Аэродинамически стабилизируемый зонд дистанционного электрошокового оружия Российский патент 2021 года по МПК F41B15/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к зондам (снарядам) дистанционного электрошокового оружия (ДЭШО) и может использоваться в нелетальном электрошоковом оружии дистанционного действия для правоохранительных служб и граждан.

Уровень техники

Известен снаряд ДЭШО по патенту [1]. Снаряд имеет утяжеляющую головку с иглой, имеющий бородку и гибкую (легко деформируемую при выстреле ударе снаряда в цель (правонарушителя, биологическую цель, биоцель) оболочку, предохраняющую уложенную в ее внутреннюю полость укладку токопровода то есть упрессованную однослойную бескаркасную катушку токопровода образующую после упрессовки плотную форму в виде трехмерной фигуры из последовательно размещенных относительно продольной оси пустотелой оболочки спиралевидных витков, плоскость которых перпендикулярна этой оси, от потери расформирования (потери плотной формы укладки токопровода). Оболочка, как правило, выполняется из бумаги, имеющей клейкую поверхность, обращенную к укладке токопровода и дополнительно удерживающую его от расформирования. При выстреле из ДЭШО деформируемая оболочка с упрессованным внутри нее токопроводом вылетает из стреляющей части ДЭШО. При этом конец токопровода, закрепленный на стреляющей части ДЭШО, вытягивает токопровод из оболочки. В процессе полета снаряда вытягивание токопровода из оболочки происходит до попадания снаряда в цель и закрепления его на цели при помощи устройства закрепления зонда на цели (иглы с бородкой). Недостатком снаряда является сравнительно низкая кучность вытекающая из дестабилизирующей аэродинамическое обтекание зонда воздухом в полете из-за прецессии зонда в результате сложных процессов колебаний с вращением при вытягивания токопровода из полости зонда через заднее отверстие в оболочке при усугублении прецессии влиянием плоской формы головной части (являющейся аэродинамической поверхностью) меняющий угол в набегающем потоке воздуха при полете и последующее влияние колебаний потоков с этой поверхности на рыскание и тангаж зонда в пролете.

Недостатком снаряда является также малое количество размещаемого в нем токопровода в связи с тем, что коэффициент полезного заполнения оболочки токопроводом упрессованным из однослойной бескаркасной катушки не более 0,8 [2], а фактически по результатам серийного производственного опыта АО "РТЕХ-НО" даже менее. Этот недостаток усугубляется еще и тем, что игла с бородкой составляет величину 0,22 от общей длины зонда, таким образом уменьшая возможный для данной длины зонда при максимальном его диаметре объем укладки токопровода (на 22%) и соответственно уменьшая возможную для данного объема зонда длину вытянутого из него токопровода, то есть дальность выстрела.

Известен зонд по патенту [3], состоящий из металлической пустотелой оболочки (обечайки) с неразъемно соединенной с ней металлической утяжеляющей головки с запрессованной в ней иглы с бородками. Внутри обечайки расположен токопровод уложенный послойно виток к витку. Один конец токопровода, закрепляется на стреляющей части ДЭШО и начально выходит при полете зонда к цели из отверстия образованного первым нижним слоем многослойной укладки, а другой конец токопровода из последнего верхнего слоя многослойной укладки прикреплен к головке. При выстреле из ДЭШО пустотелая обечайка с токопроводом вылетает из стреляющей части ДЭШО. При этом конец токопровода, закрепленный на стреляющей части ДЭШО, вытягивает токопровод размещенный в пустотелой обечайке через выпускную шайбу завальцованную на заднем конце обечайки. В процессе полета снаряда вытягивание токопровода из обечайки через выпускную шайбу происходит до попадания снаряда в цель и закрепления его на цели. Достоинство зонда заключается в повышенном по сравнению с аналогом [1] количестве (длине развернутого) токопровода в результате применения многослойной укладки имеющей коэффициент полезного заполнения оболочки токопроводом более 0,90-0,92 при варьировании диаметра провода укладки. Недостаток зонда состоит в том, что в связи со сложностью конструкции зонд имеет значительные геометрические размеры и соответственно большую площадь аэродинамического сопротивления из-за большого диаметра зонда (Ф13,0 мм) в связи с чем зонд быстро теряет скорость на траектории и для поражения цели на максимальных расстояниях определяемых длиной уложенного внутрь токопровода требует повышенных начальных скоростей. Кроме того уложенный внутри зонда токопровод выходит через отверстие выпускной шайбы меньшего диаметра чем внутренний диаметр оболочки зонда, а это увеличивает трение (переформирование с изгибом токопровода в процессе вытягивания) и соответственно усилие вытягивания токопровода из полости зонда, причем усилие вытягивания возрастает по мере вытягивания из-за необходимости изгибного переформирования токопровода с большого диаметра на маленький, что требует компенсации опять же повышением начальной скорости зонда. Повышенная же начальная скорость зонда с большим импульсом из-за большой массы зонда изготавливаемого практически целиком из металла при большом диаметре (т.е. и весе) обечайке всегда увеличивает травматичность при попадании по цели на малых дистанциях стрельбы (например стрельбы практически в упор). Недостаток зонда состоит также и в том, что его конструкция состоит минимум из трех трудоемких деталей, металлической оболочки (обечайки) с завальцованной в ней головки с запрессовкой в нее иглы с бородкой и завальцованной в обечайку выпускной шайбы. Детали необходимо выполнять с высокой точность под завальцовку или с применением высокотехнологичных микроопераций сборки. В связи с необходимой точностью изготовления и высокотехнологичными операциями с применением дорогостоящего оборудования и высококлассных американских специалистов конечная цена снаряда неоправданно высока. Стреляющая часть ДЭШО компании "Axon Enterprise Inc" с зондами такой конструкции стоит 70-85 $ США. Другим недостатком зонда является сравнительно низкая кучность вытекающая из прецессии в результате сложных процессов колебаний с вращением при вытягивания токопровода из полости зонда через выпускную шайбу и усугубление прецессии влиянием плоской формы головной части (являющейся аэродинамической поверхностью) меняющий угол в набегающем потоке воздуха при полете и последующее влияние колебаний потоков с этой поверхности на рыскание и тангаж зонда в пролете.

