Результат интеллектуальной деятельности: Электрошоковая мина направленного действия

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нелетальному оружию с электрическим средством поражения, к инженерным боеприпасам и преимущественно к полицейским спецсредствам с электрическими средствами поражения, и средствам ограничения движения правонарушителей на улицах, защиты внутренних коридоров, может быть использовано для охраны пространств в том числе и помещений, а также в специальных силовых операциях, в зонах проведения которых может находиться мирное население.

Уровень техники

Известно инженерное устройство направленного поражения электрическим током по патенту US №6269726, состоящее из корпуса, в котором размещен источник электропитания, несколько независимых друг от друга при работе источников высоковольтного поражающего тока, источник электропитания, видеокамера и вращающийся подвижный блок с карманами для метательных устройств метания токопроводов, снабженных на концах устройствами закрепления на цели (зонд-утяжелитель имеющий иглу с бородкой) в цель. Устройство работает следующим образом. Оператор, управляющий поворотами устройства по вертикали и горизонтали при помощи электромеханического привода посредством видеокамеры, определяет цель (правонарушителя), после чего инициирует выстрел по выбранной цели из метательного устройства, прицельное положение которого на данный момент соответствует прицельному положению видеокамеры. Метательное устройство представляет собой стреляющий картридж, имеющий общий корпус, в котором размещен источник энергии метания токопроводов в виде микробаллона со сжатым азотом, устройство разгерметизации микробаллона, состоящее из иглы прокола, герметизирующей мембраны микробаллона и пиротехнического источника энергии для осуществления прокола мембраны, два ствола с размещенными в них двумя зондами-утяжелителеми с иглами с бородками, а также полости для размещения двух метаемых токопроводов. Стреляющий картридж при выстреле выбрасывает в цель два токопровода. Токопроводы выстрелянные из стреляющего картриджа попадают в цель, закрепляются на ней, и цель подвергается воздействию поражающего электрического тока. Для производства следующего выстрела оператор при помощи электромеханического привода совмещает следующий карман подвижного блока с новым стреляющим картриджем с новым прицельным положением видеокамеры. При этом первая пораженная цель остается под действием поражающего тока до тех пор пока оператор не сочтет нужным отключить его. В связи с тем, что высоковольтные источники поражающего тока работают независимо друг от друга, при срабатывании мины пораженная цель остается под действием поражающего тока даже при условии короткого замыкания токопроводов других картриджей или уменьшения сопротивления прохождению тока на токопроводах картриджей попавших в другие цели.

Таким образом возможно производить ряд выстрелов (по патенту 7 выстрелов) и поражать и ограничивать активность нескольких целей. После выстрелов отстрелянные стреляющие картриджи могут быть извлечены из карманов устройства и заменены на новые.

Недостатками рассмотренного устройства являются:

- необходимость управления устройством только при помощи человека оператора.

- медленная реакция оператора с видимым для цели поворотом видеокамеры для прицеливания и с возможностью ухода цели с линии готовящегося выстрела.

- необходимость употребления для каждого стреляющего картриджа высоковольтного источника поражающего тока в виде полноценной электронной схемы электрошокового устройства (ЭШУ), включающей в том числе и наиболее дорогой компонент ЭШУ импульсный высоковольтный трансформатор. Такая необходимость делает общую стоимость устройства практически равной стоимости одного ЭШУ, умноженной на число применяемых стреляющих картриджей, т.е. поднимает цену во много раз.

- вероятность попадания токопроводов одного выстрела по токопроводам предыдущего выстрела после поворота вращающегося подвижного блока стреляющих картриджей для установки для следующего выстрела нового стреляющего картриджа с отклонением полета зондов к цели или перебиванием токопроводов предыдущего выстрела.

- высокая стоимость выстрела, так как применяемый в устройстве по патенту в качестве метательного устройства токопроводов описанный выше конструкции стреляющий картридж компании TASER для моделей дистанционного электрошокового оружия (ДЭШО) Х26, М26 в настоящее время стоит 35$ США. Устройство по патенту не изготавливалось в серийном производстве и в продажу не поступало.

