СПОСОБ НЕЛЕТАЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНЫ ЗРЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА С ПОМОЩЬЮ КВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК F41B15/00 F41H13/00 

Изобретение относится к области воздействия на органы зрения человека, расположенные за оптическими приборами, с использованием в качестве поражающего фактора КВЧ-излучения.

Известны способы повреждения лазерным излучением тканей глаза с лечебной целью, например для образования спаек между отслоившейся сетчаткой и склерой (акц. заявка ФРГ №1566107, опубл. 02.09.76, МКИ A61B 17/36) или для вскрытия капсулы хрусталика (а.с. СССР №581941 от 11.12.72, МКИ A61F 9/00).

В настоящее время также известно о способе нелетального воздействия на органы зрения противника лазерным излучением и разработке реализующих его комплексов оружия [U.S. Air Force Laser Illuminators, June 15-28, 1998, NDIA 14^th Annual Security Technology Symposium Williamsburg, VA]. В этом случае лазерные излучатели используются для ослепления противника путем воздействия когерентным оптическим излучением малой и средней мощности (100-500 мВт) на сетчатку глаза. Такое воздействие является полностью обратимым, так как не наносит увечий. Ослепление вызывает у человека выпадение части поля зрения, снижение разрешающей способности глаза и способствует дополнительным психофизиологическим эффектам (ощущение неуверенности, чувство страха, реакция избегания). В результате субъект, подвергшийся ослеплению, существенно снижает свою боеспособность.

Устройство Saber 203, реализующее указанный способ, представляет собой лазерный излучатель, размещаемый в стволе гранатомета М-203 вместо взрывного боеприпаса, и блок питания, который крепится к гранатомету с наружной стороны. Устройство может быть использовано как для освещения цели, так и для воздействия на органы зрения противника с целью его ослепления.

Устройство HALT представляет собой усовершенствованный вариант Saber 203. Его действие заключается в освещении сначала непрерывным лазерным излучением, которое через 10 секунд переходит в мерцающий режим с целью увеличить раздражающее действие и дезориентацию противника. Кроме того, HALT ослепляет на значительно больших расстояниях, чем Saber 203, как в дневных, так и в ночных условиях и обеспечивает освещение с расстояния примерно в один километр.

Указанный способ и реализующие его устройства выбраны в качестве прототипа.

Недостатком такого способа является сам механизм воздействия лазерного излучения на органы зрения, при котором излучение проникает на сетчатку глаза [Рэди Дж. Действие мощного лазерного излучения: Пер. с англ. - М.: Мир, 1974]. При этом лазерное излучение видимого диапазона длин волн фокусируется на сетчатке глаза в очень малое пятно. Если излучатель находится не очень далеко, его мощности может оказаться достаточно для нанесения сетчатке глаза органических повреждений. Если же излучатель находится на относительно больших расстояниях от объекта воздействия, то мощности излучения, попавшего в глаз, может оказаться недостаточно для срыва той или иной операторской деятельности, особенно если излучатель не располагается в центре поля зрения наблюдателя.

Кроме того, использование лазерных комплексов в условиях боевой обстановки, характеризуемой наличием в воздухе повышенной концентрации частиц пыли и дыма, может быть серьезно затруднено.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение недостатков прототипа путем исключения нанесения противнику необратимых тяжких повреждений органов зрения, приводящих к нарушению зрительной функции, а также обеспечения возможности использования комплекса вооружения в условиях сложной пылевой обстановки и повышению эффективности воздействия на орган зрения, когда угол между оптической осью луча и оптической осью глаза (в том числе расположенного за оптическим прибором) превышает размеры центральной ямки органа зрения.

Технический результат заключается в повышении эффективности нелетального воздействия на органы зрения человека, в том числе находящиеся за оптическими приборами, и затрудненности защиты от воздействия.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что в способе нелетального воздействия на органы зрения человека, находящиеся за оптическими приборами электромагнитным излучением миллиметрового диапазона, длину волны выбирают в диапазоне 8.75…8.8 мм, что соответствует окну прозрачности атмосферы и прохождению излучения через оптические приборы, и задают плотность потока энергии, вызывающую у человека рефлекторное закрытие век.

В заявляемом способе воздействия на человека поставленная задача решается всей совокупностью заявляемых признаков.

Затрудненность защиты от воздействия достигается тем, что облучение органов зрения человека осуществляется электромагнитным излучением, лежащим вне видимого диапазона, поэтому эффект является максимально неожиданным, а значит, и более эффективным.

