Способ устранения болезненных ощущений емкостного пробоя в электрошоковых устройствах и устройство для осуществления способа Российский патент 2018 года по МПК F41B15/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к полицейским и гражданским электрошоковым устройствам (ЭШУ), дистанционным электрошоковым устройствам (ДЭШУ) с электрическим средством воздействия на цель.

Уровень техники

Известны контактные и дистанционные электрошоковые устройства (ЭШУ), воздействующие на правонарушителя (нарушителя общественного порядка) разрядами электрического тока высокого напряжения, которые передаются на тело правонарушителя путем непосредственного контакта рабочих электродов ЭШУ с телом правонарушителя, либо при помощи электрических проводников, выстреливаемых из ЭШУ и закрепляемых на теле правонарушителя различными способами. Недостатком большинства образцов современных ЭШУ являются их большие габариты, являющиеся, в том числе, следствием борьбы с явлением, которое называется «емкостной разряд» или, по-иному, «емкостной пробой». Данное явление заключается в следующем. При электрическом контакте только одного из рабочих электродов ЭШУ или ДЭШУ с электрической емкостью 50…100 пФ (естественным конденсатором, одной обкладкой которого служит поверхность тела правонарушителя) при электрическом потенциале на упомянутом электроде, составляющем для стандартных ЭШУ 50…120 кВ, между внутренними электропроводящими частями ЭШУ и рукой пользователя, удерживающего ЭШУ или ДЭШУ, появляется электрический разряд (искра), возникающий в процессе заряда второй обкладки упомянутого естественного конденсатора, причем в качестве этой второй обкладки служит поверхность тела самого пользователя.

Пространственная протяженность искрового разряда при емкостном пробое по сухому воздуху составляет величину до 8…12 мм при значениях силы тока в импульсе, составляющей несколько микроампер на сопротивлении 1000 Ом, эквивалентном принятому для определения характеристик ЭШУ или ДЭШУ электрическому сопротивлению тела человека (ГОСТР50940-96). Поэтому искровой разряд при явлении емкостного пробоя (вследствие малой силы тока) неопасен для пользователя ЭШУ или ДЭШУ, т.е. не обладает поражающими свойствами, однако может оказаться весьма болезненным, и часто является причиной «боязни собственного устройства» у пользователя ЭШУ или ДЭШУ.

При использовании контактных ЭШУ емкостные пробои возникают весьма редко, поскольку пользователь прижимает рабочие электроды к телу правонарушителя практически одновременно, так что контакт только одного рабочего электрода ЭШУ с телом правонарушителя (в том числе через воздушный промежуток, образованный одеждой последнего) маловероятен, хотя в практике применения ЭШУ такие случаи известны. Однако при использовании ДЭШУ случаи возникновения контакта только одного рабочего электрода с телом правонарушителя и, соответственно, возникновения емкостного пробоя, могут происходить достаточно часто, например, при закреплении на теле правонарушителя только одного электрического проводника, соединенного, соответственно, с одним рабочим электродом, вследствие обрыва одного из электрических проводников при выстреле.

В этом случае неизбежно возникает емкостной пробой, вследствие чего пользователь ЭШУ или ДЭШУ получает серию болезненных электрических разрядов от собственного устройства, что может вызвать условный рефлекс «использование устройства-боль», т.е. боязнь собственного устройства и, соответственно, психологическую установку на отказ от использования устройства даже в ситуациях, в которых его использование необходимо.

Для борьбы с явлением емкостного пробоя на тело пользователя ЭШУ применяют пространственное разнесение (отдаление) любой внутренней электропроводящей части ЭШУ, независимо от того, является ли она низковольтной или высоковольтной частью ЭШУ (в том числе элементов индикации и управления, аккумуляторных батарей), от мест в корпусе ЭШУ, имеющих выход на поверхность устройства (щели в местах разъема частей корпуса, места выходов элементов индикации и управления, контактных элементов встроенной аккумуляторной батареи и т.п.). Расстояние, на которое производится отдаление электропроводящих частей от указанных выше мест корпуса ЭШУ, должно быть не менее чем в 1,5…2 раза больше протяженности искрового разряда емкостного пробоя, составляющего 8…12 мм по сухому воздуху, для недопущения развития поверхностного разряда по прилегающим частям корпуса ЭШУ, пусть даже выполненного из электроизоляционного материала. Необходимость такого отдаления электропроводящих частей от указанных мест в корпусе ЭШУ, требует, в свою очередь, увеличения габаритов ЭШУ.