В качестве прототипа выбрана так называемая "TASER MINE" или "TASER Shockwave" (электрошоковая мина компании TASER) по патенту US №5936183 состоящая из корпуса, в котором размещен источник электропитания, несколько независимых друг от друга при работе высоковольтных источников поражающего тока, датчик срабатывания мины в виде инфракрасного датчика движения и карманы для метательных устройств для метания токопроводов в цель. Мина работает следующим образом. Инфракрасный датчик движения реагирует на движение правонарушителя или движение группы правонарушителей в зоне чувствительности датчика. При срабатывании датчика, запускаются все находящиеся в карманах стреляющие картриджи и высоковольтные источники поражающего тока, токопроводы выстрелянные из стреляющего картриджа попадают в цель или несколько целей закрепляются на ней, и цель подвергается воздействию поражающего электрического тока. В связи с тем что высоковольтные источники поражающего тока работают независимо друг от друга при срабатывании мины пораженная одним картриджем цель остается под действием поражающего тока даже при условии короткого замыкания токопроводов других картриджей или уменьшения сопротивления прохождению тока на токопроводах картриджей попавших в другие цели. Для увеличения размеров поражаемой области карманы для стреляющих картриджей расположены под углом 10-20° друг к другу в горизонтальной плоскости. После срабатывания мины использованные картриджи удаляются из карманов и карманы заряжаются новыми картриджами после чего мину можно снова использовать. Недостатками данного устройства являются:

- необходимость употребления для каждого стреляющего картриджа высоковольтного источника поражающего тока в виде полноценной схемы ЭШУ включающей в том числе и наиболее дорогой компонент ЭШУ импульсный высоковольтный трансформатор. Такая необходимость делает общую стоимость устройства практически равной стоимости одного ЭШУ умноженному на число применяемых стреляющих картриджей, т.е. поднимает цену во много раз.

- высокая стоимость выстрела так как применяемый в устройстве по патенту в качестве стреляющего картриджа картридж компании TASER для моделей дистанционного электрошокового оружия (ДЭШО) Х26, М26 в настоящее время стоит 35$ США. Базовой миной среди экспериментальных образцов "TASER MINE" компании TASER считалась мина на 6 карманов для стреляющих картриджей. Таким образом стоимость одного срабатывание мины обходилось бы в 210$ США. Устройство по патенту демонстрировалось на международных оружейных выставка для армии и полиции и в серийное производство и в продажу не поступало.

Раскрытие изобретения

Целью изобретения является создание электрошоковой мины направленного действия с невысокой конечной стоимостью и небольшой стоимостью применяемых для ее работы расходных метательных устройств для метания токопроводов. Получаемые перед прототипом преимущества позволяют организовывать малозатратное серийное производство предлагаемой мины, и также предполагать значительный потребительский спрос в связи вытекающей из означенных преимуществ небольшой производственной стоимостью мины и сменных метательных устройств для метания токопроводов.

Сущность изобретения заключается в том, что электрошоковая мина направленного действия содержит корпус, источник электропитания, высоковольтный источник поражающего тока, не менее чем один датчик срабатывания, карманы содержащие метательные устройства метания токопроводов в цель, а в упомянутом корпусе расположен коммутатор высоковольтного напряжения упомянутого поражающего тока на упомянутые метательные устройства, а упомянутые метательные устройства представляют из себя преимущественно унитарные патроны дистанционного электрошокового оружия.

Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутый датчик срабатывания представляет собой инфракрасный, ультразвуковой, микроволновой, или комбинированный датчик движения.

Дополнительная особенность заключается также в том, что упомянутый датчик срабатывания представляет собой механический электровыключатель приводимый в действие натяжением или вытяжением тросика или шнура или электровыключатель нажимного типа в том числе и выносной.

Дополнительная особенность заключается также в том, что упомянутый датчик срабатывания включается с временной задержкой после подачи электропитания для работы электрической схемы мины.

