Микрогабаритное дистанционное электрошоковое оружие-трансформер
MICRO-SIZED REMOTE ELECTROSHOCK GUN

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к нелетальному дистанционному электрошоковому оружию (ДЭШО), с электрическим средством поражения для самообороны граждан и оперативных работников правоохранительных служб РФ.
Уровень техники
В качестве аналогов предполагаемого изобретения выбрано ДЭШО по патенту [1]. Малогабаритное дистанционное электрошоковое оружие содержит корпус с карманом для стреляющего картриджа с низковольтным инициированием с метаемыми токопроводами и пиротехническим устройством расфиксации картриджа от корпуса оружия расположенным в стреляющем картридже, источник электрической энергии, генератор высоковольтных поражающих импульсов с электрическим выключателем его запуска, механический предохранитель-пусковой элемент, взаимодействующий с электрическим выключателем запуска генератора высоковольтных поражающих импульсов и дополнительным электрическим выключателем инициирования выстрела стреляющего картриджа, предохранитель-фиксатор препятствия движения предохранителя-пускового элемента при его несанкционированном движении и фиксации стреляющего картриджа в корпусе во время выстрела, и защелку фиксации стреляющего картриджа в корпусе. ДЭШО аналог имеет следующие недостатки. Для комфортного и постоянного ношения оружия самообороны гражданами и работниками правоохранительных служб, как, например, резервное (backup), его размеры должны быть как можно меньше. Особенно это относится к гражданскому оружию самообороны, и особенно для женщин, которое нужно носить всегда, а использовано оно может быть лишь один раз, либо вообще никогда не использовано. При этом размеры корпуса малогабаритного ДЭШО аналога уже невозможно уменьшить сверх предела устанавливаемого главным ограничением для ДЭШО, а именно тем, что расстояние от пальцев руки, удерживающих оружие, до боевых электродов, на которых наводится высокое поражающее напряжение при включении ДЭШО и выстреле из ДЭШО, не может быть ниже расстояния высоковольтного электроискрового пробоя скользящим разрядом по корпусу ДЭШО. В ДЭШО аналоге расстояние гарантированного непробоя скользящим поражающим разрядом фактически равно длине стреляющего картриджа, поскольку кнопка пуска ДЭШО (кнопка поз. 7 кнопочного электрического выключателя запуска [1]) примыкает практически в упор к заднему торцу стреляющего картриджа. Для уменьшения размера ДЭШО-аналога возможно было бы сократить по длине отсек источника электропитания (аккумулятора или батареи) электроники и вырабатывания высокого поражающего напряжения (заднюю часть ДЭШО до кнопки пуска), но в этом случае пользователь просто не сможет надежно удержать ДЭШО в руке, так как задняя часть оружия для удержания рукой станет уже непригодна для сколь-нибудь надежного охвата и удержания ее рукой. Кроме того, если современные технологии позволяют сократить размеры источника электропитания и электроники, то сокращение размеров главной лимитирующей части физиологически эффективного воздействия ДЭШО высоковольтного трансформатора уже предельное для современного исполнения. Таким образом, принимая за центральную часть ДЭШО, расположение кнопки пуска дальнейшее уменьшение размеров ДЭШО аналога ограничено спереди длиной стреляющего картриджа, а сзади размерами источника электропитания (аккумулятора или батареи) и электроники и вырабатывания высокого поражающего напряжения (задняя часть ДЭШО). Увеличение же толщины (высоты) ДЭШО более чем до 20-22 мм (то есть до величины для компактного огнестрельного оружия типа пистолет) нецелесообразно, так как толщина в большей степени, чем длина и ширина ДЭШО, увеличивает неудобство ношения ДЭШО (плоское нательное, или для ношения в сумках оружие всегда предпочтительнее для ношения). Габариты ДЭШО аналога равны 126х19х55 мм. Вес в заряженном картриджем состоянии 0,140 кг.
