Способ автоматического регулирования физиологического воздействия дистанционного электрошокового оружия Российский патент 2022 года по МПК F41H13/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нелетальному оружию с электрическим средством поражения цели, конкретно к дистанционному электрошоковому оружию (ДЭШО).

Уровень техники

В качестве аналогов предполагаемого изобретения выбрано известное с начала 1960-х г.г.изобретенное в США нелетальное контактное электрошоковое оружие (ЭШО).

Способ электрошокового физиологического воздействия (иммобилизация, электровоздействие) на правонарушителя (биологическая цель, биоцель, цель) осуществлялся контактно (контактным способом) при непосредственном взаимодействии (прижатии к телу правонарушителя) боевых электродов ЭШО без производства выстрела. При этом электронная схема ЭШО включающая в себя также узел вырабатывания высоковольтного поражающего цель напряжения электрического тока содержащаяся в ДЭШО и питаемая от электрической батареи или аккумулятора ДЭШО подавала поражающее переменное высоковольтное напряжение электрического тока на так называемые "боевые" электроды расположенные на корпусе ЭШО на расстоянии до 40 мм друг от друга.

Такое расстояние было выбрано исторически по условиям необходимой электрической прочности высоковольтного генератора узла вырабатывания высоковольтного поражающего цель напряжения электрического тока и необходимостью вписываться в габаритные размеры устройства удерживаемого одной рукой и предназначенного для ношения преимущественно в кармане одежды или поясной кобуре.

Недостаток такого способа воздействия ЭШО на цель заключается в том, что правонарушитель как правило инстинктивно и моментально отстраняется от прижатого к нему ЭШО тем самым прерывая воздействие на него поражающего электрического тока.

Воздействие на правонарушителя с целью привести его в повиновение правоохранителю можно произвести только при условии его силового удержания (а это значит, что правоохранитель должен быть заведомо физически сильнее правонарушителя), либо в очень тесных местах, где отстранение от боевых электродов работающего ЭШО физически невозможно (например, в малом замкнутом помещении, кабине лифта, и т.п.).

Кроме того, было обнаружено, что при расстоянии между боевыми электродами до 40 мм далеко не всегда достаточно для иммобилизации цели в связи с петлей тока [1] (пути тока) в теле цели недостаточной протяженности.

Для устранения недостаточности петли тока в США были предложены различные конструкции ЭШО с увеличенной петлей тока получаемой различными способами наибольшего раздвижения боевых электродов друг от друга, например, телескопические картриджи, устанавливаемые на ЭШО компании Tasertron [2].

Однако такие конструкции себя не оправдали в связи с мешкотностью развертывания (раскладывания) при нападении правонарушителя и недостаточной механической прочностью таких конструкций и после изобретения ДЭШО практически нигде в мире не применяются. Недостаток действия ЭШО компенсируется применением против правонарушителя не способа ЭШО, а ДЭШО способа, например, в моделях наиболее широко известного и применяемого на сегодня в мире ДЭШО "TASER Х26" [3] компании Taser Int. (в настоящее время компании Axon Enterprise, Inc. (Axon) США), и являющееся наиболее распространенной полицейской моделью ДЭШО в мире. ДЭШО "TASER Х26" предназначено для временного выведения из строя (иммобилизации, поражения, удержания в состоянии парализации) биологических целей (цель, правонарушитель, биоцель) электрическим током преимущественно на расстоянии.

