СПОСОБ НЕЛЕТАЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СКРЫТО РАСПОЛОЖЕННОГО ЧЕЛОВЕКА С ПОМОЩЬЮ КВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ
METHOD FOR NON-LETHAL ACTION ON HIDING PERSON USING EHF RADIATION

Изобретение относится к области нелетального воздействия на человека с использованием в качестве поражающего фактора КВЧ-излучения и может быть использовано при проведении правоохранительными органами специальных операций по пресечению массовых беспорядков, освобождению заложников, обезвреживанию вооруженных преступников в стесненных условиях городских и сельских улиц.
В настоящее время известны различные способы воздействия на объект поражения, находящийся вне зоны прямой видимости, в частности за углом здания. Они основаны на использовании приспособлений, обеспечивающих фиксацию оружия в определенном положении на специальном штативе и позволяющих стрелку вести огонь, находясь при этом полностью в укрытии, не подставляя противнику ни голову, ни другие части тела (патент РФ на изобретение №2399011, патент РФ на полезные модели №13838, 41131, заявка на изобретение США №2005115140).
Основным недостатком указанных способов является то, что в качестве метательных снарядов используются либо пули, наносящие человеку необратимые повреждения, либо другие предметы (ампулы со снотворным, маркеры с метящим веществом, картечь, стрелы и т.п.), которые также оказывают кинетическое воздействие на объект применения и способны нанести ему определенные травмы и увечья.
В то же время в ряде случаев (пресечение массовых беспорядков, освобождение заложников), особенно в условиях населенных пунктов, необходимо обеспечивать нелетальный характер воздействия на человека во избежание гибели и травмирования мирных граждан (удерживаемых заложников, случайных прохожих).
Известно о разработке оружия Comer Shot, позволяющего вести обстрел целей из-за угла здания (www.cornershot.com). Данное устройство представляет собой образец огнестрельного оружия, имеющего подвижную переднюю часть, которая поворачивается вправо или влево на максимальный угол 65°. В качестве боеприпасов к нему могут использоваться как обычные патроны, так и баллончики со слезоточивым газом. Слезоточивый газ является средством нелетального действия, однако его основным недостатком является зависимость от погодных условий, так как при сильных порывах ветра газовое облако может быть отнесено в сторону от цели, в результате чего вероятность нелетального воздействия на объект применения заметно снизится.
Известен способ защиты охраняемой территории от несанкционированного проникновения нарушителя с помощью КВЧ-излучения (патент РФ на изобретение №2279137). В этом случае воздействие на злоумышленника осуществляется электромагнитным излучением миллиметрового диапазона длин волн. Известно, что действие данного излучения на человека ограничивается возбуждением терморецепторов и рецепторов боли в верхнем слое кожи, что исключает нанесение необратимых изменений здоровью.
Этот способ выбран в качестве прототипа.
Недостатком данного способа является то, что воздействие оказывается на нарушителя, находящегося на некотором расстоянии от излучающей антенны в пределах прямой видимости. В то же время в ряде случаев (пресечение массовых беспорядков, специальные операции по освобождению заложников) в интересах обеспечения скрытого характера воздействия, а также ввиду ограниченного пространства городских или сельских улиц возникает необходимость нелетального подавления человека, находящегося за преградой, а именно за углом здания.
Задачей настоящего изобретения является уменьшение недостатков прототипа путем обеспечения возможности оказывать нелетальное воздействие на человека, располагающегося вне зоны прямой видимости.
Технический результат заключается в разработке способа нелетального воздействия на человека, находящегося за укрытием, в частности за углом здания и затрудненности защиты от воздействия.
В заявляемом способе воздействия на человека поставленная задача решается всей совокупностью заявляемых признаков.
Затрудненность защиты от воздействия достигается тем, что излучающая установка находится вне зоны прямой видимости для объекта воздействия, а также тем, что облучение человека осуществляется электромагнитным излучением, лежащим вне видимого диапазона, поэтому эффект является максимально неожиданным, а значит, и более эффективным.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что воздействие осуществляют электромагнитным излучением миллиметрового диапазона КВЧ-установки с длиной волны 3…3.3 мм, что соответствует окну прозрачности атмосферы и обеспечивает нелетальное поражение человека, причем предварительно определяют местонахождение скрыто расположенного человека, рассчитывают местоположение КВЧ-установки и угол направления воздействия на него с учетом отражения электромагнитного излучения от различных, например металлических, поверхностей, обеспечивающих нелетальное поражение человека.