В качестве прототипа выбрано ДЭШО по патенту [2]. Малогабаритное дистанционное электрошоковое оружие содержит нетокопроводный корпус с карманом для стреляющего картриджа с высоковольтным инициированием, источник электрической энергии, генератор высоковольтных поражающих импульсов с пусковой кнопкой, выходящий на наружную поверхность корпуса подвижный механический элемент фиксации в корпусе стреляющего картриджа и воздействия на инициирование стреляющего картриджа нажатием на часть картриджа или сдвиганием всего картриджа относительно корпуса оружия, а пусковая кнопка генератора высоковольтных поражающих импульсов взаимодействует с механическим элементом воздействия при его движении.
ДЭШО прототип имеет те же недостатки что и аналог, а именно невозможность существенного сокращения габаритов при достаточном удобстве в удержании рукой и пользования кнопкой пуска (кнопка 8 включения высоковольтного генератора по [2]). Габариты ДЭШО прототипа равны 120×18×53 мм. Вес в заряженном картриджем состоянии 0,130 кг.
Таким образом даже изменение конструкции стреляющего картриджа и способа его инициирования для выстрела дало уменьшение общих габаритов всего на 1-6 мм (по разным сторонам ДЭШО), а веса в заряженном картриджем состоянии всего 10 г. Фактически непринципиальное сокращение общих габаритов дало только небольшое уменьшение габаритов стреляющего картриджа по сравнению с картриджем ДЭШО аналога.
Недостатками известных технических решений является невозможность уменьшения габаритов и массы сверх уже достигнутых в ДЭШО аналоге и прототипе при постоянно существующей необходимости уменьшения габаритов оружия самообороны которое необходимо носить постоянно, но использование его только вероятностно при сохранении им эффективности не менее чем у уже существующих образцов. ДЭШО аналог и прототип отличаются также достаточно сложным устройством с рядом деталей и узлов нуждающихся для правильного взаимодействия в подгонке при сборке, а также сложными стреляющими картриджами высокой стоимости.
Техническая проблема заявленного изобретения состоит в решении проблемы создания микрогабаритного ДЭШО для постоянного длительного ношения пользователем с возможностью воздействия на правонарушителя безопасно для пользователя от поражения собственным электрическим током высокого напряжения ДЭШО.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом заявленного изобретения является снижение массогабаритных характеристик за счет возможности трансформации ДЭШО с сохранением эффективности электрического поражения объектов.
Поставленная цель достигается тем, что микрогабаритное дистанционное электрошоковое оружие - трансформер содержит нетокопроводный корпус с карманами для унитарных патронов дистанционного электрошокового оружия, источник электрической энергии, генератор поражающих электрических импульсов с высоковольтным выходным каскадом с электрическим выключателем его запуска, горячий и холодный боевые электроды высоковольтного выходного каскада, при этом выполнен с возможностью первой и второй трансформации общей формы корпуса посредством того, что указанный корпус представляет собой внутреннюю и внешнюю линейно взаимоподвижные части с устройством ограничения их движения друг относительно друга в состояние для применения, являющейся первой трансформацией общей формы корпуса и состояние для заряжания, являющейся второй трансформацией общей формы корпуса, при этом электрический выключатель расположен во внутренней части корпуса и до сдвигания частей в состояние применения, закрыт внешней частью корпуса, а при переводе в состояние для заряжания, открываются карманы внутренней части корпуса для заряжания в них унитарных патронов, при этом высоковольтный выходной каскад расположен в пространстве внутренней части корпуса между карманами унитарных патронов.
Дополнительной особенностью является то, что гнездо для заряжания источника электрической энергии, представляющего собой аккумулятор или суперконденсатор, во внутренней части корпуса открывается для доступа при второй трансформации общей формы корпуса.
Дополнительной особенностью оружия-трансформера является также то, что устройство ограничения движения частей корпуса относительно друг друга может быть выполнено в виде отдельного узла, или в виде устройства пружинной фиксации с ответными частями выполненными на упомянутых частях корпуса.
Дополнительной особенностью оружия-трансформера является также то, что имеет предохранительный электрод расположенный в кармане унитарного патрона внутренней части корпуса и одним концом примыкающий к холодному боевому электроду, а другим концом образующий искровой разрядный промежуток с горячим боевым электродом через последовательную цепь унитарного патрона расположенного в кармане соответствующему горячему боевому электроду.