Способ поражения цели на расстоянии осуществляется при использовании стреляющего картриджа, выстреливающего в цель два зонда с устройствами закрепления на цели (иглы с бородками), каждый из которых соединен при помощи провода в изоляции (токопроводом) с соответствующим токоподводящим электродом на картридже. Токоподводящие электроды картриджа связываются с боевыми (контактными) электродами ДЭШО выходящими на передний торец ДЭШО, к которым, при запуске ДЭШО подается высоковольтное поражающее цель напряжение электрического тока от электронной схемы ДЭШО, включающей в себя также узел вырабатывания, высоковольтного поражающего цель напряжения электрического тока содержащейся в ДЭШО и питаемой от электрической батареи или аккумулятора. При попадании зондов в правонарушителя и подачи на него по токопроводам поражающего напряжения электрического тока правонарушитель уже не может отстраниться, так как иглы с бородками зонда крепко цепляются за одежду или даже проникают через одежду в тело биоцели и не могут быть оторванными от цели без значительных усилий. Физиологическое электровоздействие поражающего высоковольтного напряжения электрического тока при использовании ДЭШО не отличается от воздействия ЭШО т.е. осуществляется также подачей на цель за время воздействия высоковольтных поражающих импульсов имеющих определенную форму, амплитуду, длительность и частоту, и соответственно определенную выходную электрическую мощность. Максимальная допустимая выходная электрическая мощность ЭШО и ДЭШО отечественного производства определена в ГОСТ Р 70017-2022 "Устройства электрошоковые. Классификация и общие технические требования" равна 10 Вт.Максимальная допустимая выходная электрическая мощность ЭШО и ДЭШО иностранного производства по международному стандарту IEC 60335 (раздел 22.108) и американо-английскому стандарту ANSI/CPLSO-17 рекомендуется не свыше 2,5 Вт., хотя прямого запрета на увеличение этой мощности нет.

Уменьшенная по сравнению с отечественными образцами ЭШО и ДЭШО, выходная мощность иностранных образцов имеет основанием весьма многочисленные и подробные медицинские исследования особенностей электрического ЭШО и ДЭШО воздействия на человека, исторически самым большим опытом производства и использования ЭШО и ДЭШО в США и крайней щепетильности производителя (компания Axon) к недопустимости серьезных электротравм в связи с высокой "ценой жизни" (т.е. выплаты пострадавшим в судебном порядке) на Западе.

В то же время в США в последние годы было установлено, что во многих случаях использования ДЭШО при их выходной электрической мощности до 2,5 Вт.неэффективны. Исследования и практика использования показала, что неэффективность прямо связана с недостаточностью петли тока при использовании ДЭШО на некоторых расстояниях до цели [4], так как петля тока при одном выбранном для стреляющих картриджей угле расхождения друг от друга ствольных каналов стреляющего картриджа, а значит и расхождения на цели поражающих зондов (дротиков с токопроводами ведущими от ДЭШО к цели после выстрела) будет слишком мала при близких расстояниях стрельбы до цели, и может быть избыточно велика при дальних расстояниях до цели вплоть до непопадания зондов в цель (пролет возле цели без закрепления зонда на цели). Долгое время такое несоответствие пытались компенсировать применением для ДЭШО двух типов стреляющих картриджей. Для малых дистанций стрельбы пользователь однозарядных ДЭШО (то есть ДЭШО с одним стреляющим картриджем, имеющим в своем составе два дульных устройства) ДЭШО устанавливал на ДЭШО стреляющий картридж с увеличенным углом расхождения ствольных каналов, а для больших дистанциях стрельбы пользователь устанавливал на ДЭШО стреляющий картридж с уменьшенным углом расхождения ствольных каналов. В многозарядных (двухзарядных и более зарядных ДЭШО, то есть ДЭШО с несколькими стреляющими картриджами, имеющими в своем составе более чем четыре и более дульных устройства) пользователь может устанавливать два (или более) картриджа с большим и малым углом расхождения ствольных каналов. Однако в быстро меняющихся условиях поведения цели и ее передвижения пользователь не успевает установить картридж, рассчитанный на стрельбу на нужную дистанцию либо не успевает переключить селектор выбора инициирования выстрела картриджа для большой или малой дистанции.

Прототипом предлагаемого изобретения выбрано способ воздействия, осуществляемый в многозарядном ДЭШО по [5]. Одним из главных отличий прототипа от описанного выше способа использования существующих ДЭШО аналогов состоит в том, что такое ДЭШО в отличие от аналогов имеет стреляющие блоки (фактически многоствольные стреляющие картриджи) в которых ствольные каналы имеют увеличивающиеся углы расхождения вниз относительно горизонта и дальномер определения расстояния до цели перед выстрелом.

При наведении ДЭШО на цель дальномер с высокой скоростью быстродействия определяет дистанцию до цели и при производстве пользователем выстрела через управляющую часть с микроконтроллерами выбирает инициирование для выстрела поражающими зондами ствольных каналов стреляющего блока углы расхождения которых наиболее соответствуют получению на цели максимального угла расхождения зондов и соответственно максимальной петли тока на цели и соответственно же максимальной эффективности иммобилизации цели.

