Картридж для метания сети

Область применения
Полезная модель относится к средствам сковывания движений биологических объектов, а именно к устройствам для метания сети, и может быть использована для отлова животных путем набрасывания на них сети, а также в спецподразделениях, занимающихся охраной общественного порядка, как нелетальное спецсредство.
Уровень техники
Устройства для метания сети, предназначенные для сковывания движений биологических объектов, достаточно широко распространены в мире и применяются для отлова или защиты или агрессивных животных, либо захвата правонарушителей сотрудниками правоохранительных органов.
Как правило, такие устройства включают пусковую установку, снабженную метательным зарядом, и несущий блок с уложенной в нем сетью, присоединенный к пусковой установке. При срабатывании метательного заряда сеть вылетает из блока и накрывает цель.
2
В качестве метательного заряда обычно применяют сжатый газ (СО или воздух) либо холостой или строительный патрон, содержащие пороховой заряд.
Известно устройство для метания сети по патенту Польши №143110 [1]. Устройство содержит несущий сеть блок, выполненный в виде конического раструба, установленный на пусковой установке. Пусковая установка включает корпус, рукоятку, метательный (пороховой) заряд (холостой или строительный патрон) и спусковой орган. Внутри раструба уложена сеть, закрывающаяся крышкой. В теле конического раструба имеются направляющие сквозные каналы, в которых уложены грузики, причем последние закреплены по наружному краю сети. При выстреле газы от порохового запала пускового устройства попадают в направляющие каналы, и под их воздействием выбрасываются грузы. Начиная движение, грузы сбрасывают крышку. Благодаря полученной кинетической энергии и заданным направлениям полета грузы расправляют сеть в виде купола. Сеть, встречая на своем пути биологический объект, охватывает его и запутывается на нем.
Основным недостатком данного устройства является необходимость применения мощного порохового заряда, поскольку энергия пороховых газов должна распределяться между направляющими каналами (их количество обычно составляет от 8 до 48 в зависимости от конфигурации и размеров сети), следовательно, пусковая установка и несущий блок должны быть выполнены весьма прочными, чтобы обеспечить эффективность и безопасность выстрела. Поэтому их обычно выполняют из металла (стали или сплавов стали), что приводит к большой массе (1 кг и более) устройства. Кроме того, технология создания множества направляющих каналов под острыми углами к продольной оси блока является весьма длительным, сложным и дорогостоящим процессом, требующим специального высокоточного оборудования, что в итоге приводит к заметному повышению конечной стоимости устройства.
Известно устройство для метания сети по патенту РФ №2230276 [2].Устройство для метания сети состоит из пускового устройства и конического раструба со стволами, расположенными в теле раструба и соединенными каналами с камерой высокого давления пускового устройства, сети, уложенной во внутренней полости раструба и закрытой там крышкой, а также цилиндрических грузов, закрепленных по периферии сети с помощью эластичных строп и уложенных в стволы раструба, причем угол раствора конуса подбирается в зависимости от дальности стрельбы и размеров сети.
Основным недостатком данного устройства является необходимость применения мощного порохового заряда, поскольку энергия пороховых газов должна распределяться между направляющими каналами, следовательно, пусковая установка и несущий блок должны быть выполнены весьма прочными (преимущественно из металла, в частности, стали или сплавов стали), чтобы обеспечить эффективность и безопасность выстрела, что приводит к большой массе (1 кг и более) устройства. Кроме того, технология создания множества направляющих каналов под острыми углами к продольной оси блока является весьма длительным, сложным и дорогостоящим процессом, требующим специального высокоточного оборудования, что в итоге приводит к заметному повышению конечной стоимости устройства.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для метания сети по патенту РФ №2548310 [3], состоящее из пускового устройства и конического раструба со стволами, расположенными в теле раструба и соединенными с камерой высокого давления пускового устройства, сети, уложенной во внутренней полости раструба и закрытой там крышкой, а также грузов, установленных в стволы раструба и закрепленных по периферии сети с местами привязки у срезов стволов, на выступающих частях грузов выполнены отверстия, через которые протянут закольцованный шнур, причем закольцованный шнур соединен гибкой связью с раструбом.