Известны трубчатые пули (снаряды) Крнка-Хеблера (Krnka-Hebler Bullet) [4] для нарезного оружия, известны многочисленные исследования и публикации по возможностям применения трубчатых пуль, например [5]. Пули состоят из цилиндрического тела в форме трубки с тем или иным профилем внешней и внутренней образующей поверхностью. Описанные исследованные для военных применений трубчатые пули имеют значительные баллистические достоинства на интересующих военных сверхзвуковых скоростях, например повышенные по сравнению с пулями и снарядами классических конструкций дальность прямого выстрела, бронепробиваемость при повышенной же закусываемости брони. Известна пуля Майера так называемого стрельчато-турбинного типа для гладкоствольного оружия представляющая собой тело составленное из цилиндров большего и меньшего диаметра имеющего на цилиндре меньшего диаметра слабовыраженные косопоставленные лопасти оперения со сквозным каналом уменьшающегося от головной части конического сечения с косопоставленными лопастями выступами на образующей поверхности канала. [6]. Пуля Майера имеет выдающиеся для пуль предназначенных для гладкоствольного оружия баллистические качества по критерию кучность, но только при использовании ее на дозвуковых и максимум околозвуковых скоростях так как назначалась А.К. Майером для применения на зарядах черного пороха или медленногорящих бездымных порохов при низких дульных давлениях. При полете пуль Майера на звуковых и сверхзвуковых скоростях неправильно выбранная форма канала и входной кромки вызывают дросселирование сверхзвукового потока проходящего через канал, повышение аэродинамического сопротивления и дестабилизацию пули. Исследования пули Майера (скоростная кино и фотосъемка) показали, что пуля Майера не вращается в полете как задумывал автор пули организовывая косопоставленные внешние и внутренние лопасти. Лучшая стабилизация пули Майера чем стабилизация иных конструкций коротких (в отличие от длинных стрельчатых пуль с прикрепленными пыжами и обтюраторами) стрельчатых пуль происходит за счет сложного взаимодействия наружного и внутреннего потоков воздуха уменьшающих составляющие аэродинамического сопротивления возникающего при полете пули преимущественно на дозвуковых скоростях. Пуля Майера кроме того за счет трубчатой составляющей имела на дозвуковых скоростях меньшее чем у пуль для гладкоствольного оружия других конструкций аэродинамическое сопротивление, более медленное замедление скорости на траектории и, следовательно, более высокую конечную кинетическую энергию. Применение трубчатых снарядов для стабилизации иных снарядов нежели для боевого или охотничьего оружия из уровня техники неизвестно.

Прототипом предполагаемого изобретения выбран снаряд ДЭШО по патенту [7], имеющий эластичную или легкодеформируемую оболочку с укладкой токопровода в виде многослойной бескаркасной катушки с токопроводом, уложенным послойно виток к витку. Один конец токопровода, закрепляется на стреляющей части ДЭШО и выходит при полете зонда к цели из отверстия образованного первым нижним слоем укладки, а другой конец токопровода закрепляется на переднем торце оболочки или на устройстве закрепления на цели, выходит из последнего верхнего слоя укладки.