Недостаток такого способа достижения автоматического регулирования эффективности воздействия ДЭШО заключается в усложнении конструкции ДЭШО заключающееся в увеличении контактных групп инициирования отдельных стволов, что в связи с возможностью только низковольтного инициирования воспламенителей ствольных устройств снижает надежность инициирования, увеличивает стоимость и габариты устройства. Высоковольтное индивидуальное инициирование ствольных устройств в данном устройстве невозможно принципиально. Ударное индивидуальное инициирование ствольных устройств в данном устройстве сопряжено с такими трудностями, стоимостью и габаритами исполнения, что эксплуатация устройства в представленном форм-факторе короткоствольного пистолета становиться невозможной. Присутствие в устройстве микроконтроллерных элементов управления в помехозащищенном исполнении от электромагнитного излучения высоковольтных искровых разрядов ДЭШО еще более усложняет исполнение и уменьшает надежность работы устройства. Главный недостаток способа состоит в том, что регулирование эффективности воздействия в зависимости от расстояния до цели с организацией максимальной петли тока достигается ступенчато, так как число ствольных каналов с различными углами расхождения между ними ограничено габаритными размерами ДЭШО, стоимостью изготовления слишком многоствольного ДЭШО, и в реальных опытных конструкциях компании Axon по количеству ствольных устройств соответствует Фиг.1D (9 стволов) но с угловым расхождением нижних стволов от верхнего горизонтального по типу Фиг.6D по описанию [5].

Таким образом в реальных конструкциях указанный способ регулировки воздействия не превышает двух дистанций до цели - большой и малой. В описании прототипа приводятся конструкции с 6-ю ствольными устройствами в ряду, которые теоретически могут повысить количество включаемых угловых ступеней, однако в реальности такие конструкции практически неосуществимы как сказано выше по причинам резкого увеличения габаритов ДЭШО снижения ненадежности работы контактных групп инициирования ствольных устройств и резкого повышения конечной стоимости изделия, а значит крайне ограниченные возможности покупателей. В промежуточных дистанциях между угловыми установками ствольных устройств до цели регулирование эффективности воздействия отсутствует.

Раскрытие изобретения.

Техническая проблема заключается в создании способа автоматического регулирования воздействия однозарядного и многозарядного дистанционного электрошокового оружия с возможностью регулирования эффективности воздействия на любой дистанции до цели без применения стреляющих картриджей или стреляющих блоков с различными углами расхождения друг от друга ствольных каналов.

Технический результат заключается в создании способа простого автоматического регулирования физиологической эффективности воздействия на цель поражающего электрического тока на любой дистанции до цели для использования как в однозарядных, так и многозарядных ДЭШО без применения стреляющих картриджей или стреляющих блоков с различными углами расхождения друг от друга ствольных каналов.

Указанный технический результат достигается тем, способ регулирования физиологического воздействия дистанционного электрошокового оружия заключающегося в том, что при помощи дальномера, встроенного в дистанционное электрошоковое оружие, измеряют расстояние до цели посредством управляющего устройства дистанционного электрошокового оружия обрабатывают полученные от дальномера сигналы и преобразуют их в сигналы управления инвертером дистанционного электрошокового оружия, задающим работу поражающего цель высоковольтного выходного каскада дистанционного электрошокового оружия, который, в зависимости от расстояния до цели измеренной дальномером перед выстрелом, устанавливает выходную электрическую мощность или параметры поражающего электрического тока дистанционного электрошокового оружия на выстреливаемых из оружия и попадающих в цель токопроводах.

Дополнительная особенность заключается в том, что управляющее устройство представляет собой микроконтроллер или цифровое управляющее устройство или аналоговое управляющее устройство дистанционного электрошокового оружия.

Дополнительная особенность заключается в том, что выходная электрическая мощность или параметры поражающего электрического тока дистанционного электрошокового оружия включают форму импульса, частоту импульсов, длительность импульса, амплитуду напряжения электрического тока на нагрузке, или несколько из приведенных параметров.