Другой способ устранения емкостного пробоя на тело пользователя ЭШУ состоит в полной электрической изоляции, т.е. отделения внутренних электропроводящих частей от указанных мест в корпусе электрически прочной преградой, преимущественно выполненной из электроизоляционного эластичного материала типа резины. Такой способ также увеличивает габариты ЭШУ вследствие необходимости укладки в корпус внутреннего электроизоляционного чехла, в который упаковывается электрическая схема ЭШУ, с толщиной материала чехла не менее 2 мм, а значит - увеличение всего внутреннего объема и соответствующее увеличение наружных габаритов. Кроме того, полная электрическая изоляция электрической схемы ЭШУ, в том числе его элементов управления (элементов индикации, предохранителя, пусковой клавиши или спускового крючка и т.п.), а также контактных элементов встроенной аккумуляторной батареи, крайне дорого и представляет весьма сложную конструктивную задачу, что отрицательно сказывается на конечной цене ЭШУ для потребителя. Увеличение наружных габаритов электрошоковых устройств делает невозможной их дальнейшую миниатюризацию, хотя современная элементная база потенциально предоставляет такую возможность. Кроме того, при использовании данного способа существенно ухудшаются условия отвода тепла от нагруженных элементов электрической схемы ЭШУ, что повышает риск выхода ЭШУ из строя.

Аналога и прототипа способа устранения болезненных ощущений емкостного пробоя в электрошоковых устройствах из известного уровня техники и в результате патентного поиска не обнаружено.

Аналога и прототипа устройства для устранения болезненных ощущений емкостного пробоя в электрошоковых устройствах из известного уровня техники и в результате патентного поиска также не обнаружено.

Раскрытие изобретения

Целью изобретения является создание способа предотвращения болезненных ощущений пользователя ЭШУ или ДЭШУ при возникновении емкостного пробоя. Целью изобретения является также создание устройства для реализации способа. Конечная цель изобретения - возможность создания миниатюрных ЭШУ или ДЭШУ.

Сущность изобретения заключается в том, что для устранения болезненных ощущений пользователя электрошокового устройства при емкостном пробое, осуществляют отбор высоковольтного потенциала, заряжающего электрическую емкость тела человека, от электропроводящих частей электрической схемы электрошокового устройства и организуют приложение упомянутого потенциала к телу человека через подводящий электрод большой площади.

Сущность изобретения заключается также в том, что устройство для реализации способа устранения болезненных ощущений пользователя электрошокового устройства при емкостном пробое содержит электропроводящий слой, выполненный преимущественно путем металлизации или оклейки металлической фольгой, или окрашивания электропроводящей краской поверхности органов удержания или управления электрошокового устройства, или того и иного вместе, который электрически соединен с электропроводящей частью электрической схемы электрошокового устройства путем прямого электрического контакта или соединения через воздушный зазор, при этом площадь упомянутого электропроводящего слоя выбирается достаточной для устранения болезненных ощущений при работе электрошокового устройства.

Описание чертежей

Фиг. 1. Общий вид электропроводящего слоя, выполненного преимущественно путем металлизации или оклейки металлической фольгой, размещенного на части рукоятки электрошокового устройства.

Фиг. 1. На внешнюю поверхность рукоятки удержания 1 электрошокового устройства 2 нанесен электропроводящий слой 3, выполненный в виде вакуумной, химической или гальванической металлизации, или наклеенного электропроводящего покрытия (например, металлической фольги) или нанесенной электропроводящей краски.