Краткое описание чертежей.
Фиг. 1. Внешний вид ДЭШО трансформера в положении предохранения. Два вида.
Фиг. 2. ДЭШО трансформер со снятой нижней крышкой внутреннего корпуса, (наружный корпус снят с ДЭШО).
Фиг. 3. ДЭШО трансформер с заряженными стреляющими картриджами и снятой верхней крышкой внутреннего корпуса (наружный корпус снят с ДЭШО).
Фиг. 4. ДЭШО трансформер в положении трансформации для производства выстрела.
Фиг. 5. ДЭШО трансформер в положении трансформации для заряжания картриджами.
Фиг. 6. Вид ДЭШО с предохранительным электродом в кармане.
Фиг. 7. Два вида с одной из сторон рабочей модели ДЭШО трансформера с обрезиниванием и без обрезинивания в трансформации предохранения.
Фиг. 8. Два вида с одной из сторон рабочей модели ДЭШО трансформера в трансформации заряжания и трансформации производства выстрела.
Фиг. 9. Вид ДЭШО с обрезиниванием и без обрезинивания в трансформации заряжания.
Фиг. 10. Вид ДЭШО в руке в трансформации предохранения.
Фиг. 11. Вид ДЭШО в руке в трансформации в трансформации производства выстрела в руке.
Осуществление изобретения
Фиг. 1. Внутренний нетокопроводный корпус 1, наружный нетокопроводный корпус 2, боевые электроды 3 контактного действия, стреляющие картриджи 4 (унитарные патроны, картриджи), движок 5 блокировки корпусов, выемка 6 замков, обрезинивание 7 окна выключателя.
Фиг. 2. Внутренний корпус 1, электроды 3, каналы 8 прохода высоковольтных проводников к электродам 3 (проводники не показаны), движок 5 блокировки корпусов (снят), замок 9 предохранительного положения корпусов, ползун 10, замок 11 рабочего положения корпусов, пружины 12 замков, канал 13 проводника соединителя стреляющих картриджей 4 (проводник не показан), нижняя крышка 14 внутреннего корпуса 1 (снята).
Фиг. 3. Внутренний корпус 1, электроды 3, картриджи 4 в карманах для картриджей корпуса 1, высоковольтный трансформатор 15, выключатель 16 пуска, инвертер 17, аккумуляторная батарея 18, зарядное гнездо 19, верхняя крышка 20 внутреннего корпуса (снята).
Фиг. 4. Для производства выстрела из ДЭШО пользователь удерживая ДЭШО в руке большим пальцем руки нажимает на движок 5 блокировки корпусов сдвигая его вперед в направлении к электродам 3. При этом движок 5 соединенный с ползуном 10 двигает его вперед и ползун своим скосом взаимодействуя с ответным скосом замка 9 предохранительного положения корпусов заставляет его также двигаться внутрь корпуса. Замок 9 сжимая пружину 12 замка выдвигается из выемки 6 корпуса 2 и вдвигается внутрь корпуса 1. При выходе замка 9 из зацепления с корпусом 2 корпус 1 двигается вперед выдвигаясь из корпуса 2. При доводе выемки 6 корпуса 2 до замка 11 его пружина 12 энергично выдвигает замок 11 в выемку 6 и таким образом происходит блокировка движения корпусов относительно друг друга. Такое положение корпусов является первой трансформацией общей формы для производства стрельбы. Перевернув в ладони ДЭШО на 360° и направив его торцом с электродами 3 в цель (биологическая цель (биоцель), правонарушитель) пользователь сдвигает ползунок открывшегося в окне 21 корпуса 2 (обрезинивание 7 на фигуре снято) выключателя 16 в положение пуска ДЭШО. При этом начинает работать инвертер 17 и высоковольтный трансформатор 15 вырабатывает поражающий высоковольтный электрический ток поступающий на электроды 3 контактного действия по проводникам каналов 8. Высоковольтный трансформатор в показанном исполнении является высоковольтным выходным каскадом но в иных исполнениях может быть заменен выходным высоковольтным каскадом иной схемотехники, например высоковольтным каскадным генератором с предварительной ионизацией (предионизацией) искрового канала поражающего электрического тока. С электродов 3 высоковольтный электрический ток поступает к токопроводам серийно производимых АО "РТЕХ-НО" стреляющих