Дополнительная особенность заключается в том, что дополнительно производят измерение дистанции за время воздействия на цель поражающего электрического тока на попадающих в цель токопроводах, и корректируют установленную выходную электрическую мощность или параметры поражающего электрического тока в зависимости от изменений расстояния до цели во время воздействия на цель.

Дополнительная особенность заключается в том, что выходная электрическая мощность или параметры поражающего электрического тока на попадающих в цель токопроводах устанавливается в соответствии с заданными дискретными диапазонами интервалов расстояний до выстрела, соответствующими измеренному расстоянию до цели перед выстрелом.

Краткое описание чертежей.

Фиг.1. Блок схема автоматического регулирования физиологического воздействия дистанционного электрошокового оружия.

Осуществление изобретения.

Фиг.1. - дальномер 1 например лазерный, инфракрасный, акустический, микроконтроллер 2, инвертер 3, высоковольтный выходной каскад 4 (узел вырабатывания высоковольтного поражающего цель напряжения электрического ток), выстрелянные в цель токопроводы 5 с устройствами закрепления на цели зондами 6 (с иглами с бородками), цель 7, изменяемая от расстояния до цели величина (расстояние) петли тока 8. Электрические батарея или аккумулятор от которого питаются показанные блоки схемы на схеме не показаны.

Из работ [6; 7] известно, что ДЭШО иностранного производства при выходной электрической мощности ДЭШО не более 2,5 Вт. максимально эффективны при наибольшей петле тока достигающей в изделиях компании Аxon до 500 мм (в среднем преимущественно 305 мм) и малоэффективны при петле тока ограниченной расстоянием между боевыми электродами ЭШО в 40 мм. В то же время из опыта применений МВД РФ известно, что отечественные ЭШО эффективны и при расстоянии между боевыми электродами ЭШО даже менее чем 40 мм (в 20-25 мм). При этом опыт использования ДЭШО в силовых службах РФ крайне ничтожен в связи с незначительными сроками использования после постановки отечественных ДЭШО на вооружение силовых служб и нежелания сотрудников силовых служб причинять излишние повреждения правонарушителям. Отечественные ДЭШО имеют выходную электрическую мощность 10 Вт, которая при наибольшей допустимой петле тока в 400 мм по техническим условиям нового ГОСТ Р 70017-2022 может быть избыточной при временном отсутствии медико-биологических испытаний ДЭШО по ГОСТ Р 70017-2022 и утвержденных норм Минздрава РФ по максимальным значениям выходной электрической мощности или иным электрическим параметрам поражающего электротока в зависимости от величины петли тока. В то же время и в США техническая максимальная мощность воздействия достигает в некоторых ДЭШО 26 Вт. (Taser M26), что уже признаваемо избыточной и опасной для человека мощностью поражающего электротока при большой петле электротока, образующейся на дальней дистанции выстрела при использовании стреляющего картриджа с большим начальным углом расхождения ствольных каналов. Предлагаемый способ позволяет осуществлять автоматическое регулирование эффективного физиологического воздействия ДЭШО не за счет установки расстояния оптимальной петли тока при изменении дистанции от ДЭШО до цели как в ДЭШО аналоге и прототипе за счет применения стреляющих картриджей или стреляющих блоков с различными углами расхождения друг от друга ствольных каналов, а за счет изменения выходной электрической мощности или иных электрических выходных параметров ДЭШО до эффективных значений поражающего действия электрического тока при изменяющейся величине петли тока на цели. При этом эффективное физиологического воздействия ДЭШО осуществляется при едином установленном угле расхождения друг от друга ствольных каналов стреляющих картриджей или иных конструктивных исполнений ствольных устройств ДЭШО.

