое в этом методе, принципиально может быть применено и для сообщения заряда пуле. Например, можно установить на конец ствола специальную насадку из диэлектрического материала, имеющую цилиндрический канал, геометрически продолжающий канал ствола оружия. При движении с трением внутри диэлектрической насадки пуля будет приобретать электрический заряд. Однако такое техническое решение будет характеризоваться следующими недостатками.

1. Наличие насадки, изменяющей конфигурацию ствола оружия, неизбежно будет влиять на конечную скорость пули.

2. Для каждой системы оружия необходима индивидуальная конструкция насадки, приспособленная для установки на ствол оружия данной системы. Это существенно усложняет необходимый комплект оборудования для универсальной испытательной установки. В случае экспертизы нестандартного оружия и боеприпасов возникает необходимость в оперативной разработке конструкции и изготовления приемлемой для испытываемых образцов насадки. Это может недопустимо увеличить сроки проведения экспертизы. Кроме того использование таких насадок, не прошедших предварительных испытаний, требует применения специальных мер безопасности при осуществлении экспертизы.

3. Насадки в процессе эксплуатации неизбежно будут изнашиваться, что потребует их периодического обновления для обеспечения безопасности испытаний.

Предлагаемый способ сообщения электрического заряда металлической пуле после выстрела основан на следующем.

Процесс электризации металлической пули трением о поверхность из диэлектрического материала осуществляется при движении пули непосредственно в канале ствола оружия. Поверхность из диэлектрического материала формируют путем создания пленки минерального масла, вводимого в канал ствола в количестве нескольких капель перед выстрелом. Эта же пленка масла обеспечивает электрическую изоляцию пули от металлического ствола оружия.

Эффект заряда пули по предлагаемому способу иллюстрируется типичными экспериментальными зависимостями величины обнаруживаемого заряда от номера выстрела после введения в ствол 2-3 капель масла (фиг.2). Зависимости получены для растительного и двух видов минерального масла. Для одного и того же вида масла зависимости характеризуются разбросом величин заряда от серии выстрелов к серии в пределах ±30%. При исследовании зависимостей использовалась пневматическая винтовка отечественного производства калибра 4,5 мм и свинцовые пули. Величина заряда оценивалась по амплитуде импульсов наведенного тока в датчике, конструкция и принцип работы которого описаны в работе [1].

Приведенные зависимости обусловливают основные отличительные признаки предлагаемого способа заряда пули.

1. Введение масла в ствол обеспечивает появление существенного заряда на пуле после выстрела. При последующих выстрелах величина заряда постепенно уменьшается, снижаясь практически до нуля при номерах выстрелов от 5 до 10. Это, видимо, обусловлено полным удалением масла из ствола вылетающими пулями. В целом уровень заряда не ниже 50% от максимального наблюдается при номерах выстрела не более третьего.

2. Максимальные значения заряда на пуле при прочих равных условиях достигаются при использовании трансформаторного масла (наибольшее удельное сопротивление для всех минеральных масел - 10¹⁴-10¹⁶ Ом·см [4]).

Кроме этого, при исследовании приведенных зависимостей было установлено, что при первом, после введения масла, выстреле форма импульса наведенного тока, по которому оценивалась величина заряда на пуле, значительно отличалась от обычной двухполярной. Форма импульса для первого выстрела не оставалась одной и той же от серии выстрелов к серии и могла состоять из нескольких пиков разной полярности и амплитуды. Длительность этого сложного по форме импульса оказывалась в два-три раза выше длительности обычных импульсов, получаемых в последующих выстрелах, начиная со второго. В частности, из-за такого искажения формы импульса для приведенной на фиг.2. зависимости, соответствующей оружейному маслу, не удалось оценить величину заряда пули при первом импульсе.