Упомянутый электропроводящий слой 3 электрически, например, при помощи проводника, соединен с любой электропроводящей частью электрической схемы, расположенной внутри электрошокового устройства 2. В качестве таковой электропроводящей части может служить, например, даже наружный металлический корпус аккумуляторной батареи (или гальванического элемента питания) электрошокового устройства, расположенной внутри отсека питания электрошокового устройства 2.

Механизм работы способа и устройства для устранения болезненных ощущений емкостного пробоя в электрошоковых устройствах наиболее просто описывается следующим образом.

При выстреле из ДЭШУ в случае непопадания (либо обрыва электрического проводника при выстреле) одного из электрических проводников в тело правонарушителя происходит электрическое соединение одного из рабочих электродов ДЭШУ с электрической емкостью 50…100 пФ (естественным конденсатором, одной обкладкой которого служит поверхность тела правонарушителя) при электрическом потенциале на упомянутом электроде, составляющем для стандартных ЭШУ 50…120 кВ, между внутренними электропроводящими частями ЭШУ и рукой пользователя, удерживающего ЭШУ или ДЭШУ, появляется электрический разряд (искра), возникающий в процессе заряда второй обкладки упомянутого естественного конденсатора, причем в качестве этой второй обкладки служит поверхность тела самого пользователя. Этот разряд обычно возникает в месте наименьшего воздушного промежутка между каким-либо элементом электропроводящей части электрической схемы ЭШУ и поверхностью ладони руки пользователя, удерживающей оружие (причем препятствием для высоковольтного разряда не может служить ни тканевая, ни кожаная перчатка, надетая на руку пользователя). Такой пробой воздушного промежутка электрическим разрядом представляет собой фактически точечное электрическое воздействие на нервные окончания ладони руки пользователя, расположенные в точке пробоя. Такой, даже единичный, электрический разряд уже может вызвать некоторые болезненные ощущения, а до того, как реакция пользователя (время человеческой реакции на какое-либо воздействие составляет 0,2…0,5 с) позволит ему отключить генератор рабочих электрических разрядов (например, путем отпускания нажатого пускового органа управления ЭШУ), пользователь ощутит воздействие 20…50 разрядов при частоте работы ЭШУ 100 Гц (или 60…150 разрядов при частоте работы ЭШУ 300 Гц). Расчеты проведены из учета того фактора, что в настоящее время типичная частота рабочих электрических разрядов ЭШУ составляет 100…300 Гц. При этом следует отметить, увеличение длительности выходных высоковольтных импульсов усиливает эффект болезненных ощущений. Столь значительное количество точечных электрических разрядов, направленных в одно и то же место руки пользователя, вызывает (из-за накопления количества электричества) сильную устойчивую боль и последующую боязнь собственного устройства.

Аналогичное явление может возникнуть и в ЭШУ контактного действия в случае контакта только одного рабочего электрода с электропроводящим телом (поверхностью) с размерами, близкими или превышающими размеры человека, обладающим сравнительно большой (50…100 пФ и более) электрической емкостью.

В случае нанесения электропроводящего слоя, выполненного преимущественно путем металлизации или оклейки металлической фольгой, или окрашивания электропроводящей краской поверхности органов удержания или управления электрошокового устройства, или того и иного вместе, соединенного с электропроводящими частями электрической схемы ЭШУ, пользователь еще до начала заряда электрической емкости тела соединен с проводящими зарядный потенциал частями электрической схемы ЭШУ через большую площадь контактирующих поверхностей (поверхности электропроводящего слоя, размещенного на органе удержания ЭШУ, и поверхности руки, соприкасающейся с упомянутым электропроводящим слоем во многих местах), вследствие чего при заряде электрической емкости тела проходящий зарядный ток распределяется по большой площади поверхности ладони руки, причем с тела пользователя сразу начинается стекание заряда в воздух. Значительная разность потенциалов между электропроводящими частями электрической схемы ЭШУ и телом человека не развивается, нервные окончания ладони руки не реагируют на слабый, распределенный по площади ладони руки, зарядный ток, соответственно болезненные ощущения отсутствуют.