2
Известно, что для нелетального воздействия на человека КВЧ-излучением целесообразно использовать электромагнитные волны с рабочей длиной волны 3…3.3 мм или 8.3…8.8 мм и плотностью потока энергии от 5 до 10 Вт/см. Данные длины волн соответствуют окнам прозрачности атмосферы [Millimeter Wave Propagation: Spectrum Management Implications. Bulletin Number 70, July, 1997. Federal Communications Commission. Office of Engineering and Technology. New Technology Development Division. Mail Stop Code 1300-E. Washington, DC 20554], а выбранная плотность потока энергии КВЧ-излучения приводит к возникновению у человека непереносимых болевых ощущений через несколько секунд после начала облучения [Бурлаков К.Ю., Наумов Н.Д., Пантелеев С.В. Аналитическая модель теплового воздействия КВЧ-излучения на биоткани // Биомедицинская радиоэлектроника, 1998, №4 с.30-33].
3
Для электромагнитных волн 3…3.3 мм и 8.3…8.8 мм удельное затухание в атмосферных газах α при давлении 1 атм, температуре 20°C и концентрации водяного пара 7,5 г/м составляет 0,4 дБ/км и ОД дБ/км соответственно [Millimeter Wave Propagation: Spectrum Management Implications. Bulletin Number 70, July, 1997. Federal Communications Commission. Office of Engineering and Technology. New Technology Development Division. Mail Stop Code 1300-E. Washington, DC 20554].
ц
Расчет плотности мощности КВЧ-излучения на объекте воздействия Sпроведем в соответствии с известными расчетами поля, излучаемого круглой антенной, изложенной, например, в [Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Нью-Йорк, 1970. Пер. с англ. (в четырех томах) под общей ред. К.Н. Трофимова. Том 2. Радиолокационные антенные устройства. Под ред. П.И. Дудника. М., Сов. радио, 1977, 408 с.].
г
где Р - средняя мощность излучения генератора;
G - коэффициент усиления антенны;
F(θ) - значение нормированной диаграммы направленности (ДН) передающей антенны;
θ - угловое направление на объект воздействия;
с
-0,1 αr
τ=0 - параметр, учитывающий затухание излучения в атмосфере;
α [дБ/км] - коэффициент затухания излучения;
r - расстояние до объекта воздействия.
Коэффициент усиления G показывает, во сколько раз мощность, подводимая к изотропной антенне, не имеющей потерь, должна быть больше мощности, подводимой к рассматриваемой антенне при равенстве напряженностей полей, создаваемых ими в заданном направлении. Для большинства антенн миллиметрового диапазона длин волн [Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Нью-Йорк, 1970. Пер. с англ. (в четырех томах) под общей ред. К.Н. Трофимова. Том 2. Радиолокационные антенные устройства. Под ред. П.И. Дудника. М., Сов. радио, 1977, 408 с.] коэффициент усиления G равен коэффициенту направленного действия D антенны, который отличается от диаграммы направленности по мощности лишь постоянным коэффициентом
где η - КПД антенны. Для антенн миллиметрового диапазона длин волн η≈1 [Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Нью-Йорк, 1970. Пер. с англ. (в четырех томах) под общей ред. К.Н.Трофимова. Том 2. Радиолокационные антенные устройства. Под ред. П.И. Дудника. М., Сов. радио, 1977, 408 с.].
max
Для оценки величины D можно воспользоваться следующим соотношением [Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Нью-Йорк, 1970. Пер. с англ. (в четырех томах) под общей ред. К.Н.Трофимова. Том 2. Радиолокационные антенные устройства. Под ред. П.И.Дудника. М., Сов. радио, 1977, 408 с.]
где  - телесный угол, в пределах которого равномерно излучается вся мощность антенны.
С учетом того, что часть мощности «уходит» в боковые лепестки и излучение неравномерно в пределах главного лепестка, вместо последнего используют следующее соотношение [Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Нью-Йорк, 1970. Пер. с англ. (в четырех томах) под общей ред. К.Н.Трофимова. Том 2. Радиолокационные антенные устройства. Под ред. П.И.Дудника. М., Сов. радио, 1977, 408 с.]
где  - ширина диаграммы направленности по половине мощности в двух ортогональных плоскостях.
Будем исходить из предположения, что КВЧ-установка имеет оптимальную по коэффициенту направленного действия антенну с круглым раскрывом. В этом случае имеет место следующая оценка (в градусах) ширины диаграммы направленности при относительном уровне боковых лепестков - 22…24 дБ [Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Нью-Йорк, 1970. Пер. с англ. (в четырех томах) под общей ред. К.Н.Трофимова. Том 2. Радиолокационные антенные устройства. Под ред. П.И.Дудника. М., Сов. радио, 1977, 408 с.]
где λ - длина волны излучения, L - размер излучающей апертуры.
