Дистанционный картридж для электрошокового устройства с индивидуальным инициированием снарядов
REMOTE CARTRIDGE FOR ELECTRIC SHOCK DEVICE WITH INDIVIDUAL INITIATION OF PROCEDURES

Изобретение относится к области электрических средств поражения объектов, в частности к электрошоковым устройствам с функцией дистанционного поражения биологических целей импульсным электрическим током высокого напряжения, и может быть использовано как однозарядный съемный картридж для оружия с функцией нелетального дистанционного поражения целей.
Из уровня техники известно устройство унитарного патрона метания электрического провода ручного оружия для дистанционного поражения целей электрическим током (RU 2308668, 20.10.2007). Патрон содержит корпус с полостью, снаряд с головкой, имеющей устройство закрепления на цели, укладку электрического провода, один конец которого закреплен в корпусе патрона, а второй конец присоединен к головке снаряда. Укладка электрического провода выполнена в виде бескаркасной катушки, а в полости корпуса патрона размещен пиротехнический заряд с электрическим или механическим инициированием, при этом заряд выполнен с возможностью образования нетокопроводных продуктов горения.
Недостатками патрона являются:
- Невозможность быстрой перезарядки ЭШУ в боевых условиях. Для проведения выстрела требуется осуществлять одновременное инициирование двух патронов, поэтому для перезарядки одного выстрела требуется перезарядка двух патронов. Как следствие - требуется использование магазина для патронов, что увеличивает габаритные размеры картриджа.
- Нетехнологичность операции снаряжения патрона пиротехническим зарядом (заряд требуется разместить в глубокой полости корпуса патрона).
- Фактическое нетехнологичное исполнение оболочки для укладки провода на изделии КТР (картридж транспортировки разряда), которая выполняется клейкой лентой.
- Расположение пиротехнического заряда непосредственно за укладкой провода может привести к повреждению провода при инициировании пиротехническим зарядом и обрыву провода, а также не может обеспечить стабильность кинетических характеристик у метаемого снаряда вследствие отсутствия подающего элемента конструкции между снарядом и пиротехническим составом (например, пыж или поршень).
- Требуется выполнять патрон герметичным или предъявлять к патрону особые условия хранения по причине объединения камеры снаряда и пиротехнического заряда. Негерметичность патрона может привести к повреждению пиротехнического состава из-за климатических условий хранения или эксплуатации.
- Ограниченный объем укладки провода. Фактически в изделии КТР в объем укладки провода ф7,2×40=1,62 куб.см. укладывается 3,5 м провода диаметром 0,4 мм.
- При литье корпуса патрона с учетом литьевых уклонов 1,5-2 град, длина провода в укладке фактически может быть еще снижена. Литьевые уклоны снижают также и точность метания снаряда.
- Вариант исполнения с использованием пыжа и сужающегося канала требует увеличения прочности стенок патрона (увеличение их толщины) и снижает точность метания снаряда, т.к. снаряд практически целиком располагается в сужающемся канале движения пыжа. Вариант использования термопрочного и огнеупорного материала в укладке провода усложняет конструкцию и сборку патрона. Использование пыжа не предполагает наличие специальных каналов для доступа воздуха за снаряд для исключения образования пониженного давления за снарядом при его вылете из корпуса патрона.
Известно электронное оружие с отсеком для инициирования электродов с установленным в него блоком инициирования, из которого выстреливаются электроды, соединенные с блоком проводами. На цель передается стимулирующий сигнал, который останавливает передвижение цели. Отсек со сжатым газом используется, чтобы вытолкнуть электроды. Отсек расположен в блоке инициирования (US 9080840, 14.07.2015).
Недостатками такого блока инициирования являются:
- Использование сжатого газа для выталкивания метаемых снарядов увеличивает стоимость блоков инициирования.
- Наличие наряду с пиротехническим инициатором отсека со сжатым газом требует более высоких требований к условиям хранения и перевозки блоков инициирования.
- Поскольку инициирование баллона с газом происходит при помощи низковольтного напряжения, а на укладку проводов подается высокое напряжение, приходится конструктивно разводить эти участки, увеличивая расстояние от отсека с газом до метаемых снарядов при помощи канала сложной формы.
- Конструкция картриджа позволяет вращаться снаряду в разгонном канале вокруг продольной оси при вибрациях в процессе транспортировки и эксплуатации. Это может привести к проворачиванию снаряда относительно укладки провода и обрыву провода.