Указанный выше технический результат достигается устройством, реализующим заявляемый способ, содержащим подвижную платформу, прицельное приспособление и блок воздействия электромагнитным излучением на органы зрения человека. При этом блок воздействия на человека выполнен в виде излучающей антенны, сопряженной с генератором электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн, где рабочие длины волн соответствуют окну прозрачности атмосферы и обеспечивают прохождение излучения через оптические приборы, а плотность потока энергии вызывает у человека рефлекторное закрытие век.

Выполнение генератора электромагнитного излучения КВЧ-диапазона позволит максимально быстро и эффективно поразить органы зрения человека, находящиеся за оптическими приборами, а также открыто расположенные. Для этого целесообразно использовать электромагнитные волны с рабочей длиной волны 3…3.3 мм или 8.3…8.8 мм и плотностью потока энергии от 5 до 10 Вт/см². Данные длины волн соответствуют окнам прозрачности атмосферы [Бецкий О.В. Миллиметровые волны и перспективные области их применения. // Зарубежная электроника. 2002, №5], а выбранная плотность потока энергии КВЧ-излучения приводит к возникновению у человека непереносимых болевых ощущений через несколько секунд после начала облучения [Бурлаков К.Ю., Наумов Н.Д., Пантелеев С.В. Аналитическая модель теплового воздействия КВЧ-излучения на биоткани // Биомедицинская радиоэлектроника. 1998, №4, с.30-33].

Известно, что для КВЧ-излучения глубина проникновения в биологические ткани электромагнитной энергии составляет десятые доли миллиметра. Электромагнитные волны данного диапазона сильно поглощаются водой и водными средами и при воздействии на биоткани практически полностью затухают в их верхних слоях. При интенсивных воздействиях происходит ощутимый нагрев тканей и возникают болевые ощущения.

Известно, что внешние ткани человеческого глаза - роговица и конъюктива - покрыты слезной жидкостью, которая постоянно вырабатывается в небольших объемах и предохраняет их от высыхания [Основы сенсорной физиологии: Пер. с англ./ под ред. Р Шмидта. - М.: Мир, 1984].

Таким образом, воздействие КВЧ-излучения на орган зрения ограничится его взаимодействием со слезной жидкостью и будет поглощено роговой оболочкой на передней поверхности глаза. Известно также, что глаза млекопитающих не способны самостоятельно регулировать температуру до необходимого уровня и ее повышение неизбежно приведет к рефлекторному закрытию века [Possible Acute Effects of Overexposure to MMWS: Eyes, Air Force Research Laboratory, Directed Energy Bioeffects Division, Brooks AFB, TX 78235; Department of Biology, Trinity University, San Antonio, TX 78212; Naval Health Research Center Detachment, Brooks AFB, TX 78235; Veridian Engineering, Inc., Brooks AFB, TX 78325, Manuscript received 19 May 1998; revised manuscript received 15 February 1999, accepted 11 Septembre 1999]. В этом случае воздействие КВЧ-излучения на органы зрения противника неизбежно приведет к срыву выполнения им любой операторской деятельности (управление транспортным средством, стрельба, наблюдение и т.д.).

Известно, что оптический прибор с точки зрения прохождения через него электромагнитного излучения представляет собой волновод переменного сечения. Имеющиеся в нем элементы, выполненные из диэлектрических материалов, поглощают часть энергии электромагнитного излучения. В круглом волноводе могут распространяться волны различных типов. Наименьшая возможная длина волны электромагнитного излучения, которое еще может распространяться в круглом волноводе, соответствует волне типа H11. Критическая длина волны типа Н11 в круглом волноводе равна 3,41 радиуса (1,7 диаметра) волновода. С уменьшением радиуса волновода уменьшается критическая длина волны распространяющегося в волноводе излучения [А.Л.Фельдштейн, Л.Р.Явич, В.П.Смирнов. Справочник по элементам волноводной техники. М.: Советское радио, 1967].

С другой стороны, затухание электромагнитного излучения при прохождении через диэлектрик (например, оптическое стекло) быстро увеличиваются с ростом частоты [Баскаков С.И. Основы электродинамики. Учебное пособие для вузов. М.: Советское радио, 1973].

Следовательно, наименьшие потери при прохождении через оптический прибор будет иметь электромагнитное излучение, длина волны которого незначительно превышает критическую длину волны типа Н11 для волновода, образованного корпусом прибора. В первом приближении можно считать, что данная критическая длина волны должна в 1,75 раза превосходить характерный размер наиболее узкой части прибора, которой, как правило, является апертурная диафрагма.

