Результат интеллектуальной деятельности: Акустический боеприпас

Изобретение относится к нелетальному оружию и может быть использовано для защиты объектов от агрессивной толпы или террористов.

В последние годы все чаще возникают ситуации, когда появляется необходимость защищать различные объекты от агрессивной толпы, либо от групп террористов, пиратов и т.п. с ограниченными возможностями использования огнестрельного оружия. В этих случаях в силовых ведомствах различных стран применяется различного рода нелетальное оружие, в котором используются физические, химические, оптические и прочие методы воздействия на человека. Одним из таких методов является воздействие с помощью мощного акустического шума в слышимом диапазоне излучения.

В 2000 году для защиты кораблей от нападения террористов, пиратов, воинственных демонстрантов в США создано дальнодействующее акустическое устройство (LRAD - «Long Range Acoustic Device»). Это нелетальное оружие является устройством контроля толпы, и разработано American Technology Corporation. Для воздействия на людей используется сила звука. LRAD поражает людей мощным звуком в 150 децибел (дБ), для сравнения: шум двигателей реактивного самолета составляет около 120 дБ, шум в 130 дБ может повредить слуховой аппарат человека. В соответствии с характеристиками завода-изготовителя, оборудование весит 45 фунтов (20 кг) и может излучать звук в конусе 30° из устройства 33 дюймов (83 см) в диаметре. На максимальной громкости, она может излучать сигнал предупреждения о том, что это 146 дБ SPL (1000 W/m²) на 1 метр, уровня, который способен перманентно нанести ущерб слуху, и выше нормального человека до порога боли (120-140 дБ). Изменение предупреждающего сигнала на 300 метров составляет менее 90 дБ (http://ohrana.ru/articles/3710/).

В настоящее время в США, Германии, Великобритании разрабатывается ряд принципиально новых акустических источников нелетального воздействия, например, генераторы вихревых структур (Vortex-технологии).

На авиашоу Airshow China 2014 в китайском городе Чжухай компания China North Industries Corporation (NORINCO) впервые показала свой боевой модуль Safeguard, который создан для антитеррористических и миротворческих задач и способен применять нелетальное и летальное вооружение. Модуль Safeguard отличается интегрированным лазерно-диодным ослепляющим прожектором и дальнодействующим акустическим устройством, способным временно дезориентировать сразу множество людей интенсивным направленным излучением, а также звуковыми волнами, вызывающими болевые ощущения.

Общим недостатком, рассмотренных выше устройств звукового воздействия на человека является то, что они громоздки, монтируются на стационарных установках и не могут быть оперативно переброшены в локальную зону территории, где действует агрессивная толпа.

Для решения этой задачи предлагается создать портативный акустический боеприпас, который можно сбросить в зоне толпы, например, с какого-либо летательного аппарата (самолет, вертолет, беспилотник и пр.).

Техническое решение этой задачи, предложенное автором, заключается в том, что используются уже применяемые малогабаритные реактивные двигатели, например, от реактивных снарядов систем РСЗО. Необходимый уровень звукового давления создается путем установки на выходе реактивного двигателя специального сопла, например, имеющего форму сопла Лаваля. Установка такого сопла позволяет существенно увеличить скорость истекания газов, и, тем самым, создать необходимый уровень звукового давления. С целью исключения перемещения такого двигателя под действием струи газа, выходящей из сопла, используется попарное соединение таких двигателей. При этом двигатели устанавливаются соосно, выходными соплами в противоположенные стороны. Такая установка обеспечивает компенсацию реактивных сил, действующих на систему, и система остается на месте. Количество парных соединений двигателей в одной системе не ограничено. Они могут работать одновременно для создания более мощного шума, либо по очереди для увеличения времени шумового воздействия. Окончание работы такого акустического боеприпаса происходит при выгорании топлива в реактивном двигателе. Включается акустический боеприпас, например, при срабатывании высотомера, установленного на системе, который создает импульс, воспламеняющий горючее в двигателях, либо при контакте с поверхностью местности (используются обычные взрыватели боеприпасов).

Для проверки работоспособности акустического боеприпаса были проведены эксперименты. Сжатый воздух истекал с различными скоростями через различные сопла (максимальная скорость примерно 0,9 Маха).

В экспериментах мощность акустического излучения от потока воздуха достигала высоких значений, а именно: 160 дБ на расстоянии 1 м и 155 дБ, и 147 дБ на расстояниях 2 и 3 метра от среза сопла соответственно. В тоже время отмечено, что с расстоянием наблюдается существенное затухание акустических колебаний.