Основным недостатком данного устройства также является необходимость применения мощного порохового заряда, поскольку энергия пороховых газов должна распределяться между направляющими каналами, следовательно, пусковая установка и несущий блок должны быть выполнены весьма прочными (преимущественно из металла, в частности, стали или сплавов стали), чтобы обеспечить эффективность и безопасность выстрела, что приводит к большой массе (1 кг и более) устройства.
Раскрытие полезной модели
Задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в создании несущего сеть блока, иначе называемого картриджем, лишенного недостатка прототипа. Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым устройством, заключается в снижении его массы за счет выполнения корпуса и других составных частей устройства из пластмассы, преимущественно методом литья под давлением, использовании легкого одноразового полотна сети и применения легких унитарных патронов в каждом направляющем канале, количество которых соответствует количеству грузиков.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемое устройство содержит несущий корпус, выполненный с возможностью подсоединения к пусковой установке, несущий корпус выполнен из пластика, содержит полость, выполненную в передней части корпуса для размещения укладки сети, по внешней образующей несущего корпуса под острым углом к продольной оси корпуса выполнены канавки для размещения унитарных патронов, укладка сети по периметру снабжена кольцевым тросом и грузиками, выполненными с возможностью установки в передней части унитарных патронов в качестве метаемых элементов, соединенными с тросом стропами.
Дополнительная особенность устройства состоит в том, что унитарные патроны выполнены из пластика.
Дополнительная особенность устройства состоит в том, что оно снабжено ответными присоединительными элементами, соответствующими присоединительным элементам пусковой установки, выполненной в виде электрошокового устройства дистанционного действия, использующего электрические картриджи.
Дополнительная особенность устройства состоит в том, что оно снабжено гибким шнуром, соединяющим кольцевой трос с картриджем, с длиной, которая должна быть не меньше, чем расчетная максимальная дальность полета сети, выполненным с возможностью стягивания кольцевого троса сети вокруг цели при вытягивании шнура в сторону пользователя устройства.
Дополнительная особенность устройства состоит в том, что углы расхождения унитарных патронов могут быть определены по формуле
i
где β - угол расхождения продольной оси i-й канавки;
i
R - расстояние от центра полотна сети до точки на кольцевом тросе, к которой присоединена i-я стропа;
r - максимальный поперечный размер картриджа;
i
l - длина i-й стропы;
0
L - расчетная дистанция полного раскрытия сети.
Краткое описание чертежей
Конструкция устройства поясняется чертежами, на которых изображены:
фиг. 1. - общий вид устройства;
фиг. 2. - конструкция устройства;
фиг. 3. - конструкция унитарного патрона;
фиг. 4. - варианты схем разводки проводников на контактной плате;
фиг. 5. - схема действия устройства.
Подробное описание полезной модели
Общий вид предлагаемого устройства представлен на фиг. 1. Картридж 1 выполнен с возможностью механического подсоединения к пусковой установке 2 и содержит несущий корпус 3, выполненный с возможностью установки комплекта унитарных патронов 4 (выполненных в том числе с возможностью электрической инициации от пусковой установки) в канавках, выполненных по внешней образующей несущего корпуса под острым углом к продольной оси корпуса (на фиг. 1 не показаны), полость 5, выполненную в корпусе 3 (на фиг. 1 не показана). Несущий корпус 3, как правило, выполнен в виде раструба (усеченного конуса), направленного большим диаметром в сторону цели. Корпус 3 может быть выполнен с помощью механической обработки пластмассовой заготовки на соответствующих станках (токарном, фрезерном и т.п.), однако преимущественным представляется его выполнение методом литья пластмассы под давлением, поскольку такая технология заметно снижает расход материала заготовки, время изготовления и, соответственно, стоимость корпуса 3.
Сеть 6, которая упакована путем складывания с возможностью разворачивания в процессе вытягивания из картриджа и которая может быть помещена в контейнер (на фиг. 1 не показан) с возможностью ее вытягивания из картриджа под воздействием метаемых из унитарных патронов 4 грузиков, размещена в полости 5. Способы складывания сети для устройств метания сетей известны и приведены, например, в [2].