картриджей с высоковольтным инициированием метательного заряда (такие картриджи описаны например в [3]). Замыкание цепи инициирования картриджей образуется вследствие последовательного их соединения проводником в канале 13. Метательное пиротехническое вещество в картриджах воспламеняется от проходящего через него высоковольтного искрового разряда поражающего напряжения электрического тока. Происходит метание токопроводов из картриджей в цель и одновременно разрыв инициирующей цепи картриджей. Зонды картриджей с токопроводами закрепляются на цели иглами с бородками и на цель через растянутые от ДЭШО токопроводы поступает поражающее напряжения электрического тока с электродов 3. Выключатель 16 может быть как движковым так и кнопочным с фиксацией или без фиксации. Применение движкового или кнопочного с фиксацией выключателей дает возможность производить режим «арест» на месте применения и использовать программу «Safe Escape» с последующей компенсацией пользователю стоимости ДЭШО компанией производителем. (программа «Safe Escape») [4]. Первая трансформация корпуса с переворотом в одной руке и включении ДЭШО для выстрела занимает время не более 1,0-1,5 с. При выключении выключателя 16 воздействие поражающего электротока на цель прекращается, но может быть в любой момент возобновлено, так как ДЭШО продолжает быть соединенным с биоцелью токопроводами с закрепленными на ней зондами. Для возобновления иммобилизации цели, пользователю (например правоохранителю в случае неподчинении правонарушителя его требованиям) достаточно снова выключить выключатель 16. В случае необходимости поразить второго нападающего правонарушителя пользователь ДЭШО может использовать его, контактно прижимая боевые электроды ДЭШО к телу второго нападающего, не извлекая стреляные картриджи и не обрывая токопроводы, ведущие к первой цели. При необходимости извлечь стреляные картриджи после поражения цели и перезарядить ДЭШО новыми картриджами пользователь выключает ДЭШО выключателем 16, обрывает токопроводы, ведущие к цели, и перезаряжает ДЭШО как указано в описании Фиг. 5. Устройство предохранения от сдвига корпусов относительно друг друга и фиксации их в состоянии первой трансформации выполняется преимущественно в виде отдельного узла с замками управляемыми движком под палец как представлено на фигурах, но в ином упрощенном и более бюджетном исполнении может быть выполнено в виде пружинной фиксации на отжимаемых упругих элементах выполненных непосредственно на частях корпуса при их литье из термопластов.
Фиг. 5. При необходимости разрядить или перезарядить ДЭШО или зарядить аккумулятор пользователь производит действия описанные для первой трансформации корпуса, а затем вытягивая корпус 1 из корпуса 2 нажимает движок 5 блокировки корпусов сдвигая его назад относительно электродов 3. При этом движок 5 соединенный с ползуном 10 двигает его назад и ползун своим скосом взаимодействуя с ответным скосом замка 11 рабочего положения корпусов. Замок 11, сжимая пружину 12 замка, выдвигается из выемки 6 корпуса 2 и вдвигается внутрь корпуса 1. При выходе замка 11 из зацепления с корпусом 2 корпус 1 сдвигается еще дальше вперед из корпуса 2 до упора ограничителя 22 корпуса 2 в конец канавки 23 корпуса 1. Такое положение корпусов является второй трансформацией общей формы для заряжания и максимальным расстоянием сдвига корпусов относительно друг друга. В этом положении возможно извлечение стреляных картриджей из карманов корпуса 1, заряжание новых картриджей, разряжание ДЭШО и заряжание аккумулятора (в перезаряжаемых аккумуляторных исполнениях ДЭШО (см. ниже) и через зарядное гнездо 19. При заряжании и удержании в ДЭШО, а также действия отдачи при выстреле картриджи удерживаются в карманах своими ступеньками упирающимися в ответные ступеньки карманов.