Достоинство прототипа заключается в повышенном по сравнению с аналогом [1] количестве (максимальной длине вытянутого до цели ) токопровода в результате применения многослойной укладки имеющей коэффициент полезного заполнения оболочки токопроводом 0,90-0,92. Достоинство прототипа по сравнению с аналогом [3] заключается в малой травматичности в связи с меньшей необходимой начальной скоростью из-за малого аэродинамического сопротивления в связи с малым диаметром (7,0-8,0 мм.), а также в связи с отсутствием выпускной шайбы с малым диаметром выпуска токопровода и малых потерь энергии на переформирование с изгибом токопровода в процессе вытягивания из полости снаряда, и небольшой стоимости и простой технологичности производства снаряда. Главный недостаток снаряда состоит в низкой кучности поскольку его головная часть имеет малый вес вследствие чего его аэродинамическая стабилизация за счет нахождения центра тяжести впереди центра сопротивления недостаточна. При этом его кучность и без этого невелика так как так же как и в аналогах [1;3] снаряд имеет прецессию в результате сложных процессов колебаний с вращением при вытягивания токопровода из полости зонда через заднее отверстие в оболочке при усугублении прецессии влиянием преимущественно плоской или неявно закругленной формы головной части (являющейся аэродинамической поверхностью) меняющий угол в набегающем потоке воздуха при полете и последующее влияние колебаний потоков с этой поверхности на рыскание и тангаж зонда в пролете.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема заключающаяся в невозможности увеличения кучности стрельбы зондом прототипом решается заявляемым изобретением.

Технический результат заключается в повышении кучности попаданий зондов в цель при стрельбе, что уменьшает серьезные травмы правонарушителей при попадании отклонившихся случайным образом от задаваемого пользователем ДЭШО направления выстрелов зондами в артерии и вены шеи и лица, глаза, или голову (что вызывает генерализованный эпилептический припадок с соответствующими травмами и последствиями в том числе и несовместимыми с жизнью).

Поставленная цель достигается тем, что стабилизируемый зонд дистанционного электрошокового оружия содержит токопроводную или нетокопроводную недеформируемую или эластичную оболочку с устройством закрепления на цели в виде по меньшей мере одной иглы с бородкой, с укладкой внутри нее токопровода в виде многослойной бескаркасной катушки с токопроводом, уложенным послойно виток к витку с одним концом токопровода, закрепляемом на стреляющей части ДЭШО и выходящим при полете зонда к цели из отверстия образованного первым нижним слоем укладки, и другим концом токопровода, выходящим из последнего верхнего слоя укладки и расположенном возле или закрепляемом на переднем торце оболочки или устройстве закрепления на цели, отличающийся тем, что имеет головку-утяжелитель из металлов с высокой плотностью, выполненную в виде трубчатой обечайки, на которой радиально закреплено по меньшей мере одно устройство закрепления на цели, а конец токопровода, выходящим из последнего верхнего слоя укладки, закреплен на оболочке или головке или расположен возле головки.

Дополнительной особенностью является то, что зонд с нетокопроводной оболочкой имеет снаружи или внутри образующей оболочки токопроводную вставку, наклейку или покрытие соединяющую передний и задний конец зонда.

Дополнительной особенностью является то, что зонд имеет одну иглу с бородкой закрепленную в головке под углом к оси обечайки.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Внешний вид и разрез аэродинамически стабилизируемого зонда.

Фиг. 2. Зонд с токопроводным покрытием и наклонной иглой.

Осуществление изобретения

Фиг. 1. Стабилизируемый зонд имеет оболочку 1, многослойную укладку 2 токопровода 3, трубчатую головку-утяжелитель 4 и размещенную в головке устройство закрепления на цели в виде одной или нескольких игл 5 с бородкой. В головке 4 выполнен сквозной канал 6 предпочтительно имеющий входной конус 7, а по оси зонда и укладки имеется канал 8. Канал 8 в таком типе укладке предназначен для свободного вытягивания из укладки токопровода 3 при полете зонда к цели. Применение одной или нескольких игл зависит от диаметра и длины иглы (т.е. веса иглы) при игле небольшого веса может применяться одна игла установленная на окружности трубчатой обечайки головки-утяжелителя 4, при игле с большим весом предпочтительней установка двух игл расположенных симметрично относительно оси зонда для исключения возможности нарушения радиальной развесовки с последующими биениями головки-утяжелителя с дополнительной прецессией. На Фиг. 1 изображен зонд с двумя иглами 5. Дополнительная стабилизация зонда ДЭШО метаемого из гладкого стволика стреляющих картриджей ДЭШО в полете относительно стабилизации зондов аналогов и прототипа достигается за счет сложных аэродинамических взаимодействий от набегания на головную часть зонда воздуха при дозвуковых скоростях полета зонда 40-60 м/с , прохождение струи воздуха через сквозной канал 6 и расширяющийся по мере полета зонда и вытягивания из него токопровода 3 канал 8. Таким образом в предполагаемом изобретении обеспечиваются условия прохождения потока воздуха через тело зонда как и в трубчатом снаряде. Выходящая из заднего конца зонда струя воздуха взаимодействует потоком воздуха обтекающего зонд с центрированием зонда в набегающем потоке. Зонд может иметь как токопроводную жесткую (например тонкостенная металлическая трубка), так и нетокопроводную эластичную (например термоусаживаемая полимерная трубка, бумажная или полимерная скотч пленка).