Сеть 6 выполнена в виде элемента одноразового действия, что предполагает использование тонких, не обладающих особо высокой прочностью легких нитей, выполненных, например из капрона, применяемой для изготовления рыболовных сетей. Так сетеполотно «Невод» имеет следующие характеристики [4]:
Полотно сети 6 может иметь прямоугольную, эллиптическую, круглую или иную (например, квадратную) форму. При круглой форме полотна сети углы β расхождения продольных осей канавок относительно продольной оси картриджа равны между собой и зависят от дистанции метания сети и диаметра полотна сети, которое должно полностью раскрыться вблизи цели:
где β - угол расхождения продольной оси канавки;
R - радиус полностью раскрытой сети;
r - максимальный поперечный размер картриджа;
0
L - расчетная дистанция полного раскрытия сети.
При D>>d формула упрощается
При другой форме полотна сети углы расхождения продольных осей упомянутых канавок относительно продольной оси картриджа могут отличаться друг от друга, особенно когда форма полотна представляет собой вытянутый прямоугольник, и зависят от количества метаемых грузиков:
i
где β - угол расхождения продольной оси i-й канавки;
i
R - расстояние от центра полотна сети до точки на кольцевом тросе, к которой присоединена i-я стропа;
r - максимальный поперечный размер картриджа;
i
l - длина i-й стропы;
0
L - расчетная дистанция полного раскрытия сети.
i
i
i
При R>>r и R>>l
.
Дистанция полного раскрытия сети должна быть меньше, чем дистанция до цели, иначе сеть не раскроется на все сто процентов. Если дистанция до цели намного больше дистанции раскрытия сети, то сети придется пролететь в полностью раскрытом состоянии значительное расстояние, при этом фактор негативного влияния «парусности» сети на скорость ее полета приобретает важное значение, например, потребуется повышение мощности метательных зарядов, что влияет на надежность устройства и его массу. Поэтому, как правило, производят несколько типов картриджей с разными углами расхождения канавок, рассчитанных на разные дистанции поражения цели. Следует отметить, что изготовление картриджа с управляемым углом расхождения канавок представляет собой сложную техническую и технологическую задачу и ведет к заметному повышению стоимости устройства.
Площадь сети и ее форма могут зависеть от вида и пространственной ориентации цели (вертикально ориентированная цель, например человек либо горизонтально ориентированная цель, например, бездомная собака). При необходимости пользователь устройства перед выстрелом может его поворачивать, например, на 90°, в зависимости от пространственной ориентации цели.
По периметру сети 6 проложен кольцевой трос 7, соединенный с грузиками 8 с помощью строп 9. Грузики обычно равномерно распределены по периметру полотна сети, хотя возможны варианты их неравномерного распределения (например, грузики вблизи углов сетей прямоугольной или квадратной формы могут быть расположены ближе друг к другу).
Электрическое соединение картриджа 1 с пусковой установкой 2 может быть выполнено с помощью контактной платы 10, установленной на заднем торце корпуса 3 картриджа 1, к выходным контактам которой подключены входные контакты электровоспламенителей электрически инициируемых унитарных патронов 4 (на фиг. 1 не показаны), а входные контакты платы 10 выполнены с возможностью подключения к выходным электрическим контактам пусковой установки.
К кольцевому тросу 7 может быть подсоединен гибкий шнур 11, на другом конце которого может быть установлена петля для удобства удержания в руке пользователя устройства, либо для подсоединения к картриджу. Длина гибкого шнура 11, который соединяет кольцевой шнур и картридж, должна быть не меньше, чем расчетная максимальная дальность полета сети. Передняя часть картриджа может быть закрыта крышкой (на фиг. 1 не показана) для обеспечения безопасного хранения и транспортировки устройства. При срабатывании картриджа вылетающие грузики сбрасывают крышку для свободного вылета сети.