Зарядное гнездо 19 расположено внутри корпуса 1 с целью недопущения возникновения "емкостного пробоя" [5] на пользователя и соответственной "боязни собственного оружия" пользователем. Электропроводные части выключателя 16 пуска отделены от пальца пользователя достаточным расстоянием движка или кнопки выключателя которое больше длины электроискрового разряда развиваемого при "емкостном пробое" при этом окно 21 может быть как обрезинено (как на фигурах выше), так и не обрезинено, либо обрезинивание с липкой периферией можно устанавливать опционно (и придавать к ДЭШО как материал изредка расходуемый при заряжании аккумулятора) поэтому единственным слабым местом для развития "емкостного пробоя" является зарядное гнездо аккумулятора. В предлагаемой конструкции разъем убран внутрь корпуса 1 закрытого корпусом 2 в режиме первой трансформации корпусов что полностью исключает развитие "емкостного пробоя" на пользователя.
Фиг. 6. Высоковольтный трансформатор 15 вырабатывающий поражающий высоковольтный электрический ток расположен в пространстве корпуса 1 между карманами картриджей 4. такое расположение высоковольтного выходного каскада позволяет как можно дальше отдалить от пальцев пользователя высоковольтные токонесущие части и главное "горячий" вывод (горячий конец) высоковольтного выходного каскада. В настоящее время до появления новых поколений высоковольтных конденсаторов для производства высоковольтных миниатюрных каскадных генераторов для микрогабаритного ДЭШО могут использоваться только высоковольтные трансформаторные выходные каскады с предионизацией вследствие того, что в миниатюрных размерах невозможно иметь выходной высоковольтный импульсный трансформатор с эффективной для использования в ДЭШО длительностью импульса при достаточном напряжении холостого хода и достаточной амплитуде на стандартной нагрузке (1000 Ом). При этом разделение электродов на "горячий и холодный" неизбежно также и в каскадном генераторе как классических типов (Кокрофта-Уолтона, Маркса и т.п.), так и каскадных генераторах с предионизацией. В предлагаемом ДЭШО используется высоковольтный трансформаторный выходной каскад с предионизацией, а значит один выходной конец высоковольтной обмотки трансформатора горячий, а другой конец, соединенный со схемой предионизации, передает высоковольтный потенциал на все токопроводные части инвертера, источника питания, выключателя и зарядного гнезда и является холодным. Поражение пользователя от частей высоковольтным поражающим (боевым) электрическим током ДЭШО возможно только если части руки пользователя смогут служить проводником от горячего конца трансформатора к холодному. Для недопущения поражения пользователя боевым электротоком ДЭШО в результате неинициирования одного из картриджей при выстреле, в кармане картриджа соответствующему холодному электроду 3 и концу трансформатора соединенному со схемой предионизации расположен предохранительный электрод в виде токопроводной дорожки 24 один конец которой примыкает к холодному электроду 3, а другой конец расположен на небольшом расстоянии от одного выхода 25 в карман картриджа проводника соединителя стреляющих картриджей расположенного в канале 13 корпуса 1. Другой выход 26 проводника соединителя стреляющих картриджей расположен в кармане картриджа соответствующему горячему электроду 3 (не обозначен на Фиг. 6). Боевой разряд ДЭШО может поразить пальцы рук пользователя в том случае если картридж кармана соответствующего электроду 26 не будет инициирован при пуске ДЭШО. Случаи неинициирования пиротехнических зарядов картриджей ДЭШО при высоковольтном инициировании стреляющих картриджей происходят так как процесс инициирования пиротехнических зарядов вероятностный и надежность инициирования двух пиротехнических зарядов в двух последовательно соединенных картриджах зависит от частоты вырабатывания высоковольтных поражающих импульсов выходным каскадом ДЭШО. Частота разрядов может снизится например при крайне разряженном источнике электропитания ДЭШО. В случае неинициирования картриджа соответствующему горячему электроду 3 высоковольтный потенциал попадает на электрод 25 и таким образом оказывается