В качестве наиболее близкого аналога заявленного изобретения можно принять картридж для электрошокового устройства с дистанционным поражением, известный из патента RU 2351871, опублик. 10.04.2009. Корпус картриджа выполнен составным из внешнего и размещенного в нем внутреннего блоков. На внешнем блоке размещен механизм съемного закрепления картриджа на электрошоковом устройстве. Во внутреннем блоке выполнены направляющие каналы, каждый из которых образован выходным каналом и рабочим каналом, имеющим больший диаметр. В выходных каналах размещены метательные снаряды, а в рабочих каналах - барические разрядники и снабженные уплотнительными кольцами поршни, выполненные с переменным диаметром. На внешнем блоке размещены электроконтакты, образующие с рабочими электродами электрошокового устройства, метательными снарядами, барическими разрядниками и соединительным проводником первую первично разомкнутую электрическую цепь. Вторую первично разомкнутую электрическую цепь образуют выбрасываемые гибкие токопроводы, размещенные в полостях внутреннего блока, рабочие электроды, электроконтакты и метательные снаряды.
Недостатками картриджа являются:
- Стабилизация снарядов в полете к цели происходит при помощи гибкого токопровода, вытягиваемого из боковых полостей. Поскольку снаряды не имеют смещенного вперед центра тяжести относительно продольной оси, для обеспечения его гарантированного закрепления на цели приходится оказывать дополнительное сопротивление полету снаряда гибким токопроводом, а это уменьшает точность метания путем снижения скорости полета и повышает вероятность обрыва провода.
- крепление элемента фиксации на мишени (иглы) к снаряду обеспечивается при помощи эпоксидной смолы, что является ненадежным и нетехнологичным видом соединения алюминиевого лайнера и металлической иглы (картридж согласно ТУ 7399-002-55233808-05).
- При вылете снаряда из выходного канала, за снарядом создается пониженное давление из-за отсутствия специальных каналов для доступа воздуха за снаряд. Это приводит к нестабильной начальной фазе полета снаряда.
- Невозможность обеспечения техники безопасности при сборке картриджа, т.к. снаряжение картриджа барическими разрядниками, устанавливаемыми во внутренний блок, происходит раньше установки лайнеров, укладки провода, наклейки информационных этикеток и создания цепи инициирования.
- Конструкция картриджа позволяет вращаться снаряду в разгонном канале вокруг продольной оси при вибрациях в процессе транспортировки и эксплуатации. Это может привести к проворачиванию снаряда относительно укладки провода и обрыву провода.
- Токопроводящий поршень контактирует своей задней поверхностью с барическим разрядником, поэтому при инициировании барического разрядника высоковольтный ток течет с поршня на его электрод по внутренней стенке барического разрядника, т.е. отсутствует высоковольтный разряд по воздуху, что приводит к воспламенению пиротехнического состава с его края и нестабильному сгоранию.
- Для инициирования картриджа создается первично разомкнутая цепь барических разрядников, которая при срабатывании пиротехнических зарядов размыкается. Пиротехнические составы барических разрядников могут инициироваться не синхронно, особенно в тех случаях, когда источник питания электрошокового устройства заряжен не полностью и не может дать достаточной мощности для быстрого инициирования картриджа. В случае инициирования одного из барических разрядников раньше другого, цепь инициирования размыкается и второй барический разрядник не будет инициирован. Это приведет к осечке срабатывания картриджа.
- Отсутствуют уплотнительные элементы в конструкции картриджа, поэтому защита внутренних элементов картриджа от нежелательных воздействий климатических факторов внешней среды не предусмотрена.
- В случае закрепления на цели, одетой, например, в толстую зимнюю одежду, когда пробойного расстояния со снаряда не достаточно для воздействия на цель, для исключения высоковольтного пробоя проводов между собой, холостой разряд проходит между срезающих электродов самого электрошокового устройства. Это вынуждает производителя минимизировать расстояние между срезающих электродов электрошокового устройства, что негативно сказывается на возможностях устройства, работающих контактно без картриджа.
- Укладка провода в пазухах выполняется в виде многослойной катушки с намоткой проводов каждого последующего слоя преимущественно наклонно к виткам предыдущего слоя. Подобный вид укладки при метании снаряда к цели является причиной его полного извлечения из полости с последующей размоткой провода уже вне картриджа. При этом укладка провода совершает вращательно-поступательное движение на высокой скорости, что может приводить к запутыванию провода и его обрыву.