Изменение иных параметров поражающего цель электрического тока влияющих на физиологическую эффективность действия поражающего электротока ДЭШО кроме выходной электрической мощности представляет изменение формы импульса, частоты импульсов, длительности импульса, амплитуды напряжения электрического тока на нагрузке (цели), или нескольких из таких этих характеристик одновременно. Далее по тексту термин "изменение мощности" подразумевает в иных случаях исполнения способа изменение и иных параметров поражающего электротока ДЭШО с изменением величин этих параметров, влияющих на эффективность поражения. При этом в существующих на сегодня серийных ЭШО и ДЭШО изменение параметров импульсов, ведущих к увеличению эффективности воздействия в превосходящем большинстве известных примеров повышения эффективности связано именно с увеличением выходной электрической мощности, например, увеличение частоты поражающих импульсов при неизменных иных параметрах, увеличение длительности импульса при неизменных иных параметрах, увеличение амплитуды на нагрузке при неизменных параметрах.

Способ осуществляется следующим образом. Пользователь ДЭШО включает ДЭШО. При этом электрическое питание от батареи или аккумулятора ДЭШО поступает на все блоки электронной схемы ДЭШО. При наведении ДЭШО на цель дальномер 1 измеряет расстояние до цели и передает сигнал на микроконтроллер 2, который в зависимости от измеренного расстояния до цели вырабатывает сигналы управления работой инвертера 3 который в свою очередь в зависимости от величины и рода этих сигналов выдает на высоковольтный выходной каскад 4 ту или иную мощность электрического тока промежуточного по напряжению между напряжением электропитания и выходным поражающим высоковольтным напряжением преобразуемую в выходном каскаде 4 в высоковольтное поражающее цель высоковольтное напряжение электрического тока которое по выстрелянным в цель токопроводам 5 и зондам 6 доставляется до цели и воздействует на цель по петле тока 8 в теле цели.

Токопроводы 5 выстрелянные в цель при помощи стреляющих картриджей или унитарных патронов ДЭШО имеющих заданный угол расхождения ствольных каналов попадают в цель с расхождением на цели (разбросом зондов относительно друг друга) на расстояние малое на малых дистанциях выстрела в цель и на большое расстояние при больших дистанциях выстрела в цель образуя соответственно в теле цели петли тока различной длины.

Алгоритм изменения микроконтроллером мощности поражающего электротока ДЭШО или иных его параметров - это уменьшение мощности электротока или снижения иных поражающих параметров электротока при увеличении расстояния до цели (большая петля электротока на цели) и увеличение мощности электротока или увеличения иных поражающих параметров электротока при уменьшении расстояния до цели (малая петля электротока на цели). Применение микроконтроллера преимущественно, но в некоторых исполнениях управление изменением выходных параметров ДЭШО может осуществляться при помощи цифрового управляющего устройства или аналогового управляющего устройства.

В ином исполнении способа изменение подаваемой на цель мощности или изменение иных параметров поражающего электротока в ином исполнении может осуществляться также при изменении расстояния до цели уже после выстрела и попадания зондов в цель. Например, если правонарушитель после выстрела в него продолжает агрессивные действия и пытается сократить дистанцию между собой и пользователем ДЭШО уровень подаваемой на цель мощности или увеличение иных поражающих параметров электротока автоматически увеличиваются для достижения максимально допустимых параметров физиологической эффективности электровоздействия. В этом случае дальномер измеряет расстояние до цели непрерывно от момента непосредственно до выстрела и во время всего времени воздействия на цель поражающего электрического тока при этом непрерывно же производится изменение подводимой к цели мощности электрического тока или изменение иных параметров электрического тока.

В ином исполнении способа дальномер измеряет расстояние до цели и при попадании замеренного интервала расстояния в заданный в микроконтроллере, и он задает значение выдаваемой инвертером электрической мощности или значения иных поражающих параметров электротока на высоковольтный выходной каскад ДЭШО вырабатывающий поражающий электрический ток. Например, при нахождении цели на расстоянии 2-4 м и малой петле тока между зондами, попавшими в цель выходная мощность поражающего электрического тока устанавливается на значение 8-10 Вт, а на расстоянии более 4 м. при большой петле электротока между зондами, попавшими в цель понижается до 3-4 Вт.Возможно установка и нескольких промежуточных значений выходной мощности поражающего электрического тока в зависимости от определенных дальномером интервалов значений расстояния до цели.

Список ссылок

1. Ладягин Ю.О. "Дистанционное электрошоковое оружие " М.: Издательство фонда Сталинград, 2017, стр.354-355.

2. Ладягин Ю.О. "Дистанционное электрошоковое оружие " М.: Издательство фонда Сталинград, 2017, стр.48; рис.53.