Дополнительная особенность заключается также в том, что упомянутые карманы для метательных устройств выполнены в виде преимущественно двух плоских секционированных панелей с перегородками, причем панели имеют возможность угловой регулировки между своими плоскостями.

Дополнительная особенность заключается также в том, что упомянутый коммутатор высоковольтного поражающего напряжения тока представляет собой электромеханический коммутатор с длинным ходом рабочих контактов или искровых разрядников с вращательным или линейным перемещением контактов или разрядников.

Дополнительная особенность заключается также в том, что упомянутый коммутатор высоковольтного поражающего напряжения тока представляет собой твердотельный высоковольтный коммутатор.

Дополнительная особенность заключается также в том, что упомянутый коммутатор высоковольтного поражающего напряжения тока коммутирует высоковольтное поражающее напряжение тока на упомянутые метательные устройства по алгоритмам различной очередности подачи поражающего напряжение тока на метательные устройства.

Дополнительная особенность заключается также в том, что упомянутый коммутатор имеет регулировку частоты коммутации.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Блок-схема мины.

Фиг. 2. Вид мины спереди и вид мины сзади со снятой задней крышкой корпуса.

Фиг. 3. Вид мины сзади со снятыми внутренней перегородкой корпуса, преобразователем, и источником электропитания, и вид сзади со снятыми внутренней перегородкой корпуса, преобразователем, источником электропитания, высоковольтным импульсным трансформатором и диском контактором.

Фиг. 4. Вид мины спереди со снятой передней крышкой корпуса и вид мины спереди во время выстрела.

Осуществление изобретения

Фиг. 1. Электрошоковая мина состоит из источника электропитания 1 (батареи или аккумуляторной батареи) преобразователя 2 низкого напряжения источника электропитания в напряжение питания высоковольтного импульсного трансформатора 3 поражающего тока присоединенного одним выходным высоковольтным выводом к вращающемуся при помощи электродвигателя 4 коммутирующему контакту 5. Другой выходной вывод высоковольтного импульсного трансформатора 3 присоединен к общему (объединенному) выводному электроду 6 передних контактных мест всех укладок токопроводов (токопроводное покрытие поз.14 торца унитарного патрона по патенту РФ №2607701) одной группы унитарных патронов 7 дистанционного электрошокового оружия (ДЭШО) [1]. Выводы неподвижных коммутируемых контактов 8 соединены с отдельными (индивидуальными) передними контактными местами 9 укладок токопроводов другой группы унитарных патронов 7. Выводы инициирующих электродов (электрод поз.7 по патенту РФ №2607701) унитарных патронов 7 обеих групп электрически соединены вместе, а объединенные электроды обеих групп соединены проводником 10. Датчик движения 11 может иметь встроенный таймер начала работы при срабатывании замыкает цепь источника электропитания 1, преобразователя 2 и электродвигателя 4 (на блок схеме преобразователь 2 включен последовательно с электродвигателем 4 для простоты восприятия). Выключатель 12 предназначен для подачи питающего тока для работы датчика движения 11. На блок схеме условно показаны две группы унитарных патронов 7 по 4 шт. патрона в группе (всего 8 шт. патронов). На блок-схеме прямыми стрелками указано направление вылета токопровода при выстреле унитарных патронов 7, а круговой стрелкой направление вращения коммутирующего контакта 5.

Фиг. 1 и Фиг. 2. Электрошоковая мина содержит герметичный корпус из пластической массы 13 с закрепленными на нем выполненными из пластической массы или композитного токоизолирующего материала (текстолита, стеклотекстолита, гетинакса и т.п.) панелями 14 и 15 унитарных патронов 7 удерживаемых в карманах панелей замками 16. Панели 14 и 15 имеют возможность регулирования угла между их плоскостями. На корпусе 13 мины установлен датчик движения 11, а в аккумуляторное гнездо корпуса установлен источник электропитания 1 (съемный аккумулятор). На поверхность корпуса 13 выходит движок 17 выключателя 12 подачи электропитания для работы датчика движения 11.

Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3 и Фиг. 4. В корпусе 13 мины размещен диск-контактор 18 имеющий возможность вращения от электродвигателя 4, через обрезиненный ролик 19 причем скорость оборотов контактора 18 может регулироваться (устанавливаться) путем перемещения электродвигателя 4 вдоль радиальной координаты контактора. В ином исполнении электродвигатель может приводить во вращение контактор 18 через зубчатую передачу, или при помощи пассика в том числе и зубчатого. В ином исполнении вместо диска- контактора 18 может использоваться простой вращающийся вокруг оси контактный рычаг (рычаг изображен на Фиг. 1 (блок-схема). К вращающемуся коммутирующему контакту 5 контактора 18 электрически присоединен один вывод высоковольтного импульсного трансформатора 3, а к неподвижным коммутируемым контактам 8 смонтированным на внутренней перегородке корпуса 13 присоединены провода в высоковольтной изоляции ведущие к электрически отделенным друг от друга передним контактным местам карманов для размещения унитарных патронов 7 панели 14 (т.е. к передним контактным местам патронов 7). Количество проводов равно количеству коммутируемых контактов 8 и соответственно количеству карманов унитарных патронов 7 панели 14. Между вращающимся коммутирующим контактом 5 контактора 18 и неподвижными коммутируемыми контактами 8 в зависимости от исполнения мины может осуществляться как непосредственная гальваническая связь (скользящими пружинными контактами) так и электрическая связь через небольшой искровой разрядный промежуток. Ко второму выводу высоковольтного импульсного трансформатора 3 присоединен провод в высоковольтной изоляции ведущий к электрически объединенным металлизированной дорожкой 20 передним контактным местам карманов для размещения унитарных патронов 7 панели 15 (т.е. передним контактным местам патронов 7). Задние контактные места 21 карманов панели 14 соединенные вместе и задние контактные места 21 панели 15 также соединенные вместе электрически объединены проводником 10 (т.е. соединены вместе выводы инициирующих электродов унитарных патронов 7).

В качестве датчика движения 11 могут применяться как электронные инфракрасный, ультразвуковой, микроволновой, или комбинированный датчик движения, так и простой механический тип датчика срабатывания представляющий собой механический электровыключатель приводимый в действие натяжением, вытяжением тросика или шнура натянутого на пути движения предполагаемых целей или электровыключатель нажимного приводимый действие наступанием на него ногами предполагаемых целей. Электровыключатель нажимного типа может быть выносным на электропроводе определенной длины подключаемом к мине. Электровыключатель нажимного типа устанавливается и маскируется на расстоянии от самой мины в земле. Мина может снабжать одновременно и электронными датчиками движения и простыми механическими, с задействованием на охрану всех датчиков одновременно или выборочно тех или иных датчиков в зависимости от решаемой задачи охраны.

Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3 и Фиг. 4. Мина работает следующим образом. Сапер устанавливает мину на полозья 22 закрепленные на корпусе 13 или при помощи струбцины или иного типа крепления на позицию использования в месте предполагаемого прохождения целей или месте возможного проникновения нарушителей на охраняемый объект. Перед установкой мины на позицию использования в карманы панелей 14 и 15 вводятся унитарные патроны (в представленном на фигурах исполнении в карманы вводятся 20 штук унитарных патронов 7 (10 патронов в карманы панели 14 и 10 патронов в карманы панели 15), которые фиксируются в карманах замками 16. После включения мины сапером (т.е. подачи электропитания для работы электрической схемы мины) при помощи выключателя 12 таймер датчика движения 11 через определенное время достаточное для удаления сапера на безопасное расстояние от мины исключающее срабатывание датчика движения 11 подает электропитание на датчик движения. При появлении на позицию использования мины цели датчик движения 11 включает преобразователь 2 и одновременно приводной электродвигатель 4. Диск-контактор 18 начинает вращаться с установленной скоростью. При этом высоковольтное напряжение поражающего тока вырабатываемое трансформатором 3 с одного вывода трансформатора по одному проводу подается ко всем передним контактным местам карманов для размещения унитарных патронов 7 панели 15. В то же время напряжение поражающего тока вырабатываемое трансформатором 3 со второго вывода трансформатора подается к коммутирующему контакту 5 контактора 18 и далее последовательно через коммутируемые контакты 8 по проводам к электрически отделенным друг от друга передним контактным местам карманов для размещения унитарных патронов 7 панели 14. Поскольку задние контактные места 21 карманов панели 14 и панели 15 электрически объединены проводником 10 (т.е. электрически объединены выводы инициирующих электродов унитарных патронов 7) высоковольтное напряжение поражающего тока при прохождении тока через каждый из контактов 8 инициирует одну пару унитарных патронов 7 (по одному патрону в панели 14 и 15). При полном обороте контактора 18 инициируются все 10 пар унитарных патронов 7. При инициировании патрона 7 содержащийся в нем зонд-утяжелитель с токопроводом летит в цель, и при попадании в цель закрепляется на ней при помощи устройства закрепления на цели (иглой с бородкой). Электрическая высоковольтная цепь инициирования патрона при вылете из него зонда с токопроводом разрывается. При попадании в цель двух зондов от пары инициированных патронов 7 в цель начинает поступать высоковольтный поражающий ток. Ток поступает на цель только во время прохождения контакта 5 контактора 18 возле контакта 8, то есть поражающий ток идет на каждую пораженную цель (если пары зондов попали в несколько целей) только прерывисто с частотой пачек импульсов равной количеству оборотов контакта 5 в секунду на количество контактов 8. Например при количестве оборотов в секунду контакта 5 равном 30-ти, частота пачек импульсов при количестве контактов 8 равном 10-ти будет: 30×10=300 Гц. При этом частота в каждой пачке импульсов будет равна частоте поражающего тока вырабатываемое трансформатором 3 (например 200 Гц), а на каждую цель за одну секунду придется 30 пачек импульсов с частой в каждой пачке 200 Гц. Частоту пачек импульсов можно изменять при помощи перемещения электродвигателя 4 вдоль радиальной координаты контактора 18. При непопадании зондов в цель токопроводы пары патронов падают на землю причем возможно перемыкание (короткое замыкание) токопроводов. На работе мины по подаче поражающего тока на пораженные зондами других патронов цели такое перемыкание токопроводов не попавших в цель зондов не сказывается так как пачки импульсов продолжают идти на пораженные цели по другим токопроводам.

После срабатывания мины использованные унитарные патроны 7 удаляются из карманов панелей 14 и 15 и карманы заряжаются новыми унитарными патронами после чего мину можно снова использовать.

Выключение и обратное включение мины находящейся в режиме ожидания появления цели в поле датчика движения в низкобюджетном варианте осуществляется сапером путем воздействия на фотодатчик установленный с заглублением в мине лучом лазера (например красного). Полное выключение мины производится при помощи выключателя 12.

Выключение и обратное включение мины находящейся в режиме ожидания появления цели в поле датчика движения в высокобюджетном варианте осуществляется сапером при помощи радиобрелока. Полное выключение мины производится при помощи выключателя 12.

Мина может иметь проводную линию или радиоканал ведущие к оператору вручную управляющему ее включением в режим ожидания появления цели или выключением мины или моментального приведения мины в действие (выстрелы) по сигналу оператора при появлении цели.

Радиопередатчик радиоканала мины может также информировать удаленный пост правоохранителей о срабатывании мины.

Панели 14 и 15 имеют возможность регулирования угла между их плоскостями с целью увеличения или уменьшения взаимного разлета зонда на заданном расстоянии с образованием при попадании в цель необходимой петли тока в цели, либо недопущения отклонения зондов от цели по вертикали. Например при необходимости использования мины на близкое расстоянии до цели угол раствора панелей устанавливается больший для того, чтобы петля тока в цели была большей, а значит эффективность физиологического действия поражающего тока увеличивалась. При необходимости же использования мины на большое расстоянии до цели угол раствора панелей устанавливается меньший для того, чтобы зонды при подлете к дальней целей не разлетелись на такое расстояние друг от друга, что зонд патрона панели 14 пролетит выше цели, а зонд патрона панели 15 попадет в грунт не долетев до цели.