Изображение апертурной диафрагмы, создаваемое окуляром и называемое выходным зрачком, имеет размер, соответствующий среднему размеру зрачка человеческого глаза, и составляет ~ 5…6 мм [Оптика в военном деле. М.: Издательство Академии наук СССР, 1948, с.с.47, 228, 232, 238]. Поэтому для многочисленных телескопических систем, построенных по принципу трубы Кеплера (бинокли, прицельные трубы и т.п.), минимальные геометрические размеры наиболее узкой части не могут быть меньше указанного значения.

Таким образом, электромагнитное излучение с длиной волны 8,75 мм является наиболее эффективным для воздействия на органы зрения человека, находящиеся за оптическими приборами, и соответствует окну прозрачности атмосферы. При этом наличие пыли не является препятствием для распространения КВЧ-излучения, так как длина волны излучения более чем на порядок превышает максимальный размер находящихся в воздухе частиц.

Сопоставимый анализ заявляемого способа и устройства с прототипом показывает, что заявляемые объекты соответствуют критерию «новизна».

В подтверждение критерия «промышленная применимость» рассмотрим пример конкретного выполнения устройства по осуществлению заявляемого способа.

На чертеже представлена система воздействия на органы зрения человека, использующая вышеназванный эффект, где:

1 - человек (объект воздействия);

2 - оптический прибор;

3 - подвижная платформа;

4 - излучающая антенна;

5 - прицельное приспособление;

6 - генератор КВЧ-излучения.

При обнаружении оптического прибора 2 система, установленная на подвижной платформе 3, доставляется на позицию, с которой предполагается осуществить воздействие, после чего с помощью прицельного приспособления 5 осуществляется наведение излучающей антенны 4 в место нахождения прибора. После ориентации антенны в необходимом направлении запускается генератор КВЧ-излучения 6 и в место нахождения человека 1, ведущего наблюдение через оптический прибор, излучаются электромагнитные волны КВЧ-диапазона.

Электромагнитное излучение КВЧ-диапазона проникает через оптический прибор и, взаимодействуя со слезной жидкостью человеческого глаза, повышает температуру роговой оболочки, что неизбежно приведет к рефлекторному закрытию века и, как следствие, к срыву выполнения любой операторской деятельности (управление транспортным средством, стрельба, наблюдение и т.д.).

Таким образом, предложенные способ и устройство воздействия на органы зрения человека обеспечивают его эффективное поражение, исключают нанесение противнику необратимых тяжких повреждений, приводящих к нарушению зрительной функции и затрудняют защиту от этого воздействия.

Изобретение относится к области воздействия на органы зрения человека, расположенные за оптическими приборами, с использованием в качестве поражающего фактора КВЧ-излучения. Техническим результатом является повышение эффективности нелетального воздействия на органы зрения человека, в том числе находящиеся за оптическими приборами, и затрудненности защиты от воздействия. Способ состоит в воздействии на органы зрения человека, находящиеся за оптическими приборами, электромагнитным излучением миллиметрового диапазона, при этом длину волны выбирают в диапазоне 8.75…8.8 мм, что соответствует окну прозрачности атмосферы и прохождению излучения через оптические приборы. При этом задают плотность потока энергии излучения, вызывающего у человека рефлекторное закрытие век. Устройство содержит подвижную платформу, на которую установлено прицельное приспособление и блок воздействия электромагнитным излучением на органы зрения человека. При этом блок воздействия на человека выполнен в виде излучающей антенны, сопряженной с генератором электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ нелетального воздействия на органы зрения человека, включающий воздействие на органы зрения, находящиеся за оптическими приборами, электромагнитным излучением, отличающийся тем, что воздействие осуществляют электромагнитными волнами миллиметрового диапазона с длиной волны 8,75…8,8 мм, соответствующей окну прозрачности атмосферы и прохождению излучения через оптические приборы, и с плотностью потока энергии, вызывающей у человека рефлекторное закрытие век.

2. Устройство нелетального воздействия на органы зрения человека, содержащее подвижную платформу, на которую установлено прицельное приспособление и блок воздействия электромагнитным излучением на органы зрения человека, отличающееся тем, что блок воздействия электромагнитным излучением на органы зрения человека выполнен в виде излучающей антенны, сопряженной с генератором электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн, рабочие длины волн которого соответствуют окну прозрачности атмосферы и обеспечивают прохождение излучения через оптические приборы, а плотность потока энергии вызывает у человека рефлекторное закрытие век.