Дополнительные исследования показали, что причиной искажения нормальной формы импульса при регистрации заряда в первом выстреле являются вылетающие из ствола вместе с пулей заряженные капельки масла. Эти капельки в значительном количестве появляются только при первом выстреле, когда в стволе имеется избыток неравномерно введенного масла. Пролетая через отверстие датчика наведенного тока, а, также попадая непосредственно на поверхность датчика (капельки разлетаются в сравнительно широком телесном угле), заряженные частицы масла и формируют сложную неповторяющуюся форму импульса. Основным недостатком такого импульса является то, что его высокая длительность и сложность формы, обусловленные пролетом более медленных чем пуля частиц масла, не позволяют точно установить величину заряда и момент пролета плоскости датчика пулей.

Эффект искажения импульса наведенного тока при первом выстреле после введения масла может быть существенно снижен путем расположения датчика наведенного тока на значительном (несколько метров) расстоянии от среза ствола. В этом случае большинство легких частиц масла за счет торможения в воздухе не долетает до датчика. Однако применение такой методики при испытаниях оружия для определения скорости пуль не представляется возможным, поскольку требует тщательного прицеливания перед выстрелом, которое при использовании нестандартного или изношенного оружия может не дать ожидаемого попадания в отверстие датчика и вывести из строя установку.

Таким образом, для обеспечения заряда на пуле порядка 10^-10-10^-9 Кл и устранения сопровождающих пулю заряженных частиц масла, необходимо:

- вводить в ствол трансформаторное масло;

- после введения масла перед выстрелом, используемым для заряда пули, производить один предварительный выстрел;

- в качестве выстрела, обеспечивающего заряд пули, использовать выстрел с номером не более третьего после введения масла.

Фиг.1 - осциллограмма сигнала датчика наведенного тока.

Фиг.2 - экспериментальные зависимости амплитуды импульсов наведенного тока (амплитуды сигнала датчика) от номера выстрела.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Ашихмин А.С., Познухов А.В. Измерение скорости пули методом наведенного тока. Вестник РГРТА, 2003, вып.12, с.52-56.

2. Роуэлл Г., Герберт С. Физика/Пер. с англ. под ред. В.Г.Разумовского. - М.: Просвещение, 1994. - 576 с.

3. Тимофеев П.В., Симченко Ю.А. Эмиссия (β-электронов в вакууме и ее применение. Радиотехника и электроника, 1960, 5, №8, c.1197.

4. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К.Кикоина. М.: Атомиздат, 1976, 1008 с.

Изобретение относится к области баллистики, а именно к способам сообщения пуле электрического заряда, необходимого для измерения ее скорости методом наведенного тока. Оно может быть использовано в криминалистической экспертизе и при испытаниях разрабатываемого оружия с металлическими пулями. Сущность изобретения: трение пули, обеспечивающее электризацию, происходит о диэлектрическую поверхность масляной пленки в стволе оружия при осуществлении выстрела. Для сохранения заряда на пуле после ее вылета из ствола, она электрически изолируется от металлического ствола этой же пленкой масла. В качестве масла, обеспечивающего высокий уровень заряда пули, предлагается использовать трансформаторное масло. Масло вводится в ствол перед выстрелом в количестве нескольких капель. Для получения стабильной и высокой величины заряда предлагается использовать второй или третий выстрел после введения в ствол масла. Техническим результатом является повышение безопасности и упрощение способа. 2 ил.

Способ сообщения электрического заряда металлической пуле, заключающийся в том, что пулю изолируют от заземленного ствола оружия, формируют на пути движения пули поверхность из диэлектрического материала таким образом, чтобы при движении пуля испытывала трение об эту поверхность, отличающийся тем, что изоляцию пули от заземленного ствола оружия и формирование поверхности из диэлектрического материала осуществляют путем введения в ствол оружия нескольких капель минерального масла с высоким удельным электрическим сопротивлением, например трансформаторного, а в качестве выстрела, обеспечивающего заряд пули, используют второй или третий выстрел после введения масла.