На фиг. 2а показан вид спереди (вид А) предлагаемого устройства. Кольцевой трос 7, закрепленный по периметру сети 6, связан с грузиками 8 стропами 9. Количество унитарных патронов 4 обычно равно количеству грузиков 8. Унитарные патроны 4 установлены и зафиксированы (например, с помощью клея или с плотной посадкой) в канавках 12, выполненных в корпусе 3 картриджа 1 по его внешней образующей под острым углом к продольной оси корпуса 3. Таким образом, как канавки, так и сами унитарные патроны 4. также расположены под острым углом к продольной оси корпуса 3. Как правило, канавки 12 (следовательно, и унитарные патроны 4) распределены по поверхности корпуса 3 равномерно, однако возможны и другие конфигурации расположения канавок в зависимости от формы полотна сети. Необходимо отметить, что канавки 12 могут быть выполнены в едином процессе изготовления корпуса картриджа, например, методом литья пластмассы под давлением при использовании соответствующей пресс-формы, что существенно упрощает и удешевляет технологический процесс изготовления картриджа. Изготовление предлагаемого корпуса картриджа методом литья под давлением - широко известный технологический процесс, не требующий прецизионного оборудования и сложных пресс-форм.
Гибкий шнур 11, если он входит в состав устройства, прикреплен к кольцевому тросу 7.
На фиг. 2б показано сечение картриджа вдоль вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось картриджа. Сеть 6 может быть упакована в контейнер, выполненный из пластика в виде тонкостенного стакана, для обеспечения возможности хранения укладки сети на складе до финишной сборки устройства. На заднем торце корпуса установлена контактная плата 10, обеспечивающая электрическую связь между унитарными патронами 4 и выходными контактами пусковой установки 2.
На фиг. 3а показана возможная конструкция унитарного патрона. Патрон содержит корпус-гильзу 13, выполненную преимущественно из пластика (возможно применение и других материалов, например тонкостенной латуни, однако для снижения массы устройства преимущественным является выполнение из пластмассы), преимущественно методом литья под давлением. В корпусе 13 выполнен цилиндрический направляющий канал, в котором размещены электровоспламенитель 14 с выведенными наружу входными электрическими контактами 15, метательный заряд 16 и пыж 17. В передней части направляющего канала установлен грузик 8, связанный с кольцевым тросом 7 стропой 9. Грузик 8 может иметь головную часть, шейку и хвостовик. Головная часть грузика 8 может быть выполнена с диаметром, большим, чем диаметр хвостовика, соответствующий диаметру направляющего канала. Головная часть грузика при этом выступает за передний срез корпуса патрона. Диаметр шейки, расположенной между головной частью и хвостовиком, может быть выполнен меньшим, чем диаметр хвостовика, при этом к шейке крепится окончание стропы 9. Такая конструкция унитарного патрона представляется предпочтительной, хотя возможны и иные варианты конструкции, например, выполнение грузика с диаметром, соответствующим диаметру направляющего канала, и его размещение целиком в направляющем канале, при этом окончание стропы будет заходить в направляющий канал, например вдоль продольной канавки, выполненной в передней части грузика. Грузик 8 может быть выполнен из пластика или резины, обеспечивающих травмобезопасность при его случайном попадании в цель, при этом для стабилизации траектории полета грузика он может быть снабжен утяжелителем. Грузик также может быть изготовлен методом литья под давлением.
На фиг. 3б показано срабатывание унитарного патрона 4. При подаче на входные контакты 15 электрического сигнала инициации от пусковой установки срабатывает электровоспламенитель 14, инициирующий воспламенение метательного заряда 16. Газы высокого давления 18, образующиеся в результате воспламенения метательного заряда 16, отделенные от грузика 8 пыжом 17, понуждают грузик 8 вылететь из патрона 4 в сторону цели.
Изготовление унитарных патронов, выполненных из пластика, - известный, стандартизированный и широко применяемый в технике производства картриджей электрошоковых устройств технологический процесс (описанный, например в [6-8]), при этом унитарный патрон для предлагаемого устройства - значительно более простой по конструкции, поскольку не содержит укладки гибкого электрического проводника и электрода-зонда специальной формы (вместо него, как указано выше, применяется пластиковый или резиновый грузик, который может быть снабжен утяжелителем). Такой патрон не содержит дорогостоящий электровоспламенитель, поскольку вместо него применяется дешевый в производстве барический разрядник, способный метать грузики на дистанцию 3...5 м без использования порохового метательного заряда. В этом случае можно считать, что метательный заряд и электровоспламенитель конструктивно и функционально объединены.