Таким образом, для расчета плотности мощности КВЧ-излучения на объекте воздействия, при условии, что объект находится на линии визирования антенны, можно воспользоваться следующим выражением:
Размер излучающей апертуры мобильного комплекса КВЧ-оружия не должен превышать 2 м. Это определяется характерными размерами транспортных средств, которые могут свободно маневрировать в условиях городских и сельских улиц и на борту которых размещают КВЧ-излучатель.
Анализ приведенного выше выражения показывает из двух возможных диапазонов длин волн (3…3.3 мм и 8.3…8.8 мм) более благоприятным с точки зрения увеличения эффективной дальности воздействия является наиболее коротковолновый диапазон длин волн λ=3…3.3 мм.
Известно, что отражательная способность R металлической поверхности, например, железа с различными примесями, при падении на нее электромагнитной волны миллиметрового диапазона длин волн может быть определена по формуле:
где σ - электрическая проводимость;
T - период колебаний электромагнитной волны [Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. - М.: Наука, 1980. - 752 с.].
Также известно, что величина, обратная σ, называется удельным электрическим сопротивлением: ρ=1/σ [Физический энциклопедический словарь. - М.: Сов. энциклопедия, 1984. - 944 с.].
-6
-6
Значение удельного электрического сопротивления для железа в зависимости от содержания примесей находится в диапазоне 0,011·10÷24,50·10 Ом [Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К.Кикоина. - М.: Атомиздат, 1976, - 1008 с.].
16
-19
-1
Отсюда следует, что значение электрической проводимости железа в зависимости от содержания примесей находится в диапазоне (в системе СГС) от 3,668·10 до 8,17·10 с.
-11
Для электромагнитного излучения с длиной волны 3 мм период колебаний Т составляет 10 с.
Таким образом, отражательная способность R поверхности, состоящей из железа с различными примесями, при падении на нее электромагнитной волны длиной 3…3.3 мм будет составлять 0,997÷0,9999.
Известно также, что в соответствии с законом отражения (например, [Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. - М.: Наука, 1980. - 752 с.]) падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с нормалью к границе раздела в точке падения, причем угол падения равен углу отражения.
Используя указанные свойства электромагнитного (в данном случае КВЧ) излучения, определяется требуемое местоположение излучающей установки относительно отражающей поверхности и угол, под которым на нее необходимо направить электромагнитное излучение КВЧ-диапазона для нелетального воздействия на конкретного человека, расположенного вне зоны прямой видимости.
Для определения местоположения скрыто расположенного человека может быть использован наблюдатель, находящийся на крыше или верхних этажах соседних зданий, который по рации сообщает его координаты оператору КВЧ-установки. Используя полученные данные, оператор вычисляет необходимую позицию излучателя (для проведения указанных вычислений рабочее место оператора оснащается персональной ЭВМ со специальным программным обеспечением), а также угол, под которым должно быть направлено электромагнитное излучение на отражающую поверхность.
В условиях населенного пункта в качестве отражающей поверхности могут использоваться, например, рекламные щиты, расположенные вдоль пешеходных тротуаров. Известно, что рекламный щит представляет собой металлический каркас с прикрепленными к нему листами фанеры, которые, в свою очередь, для повышения прочности обшиваются жестью.
Другим вариантом отражающей поверхности может стать металлический кузов автофургона, припаркованного вблизи места проведения специальной операции. Возможно использование как автомобиля, случайно оказавшегося в месте проведения специальной операции, так и автомобильного фургона с металлическим кузовом, размещенного там преднамеренно.
Сопоставимый анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявляемый объект соответствуют критерию «новизна».
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
- замена какой-либо части (частей) известного средства другой, известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса и пр.);
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.
Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
В подтверждение критерия «промышленная применимость» рассмотрим пример реализации заявляемого способа.
На фиг.1:
1 - наблюдатель;
2 - объект воздействия;
3 - оператор КВЧ-установки;
4 - КВЧ-установка (излучатель);
5 - отражающая поверхность.
Наблюдатель 1, расположенный на крыше здания, определяет местоположение объекта воздействия 2 и по рации передает его координаты оператору КВЧ-установки 3. Оператор КВЧ-установки определяет необходимую позицию излучателя 4, а также угол, под которым должно быть направлено электромагнитное излучение на отражающую поверхность 5. После ориентации излучателя в необходимом направлении запускается генератор КВЧ-излучения и в место нахождения объекта воздействия 1 излучаются электромагнитные волны КВЧ-диапазона.
Таким образом, предложенный способ обеспечивает эффективное поражение человека, находящегося за укрытием, и затрудняет защиту от этого воздействия.