3. https://www.axon.com/products/taser-x26p

4. https://www.npr.org/2019/06/27/729922975/despite-widespread-use-police-rate-tasers-as-less-effective-than-believed

https://www.apmreports.org/episode/2019/05/09/when-tasers-fail

5. US20200284556; WO2021002922

6. Benefits, Risks, and Myths of TASER® Handheld Electrical

Weapons

M.W. Kroll1, M.A. Brave2, H.M.O. Pratt3, K.K. Witte4, S.N. Kunz5, and R.M. Luceri6

1 University of Minnesota, Box 23, Crystal Bay, MN 55323 USA (mark@kroll.name)

2 LAAW International, LLC, 2036 North Gilbert Road, Suite 2-625, Mesa, AZ, 85203 USA

3 CPLSO, The Marchioness Building, Commercial Road, Bristol BS1 6TG UK

4 Leeds Inst. of Cardiovascular and Metabolic Medicine, Univ.of Leeds, LS2 9JT UK

5 Landspítali University Hospital, v/Barónsstíg 101 Reykjavik, Iceland

6 Holy Cross Hospital, 4725 N. Federal Hwy, Ft. Lauderdale, FL 33308 USA

7. Расчеты параметров электрошоковых устройств для сравнения отечественных и зарубежных изделий. Ч. 1 // АБС-авто. 2019. №4. С.34-37

Расчеты параметров электрошоковых устройств для сравнения отечественных и зарубежных изделий. Ч. 2 https://russian-shockers.com/raschety-parametrov-elektroshokovyh-ustrojstv-dlya-sravneniya-otechestvennyh-i-zarubezhnyh-izdelij.-chast-2.html

Способ регулирования физиологического воздействия дистанционного электрошокового оружия, при котором дальномером, встроенным в дистанционное электрошоковое оружие, измеряют расстояние до цели. Управляющее устройство дистанционного электрошокового оружия обрабатывает полученные от дальномера сигналы и преобразует их в сигналы управления инвертером дистанционного электрошокового оружия. Инвертер задает работу поражающего цель высоковольтного выходного каскада дистанционного электрошокового оружия в зависимости от расстояния до цели, измеренной дальномером перед выстрелом. Высоковольтный выходной каскад устанавливает выходную электрическую мощность, или параметры поражающего электрического тока дистанционного электрошокового оружия на выстреливаемых из оружия и попадающих в цель токопроводах. Технический результат – обеспечение автоматического регулирования физиологической эффективности воздействия на цель поражающего электрического тока. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ регулирования физиологического воздействия дистанционного электрошокового оружия, заключающийся в том, что при помощи дальномера, встроенного в дистанционное электрошоковое оружие, измеряют расстояние до цели, посредством управляющего устройства дистанционного электрошокового оружия обрабатывают полученные от дальномера сигналы и преобразуют их в сигналы управления инвертером дистанционного электрошокового оружия, задающим работу поражающего цель высоковольтного выходного каскада дистанционного электрошокового оружия, который, в зависимости от расстояния до цели, измеренной дальномером перед выстрелом, устанавливает выходную электрическую мощность или параметры поражающего электрического тока дистанционного электрошокового оружия на выстреливаемых из оружия и попадающих в цель токопроводах.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что управляющее устройство представляет собой микроконтроллер, или цифровое управляющее устройство, или аналоговое управляющее устройство дистанционного электрошокового оружия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выходная электрическая мощность или параметры поражающего электрического тока дистанционного электрошокового оружия включают форму импульса, частоту импульсов, длительность импульса, амплитуду напряжения электрического тока на нагрузке или несколько из приведенных параметров.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно производят измерение дистанции за время воздействия на цель поражающего электрического тока на попадающих в цель токопроводах и корректируют установленную выходную электрическую мощность или параметры поражающего электрического тока в зависимости от изменений расстояния до цели во время воздействия на цель.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что выходная электрическая мощность или параметры поражающего электрического тока на попадающих в цель токопроводах устанавливается в соответствии с заданными дискретными диапазонами интервалов расстояний до выстрела, соответствующими измеренному расстоянию до цели перед выстрелом.