достаточно близко к пальцу руки пользователя нажимающего выключатель 16. Возможен высоковольтный искровой пробой боевым электротоком на палец и руку пользователя скользящим разрядом в случае малейшего нарушения или увлажнения корпусной изоляции ДЭШО, что также встречается в практике использования ДЭШО. В случае неинициирования картриджа кармана соответствующего электроду 26, высоковольтный потенциал через последовательную цепь неинициированного картриджа и далее с электрода 25 возбуждает искровой разряд между электродом 25 и концом токопроводной дорожки 24 в торце кармана возле электрода 25. При этом расстояние искрового разрядного промежутка между электродом 25 и концом токопроводной дорожки 24 в торце кармана выбирается более длины скользящего разряда на конкретном материале изготовления корпуса 1 между электродом 25 и концом токопроводной дорожки 24 в торце кармана при ограничении "среза" напряжения холостого хода выходного каскада при действующем расстоянии пробоя слоя пиротехнического состава картриджа с высоковольтным искровым инициированием по [3] и аналогичным конструкциям картриджей. В ином исполнении разрядный промежуток может располагаться не на материале корпуса как скользящий разрядный промежуток, а в воздухе (в пространстве кармана) как воздушный разрядник, но в этом случае для его устройства необходимо разнесение торца картриджа и перегородки с электродом 25, что увеличит длину корпуса ДЭШО на величину не менее 5-6 мм, что нецелесообразно.
Предлагаемое ДЭШО в состоянии ношения в настоящее время имеет наименьшие массогабаритные размеры в мире (84х54х20 мм), вес в заряженном картриджем состоянии 0,096кг, при выходной электрической мощности до 10 Вт. Длина ДЭШО в состоянии первой трансформации для применения составляет 110 мм, то есть даже в состоянии для непосредственного применения несколько менее, чем у аналога.
Такие размеры дают возможность постоянного ношения ДЭШО в карманах или женских сумочках, не создавая неудобств и не выступая из-под одежды. Уменьшение длины предлагаемого ДЭШО в настоящее время невозможно принципиально, так как в случае такового сокращения безопасное удержание рукой пользователя оружия становится опасным для пользователя вследствие того, что уже при незначительном сокращении габаритов (всего несколько миллиметров, при разнице в однообразных литьевых свойствах и качестве отливок материалов корпуса, и шероховатостей пресс-форм) длина высоковольтного электроискрового пробоя скользящим разрядом (по корпусу) теоретически сможет достигать пальцев руки пользователя, а в условиях повышенной влажности, тумана, атмосферных осадков пользователь будет однозначно поражен в кисть руки электровоздействием собственного оружия.
В связи с небольшой стоимостью, предлагаемое ДЭШО может производится как одноразовое неперезаряжаемое или с ограниченным количеством использования до разряда батареи. В том случае аккумулятор заменяется на электробатарею и исключается зарядное гнездо 19, что еще более удешевляет ДЭШО. Простота конструкции предлагаемого ДЭШО и соответственно его малая себестоимость для производителя позволяет осуществлять функцию самообороны граждан по программе «Safe Escape».
В приведенном выше описании рассматриваются предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, которые могут быть изменены или модифицированы без отступления от сферы применения настоящего изобретения, определенной в формуле изобретения.
Сравнение предложенного технического решения с выявленными аналогами и прототипом уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения. Предложенные отличия заявляемого электрошокового оружия которые прямо следуют из постановки цели изобретения не являются очевидными для специалиста по электрошоковым устройствам.
Источники информации
1. Патент РФ № 2744303.
2. Патент РФ № 2750466.
3. Патент РФ № 2701290; патент РФ № 2607701.
4. https://buy.taser.com/pages/safe-escape-product-replacement-guarantee
https://www.stun-gun-defense-products.com/buy-stun-gun/taser-lifetime-replacement-guarantee.html
5. Ладягин Ю.О. "Дистанционное электрошоковое оружие". М.: Издательство фонда Сталинград, 2017, стр. 308-312.