С целью повышения мощности акустического шума были проведены эксперименты, в которых на расстоянии 0,25 м от сопла устанавливались различные препятствия.

При этом максимальная мощность излучения составляла около 165 дБ, что на 5 дБ больше, чем при свободном истекании газа без препятствия.

Измерения мощности излучения на расстоянии 25 м от среза сопла и со сдвигом на 10 метров от оси истечения дали значение максимальной мощности - 128 дБ. А на расстоянии 7 м от среза сопла перпендикулярно оси истечения максимальная мощность составила - 140 дБ.

Приведенные результаты экспериментов показывают, что при вытекании сжатого воздуха из сопла со скоростью примерно 0,9 Маха в окружающем пространстве создается мощный акустический шум. Мощность акустического шума у среза сопла максимальна и при различных условиях истекания может превышать 165 дБ. Уровень шума с увеличением расстояния от среза сопла уменьшается. Так, на расстоянии примерно 25 метров в направлении оси истечения мощность шума составляет примерно 130 дБ. Расход воздуха в экспериментах составлял не более 1,5 кг/с.

Как отмечено выше, уровень акустического шума в звуковом диапазоне мощностью более 130 дБ сопоставим с болевым порогом слуха, т.е. на экспериментальной установке были созданы условия для серьезного поражения органов человека на расстоянии более 25 метров от сопла.

Увеличение мощности излучения и сокращение расхода воздуха (газа от продуктов сгорания в двигателе) можно за счет оптимизации параметров сопла (применение сопла Лаваля). На фиг. 1 приведена иллюстрация работы сопла Лаваля. По мере движения газа по соплу, его абсолютная температура Т и давление р снижаются, а скорость V возрастает. М - число Маха.

На основании проведенных исследований разработано техническое решение, представляющее собой акустический боеприпас. Схема построения такого боеприпаса приведена на рисунке фиг. 2.

Фиг. 1. Схема сопла Лаваля: М - число Маха; р - давление в зоне сопла; Т - температура в зоне сопла; V - скорость истечения газа через сопло.

Фиг. 2. Схема построения акустического боеприпаса: 1 - корпус; 2 - реактивный твердотопливный двигатель; 3 - парашют; 4 - радиовзрыватель; 5 - электровоспламенитель; 6 - выходное сопло двигателя; 7 - зона центра тяжести корпуса с двигателями; 8 - проводное соединение радиовзрывателя с электровоспламенителем.

Акустический боеприпас, состоит из корпуса 1, который имеет форму прямой трубы. Источник мощного акустического излучения представляет собой сборку, состоящую, как минимум, из одной пары одинаковых твердотопливных реактивных двигателей 2, установленных в этот корпус 1 соосно. К зоне центра тяжести корпуса (зона 7) прикреплены парашют 3 и радиовзрыватель 4. Парашют стабилизирует полет боеприпаса (удерживает в горизонтальном положении) при сбросе с летательного аппарата. Радиовзрыватель соединен, как минимум, с двумя электровоспламенителями 5, установленными в каждом твердотопливном реактивном двигателе 2 в зоне твердого топлива со стороны выходного сопла 6. Выходные сопла 6 реактивных двигателей 2 направлены в противоположенные стороны друг от друга, а приемопередающая антенна радиовзрывателя 4 направлена в противоположенную сторону от парашюта 3.

Акустический боеприпас работает следующим образом. При приближении боеприпаса к поверхности местности на заданное расстояние (5-10 м) радиовзрыватель 4 срабатывает и по проводам 8 выдает электрический импульс на электровоспламенители 5 (например, ЭВ-32), которые воспламеняют твердое топливо (порох) в реактивных двигателях 2 в зоне выходных сопел 6. Поток продуктов горения твердого топлива под давлением будет выбрасываться через сопло в окружающую среду. Такой высокоскоростной поток газа будет сопровождаться возбуждением в окружающей среде акустического шума большой мощности. Этот шум будет создавать болевые ощущения людям, находящимся вблизи боеприпаса (на расстояниях более 25 метров). Из-за такого шумового воздействия толпа рассеется.

Уровень акустического шума можно изменять за счет изменения скорости горения твердого топлива и за счет применения специальных сопел, например, сопел Лаваля. Время работы боеприпаса можно изменять путем добавления к сборке дополнительных двигателей, с последовательным их включением.

Таким образом, предлагаемый акустический боеприпас будет выполнять роль нелетального боеприпаса.

Изложенные сведения о заявленном изобретении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию промышленной применимости.