Минимальная требуемая площадь электропроводящего слоя, выполненного преимущественно путем металлизации или оклейки металлической фольгой, или окрашивания электропроводящей краской поверхности органов удержания или управления электрошокового устройства, или того и иного вместе, подбирается из условия отсутствия болезненных ощущений у среднего человека при соединении одного из рабочих электродов ЭШУ с электропроводящей поверхностью с площадью, равной или превышающей «нормальное значение» поверхности тела человека (ППТ), равное 1,73 м², и составляет, как правило, 0,005…0,01 м².

Устройство может дополнительно отличаться тем, что упомянутый электропроводящий слой наносится на обе боковые стороны или на боковые и торцевые стороны органов удержания или управления электрошокового устройства, или того и иного вместе.

Устройство может дополнительно отличаться тем, что упомянутый электропроводящий слой наносится на все поверхности органов удержания или управления электрошокового устройства, или того и иного вместе.

Пример реализации

Дистанционное электрошоковое устройство выполнено в форме полуавтоматического пистолета. Выходное напряжение на рабочих электродах составляет 70…90 кВ, расстояние между рабочими электродами составляет 26 мм, электрическая мощность воздействия составляет 3 Вт, допустимое время воздействия на правонарушителя - не более 3 с.

На внешнюю поверхность рукоятки нанесен электропроводящий слой, выполненный в виде наклеенного электропроводящего покрытия (металлической фольги), упомянутый электропроводящий слой электрически соединен с металлической поверхностью корпуса аккумуляторной батареи, размещенной в отсеке питания устройства. Площадь электропроводящего слоя, контактирующего с ладонью пользователя, составляет около 0,01 м². Такой площади электропроводящего слоя вполне достаточно для обеспечения отсутствия болезненных ощущений пользователя при появлении емкостного пробоя ЭШУ в ранее рассмотренных ситуациях.

Способ устранения болезненных ощущений пользователя электрошокового устройства при емкостном пробое заключается в отборе высоковольтного потенциала от электрической схемы электрошокового устройства и приложении упомянутого потенциала к телу человека через специальный подводящий электрод. Устройство для реализации способа устранения болезненных ощущений пользователя электрошокового устройства при емкостном пробое содержит электропроводящий слой на органах удержания или управления электрошокового устройства, соединенный с электрической схемой электрошокового устройства путем прямого электрического контакта или соединения через воздушный зазор. Технический результат - возможность производства миниатюрных ЭШУ или ДЭШУ. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ устранения болезненных ощущений человека - пользователя электрошокового устройства при емкостном пробое, состоящий в том, что, для устранения болезненных ощущений при заряде электрической емкости тела человека во время работы электрошоковых устройств, осуществляют отбор высоковольтного потенциала, заряжающего электрическую емкость тела человека, от электропроводящих частей электрической схемы электрошокового устройства и организуют приложение упомянутого потенциала к телу человека через подводящий электрод большой площади.

2. Устройство для реализации способа устранения болезненных ощущений при емкостном пробое в электрошоковых устройствах, содержащее электропроводящий слой, выполненный преимущественно путем металлизации, или оклейки металлической фольгой, или окрашивания электропроводящей краской органов удержания или управления электрошокового устройства, или того и иного вместе, который электрически соединен с электропроводящей частью электрической схемы электрошокового устройства путем прямого электрического контакта или соединения через воздушный зазор, при этом площадь упомянутого электропроводящего слоя выбирается достаточной для устранения болезненных ощущений при работе электрошокового устройства.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что упомянутый электропроводящий слой наносится на обе боковые стороны или на боковые и торцевые стороны органов удержания или управления электрошокового устройства, или того и иного вместе.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что упомянутый электропроводящий слой наносится на все поверхности органов удержания или управления электрошокового устройства, или того и иного вместе.