Фиг. 2. В случае применения нетокопроводной оболочки в некоторых конструкциях ДЭШО (ДЭШО с высоковольтным инициированием метательных зарядов [8]) для инициирования метательного заряда зондов необходимо чтобы головка зонда и задний конец обечайки оболочки имели гальваническую связь. В этом случае в заявляемом изобретении на нетокопроводную оболочку 1 снаружи или внутри ее образующей наносится токопроводное покрытие 9 (металлическое напыление или металлизированная проводящая краска) либо наклеивается токопроводная металлическая медная или алюминиевая фольга. Токопроводное покрытие или фольга соединяет токопроводную головку с задним концом обечайки зонда для организации возможности высоковольтного инициирования метательного заряда зонда. В показанном на Фиг. 2 исполнении игла 5 с бородкой в головке-утяжелителе 10 закреплена под углом к оси оболочки 1. Такое исполнение закрепления иглы улучшает центрирование уменьшая биении головки-утяжелителя с дополнительной прецессией при использовании только одной иглы по сравнению с установкой только одной иглы параллельной оси зонда вместо двух как на Фиг. 1.

Список цитированных источников:

1. Патент РФ № 2486451

2. Ладягин Ю.О. "Дистанционное электрошоковое оружие " М.: Издательство фонда Сталинград, 2017, стр. 186.

3. Патент US 10690455 B2 ELECTRODE FOR A CONDUCTED ELECTRICAL WEAPON

4. https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/03071849409416981?journalCode=rusi19

5. Naval Weapons Center China Lake Technical Memoradum 4106, Vol. 4,

Advanced Armor Penetrator (Tubular Projectile) , by L. Smith, et.al.,

pp. 25-26, Dec. 1979.

6. https://ru.wikipedia.org/wiki/Пуля_Майера

http://ohotnik.com.ua/Fire%20gun.htm

7. Патент РФ № 2618849

https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/03071849409416981?journalCode=rusi19

8. Ладягин Ю.О. "Дистанционное электрошоковое оружие " М.: Издательство фонда Сталинград, 2017, стр. 286-289.

Стабилизируемый зонд дистанционного электрошокового оружия содержит токопроводную или нетокопроводную недеформируемую или эластичную оболочку с устройством закрепления на цели в виде иглы с бородкой, с укладкой внутри нее токопровода в виде многослойной бескаркасной катушки с токопроводом, головку-утяжелитель из металлов с высокой плотностью, выполненную в виде трубчатой обечайки, на которой радиально закреплено по меньшей мере одно устройство закрепления на цели. Токопровод уложен послойно виток к витку. Один конец токопровода закреплен на стреляющей части ДЭШО, другой конец токопровода закреплен на переднем торце оболочки или устройстве закрепления на цели. Конец токопровода, выходящий из последнего верхнего слоя укладки, закреплен на оболочке или головке или расположен возле головки. Технический результат - повышение кучности попаданий зондов в цель при стрельбе. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Стабилизируемый зонд дистанционного электрошокового оружия, содержащий токопроводную или нетокопроводную недеформируемую или эластичную оболочку с устройством закрепления на цели в виде по меньшей мере одной иглы с бородкой, с укладкой внутри нее токопровода в виде многослойной бескаркасной катушки с токопроводом, уложенным послойно виток к витку с одним концом токопровода, закрепляемым на стреляющей части ДЭШО и выходящим при полете зонда к цели из отверстия, образованного первым нижним слоем укладки, и другим концом токопровода, выходящим из последнего верхнего слоя укладки и расположенным возле или закрепляемым на переднем торце оболочки или устройстве закрепления на цели, отличающийся тем, что имеет головку-утяжелитель из металлов с высокой плотностью, выполненную в виде трубчатой обечайки, на которой радиально закреплено по меньшей мере одно устройство закрепления на цели, а конец токопровода, выходящий из последнего верхнего слоя укладки, закреплен на оболочке или головке или расположен возле головки.

2. Стабилизируемый зонд по п. 1, отличающийся тем, что зонд с нетокопроводной оболочкой имеет снаружи или внутри образующей оболочки токопроводную вставку, наклейку или покрытие, соединяющую передний и задний концы зонда.

3. Стабилизируемый зонд по п. 1, отличающийся тем, что игла с бородкой закреплена в головке-утяжелителе под углом к оси обечайки.