В ином исполнении мины диск-контактор может быть заменен иным коммутатор высоковольтного поражающего напряжения например электромеханическим коммутатором с длинным ходом рабочих контактов перемещаемых линейно например быстроходовым линейным актуатором.

В высокобюджетном исполнении в качестве коммутатора высокого поражающего напряжения может использоваться высоковольтный твердотельный коммутатор отличающийся высокой надежностью и представляющий собой блок последовательно и параллельно подключенных транзисторов MOSFET или IGBT. Однако в настоящее время габариты и вес твердотельного коммутатора переключающего напряжение 50-80 кВ как правило использующееся в качестве поражающего напряжения тока в ЭШУ и ДЭШО будут значительно больше чем электромеханического высоковольтного коммутатора. Кроме того стоимость даже одного твердотельного коммутатора переключающего напряжение 50-80 кВ составляет несколько тысяч и более рублей, что делает мину с твердотельной коммутацией коммерчески несостоятельной.

При срабатывании мины алгоритм очередности инициирования унитарных патронов 7 может устанавливаться в зависимости от необходимости путем различных положений установки производителем или минером проводов идущим к по отношению к контактам 8. Например патроны могут инициироваться последовательно от одного края панелей до другого края панелей, от краев панелей с обеих сторон к центру панелей, или от центра панелей к обоим краям панелей. При больших установленных оборотах диска-контактора 18 и соответственно высокой частоте пачек импульсов поражающего тока алгоритм очередности инициирования патронов не имеет большого значения. При низких же установленных оборотах диска-контактора 18 и большом количестве карманов панелей патронов очередность имеет значение. Например последовательная очередность инициирования патронов от одного края панелей до другого края панелей позволяет оттеснять цель от например охраняемого места последовательными выстрелами по радиосигналам оператора.

В заявляемом устройстве вместо унитарных патронов могут применяться и стреляющие картриджи как в устройстве аналоге и прототипе. В этом случае так как стреляющий картридж представляет собой фактически два объединенных вместе унитарных патрона, вместо двух панелей 14 и 15 используется одна панель с карманами для размещения стреляющих картриджей, и проводник 10 не используется. При этом каждый из проводов коммутируемых контактов 8 присоединяется к одному индивидуальному выводу каждого стреляющего картриджа, а высоковольтное напряжение поражающего тока вырабатываемое трансформатором 3 с некоммутируемого вывода трансформатора подается к электроду электрически соединяющему вместе все вторые индивидуальные выводы стреляющих картриджей. Общее количество стреляющих картриджей при заряжании рассмотренной конструкции таким образом составит 10 шт. При использовании стреляющих картриджей регулирование угла разлета зондов по вертикали становится невозможным.

Мина по предполагаемому изобретению имеет в своем составе только одну схему ЭШУ и только один импульсный высоковольтный трансформатор, что приближает стоимость высоковольтного источника поражающего тока мины к стоимости единственного ЭШУ.

Продажная стоимость унитарного патрона КТР компанией АО "РТЕХ-НО" в настоящее время составляет 12$ США. Таким образом по сравнению с прототипом цена выстрелов из 6 карманов (12 унитарных патронов КТР) составит всего 144$ США, что на 32% менее стоимости выстрелов из 6 карманов устройства аналога.

Каждый существенный признак предполагаемого изобретения необходим, и их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков. Предложенные отличия предполагаемого изобретения не являются очевидными для специалиста как по нелетальному оружию, так и по инженерным боеприпасам, и прямо не следуют из постановки технической задачи.

Источники информации

1. Унитарный патрон ДЭШО типа КТР производства компании АО "РТЕХ-НО" (http://www.gardsystems.ru/) по патенту РФ №2607701.