Унитарный патрон может быть выполнен с запиранием направляющего канала, чтобы продукты сгорания метательного заряда не попадали в окружающую среду. Направляющие каналы с запиранием известны и применены, например, в [9]. Суть механизма состоит в запирании направляющего канала, выполненного с переменным диаметром, пыжом специальной формы, называемым в этом случае толкателем грузика.
На фиг. 4 показаны варианты выполнения контактной платы при различных способах электрического соединения входных контактов унитарных патронов с выходными электрическими контактами пусковой установки, в зависимости от схемы подачи сигналов инициации. Схема подачи сигналов инициации может быть последовательной (патроны электрически соединены последовательно), или параллельной (патроны электрически соединены параллельно), или последовательно-параллельной, например, когда каждая пара противолежащих патронов соединена параллельно, а сами пары соединены последовательно, либо наоборот.
На фиг. 4а приведена параллельная схема подачи сигналов инициации, при которой сигнал инициации подается одновременно на все патроны. Выходные контакты 19 платы 10 электрически взаимодействуют с входными контактами каждого унитарного патрона и соединены параллельно проводниками 20, выполненными в виде печатных проводников или объемным монтажом. Входные контакты 21 платы 10 выполнены с возможностью электрического взаимодействия с выходными электрическими контактами пусковой установки. Такая схема удобна, поскольку патроны инициируются одновременно, но требует от пусковой установки подачи на картридж большого тока, чтобы на каждый патрон поступал сигнал с необходимым для инициации электровоспламенителя значением тока.
На фиг. 4б приведена последовательная схема подачи сигналов инициации, при которой сигнал инициации подается на патроны, обходя их последовательно. Выходные контакты 19 платы 10 электрически взаимодействуют с входными контактами каждого унитарного патрона и соединены последовательно проводниками 20, выполненными в виде печатных проводников или объемным монтажом. Входные контакты 21 платы 10 выполнены с возможностью электрического взаимодействия с выходными электрическими контактами пусковой установки. В этой схеме патроны инициируются последовательно, однако разница в моментах инициации составляет несколько микросекунд, т.е. она настолько мала, что может не учитываться. Требуемый ток от пусковой установки в этой схеме равен току инициации одного патрона, падение напряжения на электровоспламенителях также можно не учитывать вследствие их малого электрического сопротивления.
Поскольку необходимо, чтобы срабатывали все унитарные патроны (иначе сеть полностью или частично не вылетит из картриджа), отсутствие срабатывания хотя бы одного патрона эквивалентно отказу картриджа, поэтому вероятность срабатывания унитарного патрона должна быть очень высокой (или, что эквивалентно, вероятность отказа патрона должна быть очень низкой). Например, если вероятность срабатывания одного унитарного патрона равна 0,999, то при 16 патронах вероятность срабатывания всех патронов составит 0,985, т.е. меньше 2 отказов устройства на 100 выстрелов. Унитарные патроны, особенно в предлагаемой конструкции, обладают весьма высокой надежностью, превышающей указанную выше, что неоднократно подтверждено многолетним опытом их производства и эксплуатации.
Действие устройства показано на фиг. 5.
Фиг. 5а. Картридж 1 в сборе подключен к пусковой установке 2. При нажатии пользователем устройства на спусковой орган пусковая установка вырабатывает электрический сигнал инициации, поступающий через контактную плату 10 на входные контакты 15 унитарных патронов 4. Срабатывание унитарных патронов 4 приводит к вылету грузиков 8, механически связанных с сетью 6 с помощью кольцевого троса 7 и строп 9, в сторону цели 22. Начиная движение, грузы сбрасывают крышку. Благодаря полученной кинетической энергии и заданным направлениям полета грузы расправляют сеть в виде купола.
Фиг. 5б. Встречая на своем пути цель 22, грузики 8 с сетью 6 охватывают ее. За счет остановки центральной части полотна сети 6 на цели 22 и продолжения движения грузиков 8 вперед, края сети 6 охватывают цель 22, понуждая грузики 8 изменить траекторию полета в сторону линии прицеливания.
Фиг. 5в. Происходит перехлестывание строп 9 и цель 22 опутывается сетью 6, полностью сковывая ее движение. Попытки цели 22 к движению или освобождению от сети 6 только усиливают степень опутывания цели. Вытягивание гибкого шнура 11 (например, путем перемещения картриджа 1 от цели 22) стягивает кольцевой трос 7, усиливая эффект захвата сетью цели.
Следует отметить, что пусковая установка не входит в состав предлагаемого картриджа. Назначение пусковой установки состоит в обеспечении присоединения картриджа, обеспечении удобного удержания устройства в руке пользователя и прицеливания, обеспечении подачи электрических сигналов инициации электровоспламенителям унитарных патронов.
В качестве пусковой установки может быть применено любое устройство, формирующее электрические сигналы инициации картриджа с соответствующими значениями напряжения и тока, например, электрошоковое устройство дистанционного действия (ЭШУ ДД) или контактно-дистанционного действия (ЭШУ КДД), при этом в качестве сигнала инициации предлагаемого устройства может быть использован сигнал инициации электрических картриджей ЭШУ ДД или ЭШУ КДД.
Осуществление полезной модели
Устройство реализовано в опытном производстве и имеет следующие характеристики:
Все основные детали предлагаемого устройства могут быть выполнены из пластика, а не из металла, поэтому масса устройства значительно ниже, чем у аналогов и прототипа. Пластик можно применять, так как в устройстве применяется не один мощный пороховой патрон, а несколько маломощных унитарных патронов, поэтому корпус устройства не требует высокой прочности, кроме того, принцип одноразового применения картриджа тем более не требует особо высокой прочности корпуса и унитарных патронов, которые могут быть выполнены тонкостенными, следовательно, расход материала на их изготовление будет минимальным.
Уходит трудоемкая операция высокоточного сверления направляющих каналов под острым углом, поскольку при литье корпуса по внешней образующей корпуса в процессе литья выполняются канавки, в которые затем устанавливаются унитарные патроны.
Как уже указывалось, изготовление составных частей картриджа методом литья под давлением - широко известный технологический процесс, не требующий прецизионного оборудования и сложных пресс-форм.
Сборка узлов устройства состоит в изготовлении унитарных патронов, изготовлении корпуса картриджа, изготовления контактной платы и изготовлении сети с прикреплением к полотну сети кольцевого троса и строп. Сборка предлагаемого устройства состоит в установке и фиксации унитарных патронов в канавки корпуса картриджа, электрическое соединение контактов электровоспламенителя с ответными контактами, выполненными на установленной на задний торец корпуса картриджа контактной плате, установке контейнера с сетью в полость корпуса картриджа и соединении строп сети с соответствующими грузиками. Как видно из описания процесса сборки устройства, он включает несложные операции, доступные специалисту-сборщику средней квалификации.
Таким образом, технический результат, заключающийся в снижении массы устройства, обеспечивается за счет выполнения корпуса и других составных частей устройства из пластика, преимущественно методом литья под давлением, использовании легкого одноразового полотна сети и возможности применения легких унитарных патронов, количество которых соответствует количеству грузиков, а также простой сборки устройства.
Список цитированных источников
1. Патент Польши № PL 143110 Apparatus for throwing and spreading flexible surface objects
2. Патент РФ №2230276 Устройство для метания сети и способ укладки сети в устройство.
3. Патент РФ №2548310 Устройство для метания сети.
4. https://site9.evroseti.ru/shop/setepolotna-i-deli/nevod/setepolotno-nevod-vachevka-90mm-dlina-150m-vysota-5791/
5. https://site9.evroseti.ru/shop/setepolotna-i-deli/markin/setepolotno-marlin-yacheyka-100mm-dlina-100m-vysot/
6. Патент РФ №2308668 Устройство унитарного патрона метания электрического провода ручного оружия для дистанционного поражения целей электрическим током.
7. Патент РФ №2477441 Патрон дистанционного электрошокового оружия.
8. Патент РФ №2632828 Изолированные патроны и картриджи ДЭШО и ДЭШО для их использования (варианты).
9. Патент РФ №2351871 Картридж для электрошокового устройства с дистанционным поражением.