Техническая проблема, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в повышении эксплуатационных характеристик и в расширении арсенала дистанционных картриджей для электрошокового устройства с индивидуальным инициированием снарядов, параметры, характеристики которых обеспечивают разделение цепей инициирования барических разрядников, разрушение высоким напряжением соединительной дорожки (чем меньше ток, тем дольше разрушается дорожка и больше времени на инициирование снаряда), стабильную начальную скорость снаряда за счет доступа воздуха за снаряд, наличие собственной группы боевых электродов для контактного воздействия на цель, возможность быстрого снаряжения электрошокового устройства картриджа, если электрошоковое устройство эксплуатируется без картриджа.
Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении эксплуатационной эффективности дистанционного электрошокового устройства: эффективности применения, надежности, маневренности, безопасности в обращении.
Указанный технический результат достигается в дистанционном картридже для электрошокового устройства с индивидуальным инициированием снарядов, содержащем корпус с поверхностью для закрепления на/в электрошоковом устройстве, причем на корпусе размещены электроконтакты, выполненные с возможностью высоковольтного контакта с электродами электрошокового устройства, а внутри него установлен внутренний корпус с двумя каналами, в которых размещены метаемые снаряды, контактирующие с ними подвижные электропроводящие поршни с установленными на них уплотнениями-изоляторами и барические разрядники с электродами, при этом внутренний корпус выполнен с пазухами для укладки проводов, каждый из которых соединен с одной стороны с метаемым снарядом, а с другой - с электродом барического разрядника противоположного канала и с соответствующим электроконтактом картриджа.
Картридж оснащен шторками для закрытия каналов и соответствующих им пазух для укладки проводов, а корпус закрыт передней крышкой, удерживающей шторки для закрытия каналов и соответствующих им пазух для укладки проводов в корпусе. Шторки имеют изолирующее уплотнение (силиконовое уплотнение), что защищает все конструктивные элементы картриджа от нежелательных воздействий климатических факторов внешней среды.
Метаемые снаряды содержат металлический зонд с элементом для закрепления на цели, оперение из диэлектрического материала и поворотную скобу для присоединения укладки провода, что приводит к стабилизации снаряда в полете за счет смещенного центра тяжести и приложения силы стабилизации к поворотной скобе (по продольной оси снаряда) и, как следствие, повышает эффективности стрельбы при поражении цели.
В каждом канале между метаемым снарядом и шторкой размещена разрезная втулка, при этом каждый канал содержит пазы для размещения ребер оперения метаемого снаряда и в канале выполнен ограничитель для движения электропроводящего поршня.
При инициировании картриджа электропроводящий поршень с уплотнением-изолятором запирает в канале пиротехнические газы, что не позволяет пиротехническим газам выйти в атмосферу. В результате доступа воздуха за метаемый снаряд обеспечивается стабильная начальная скорость метаемого снаряда (а значит, и эффективность стрельбы при поражении цели), поскольку уплотнение-изолятор создает воздушный зазор для образования инициирующего высоковольтного разряда с электропроводящего поршня на электрод барического разрядника.
Корпус имеет поверхность для позиционирования в электрошоковом устройстве на линии стрельбы, что дополнительно повышает эффективности стрельбы при поражении цели.
Картридж дополнительно содержит открытый прицел для прицеливания (для повышения эффективности стрельбы при поражении цели) и на нем установлены боевые электроды, электрически соединенные с электроконтактами или через высоковольтный зазор. Наличие собственной группы боевых электродов для контактного воздействия на цель усиливает эффективность стрельбы при поражении цели.
Пазухи для укладки проводов выполнены в виде технологических стаканов, которые разделены на два объема для укладки провода.
Между ветвями, соединяющими электроконтакты картриджа и электроды барического разрядника противоположного канала, установлен высоковольтный срезающий разрядник.
В состав электрического соединения электроконтакта и электрода барического разрядника противоположного канала входит разрушаемая высоким напряжением дорожка-перемычка.
Заявленный технический результат получен при реализации всей совокупности существенных признаков, отраженной в независимом пункте формулы изобретения и обеспечивающей повышение эксплуатационной эффективности дистанционного электрошокового устройства за счет надежности (разделение цепей инициирования барических разрядников, разрушаемая дорожка-перемычка (соединительная дорожка), при этом чем меньше ток, тем дольше разрушается дорожка и больше времени на инициирование снаряда); эффективности стрельбы при поражении цели (обеспечивается точностью (меткостью) выстрела); маневренности (возможности быстрого снаряжения электрошокового устройства картриджем с использованием поверхности для закрепления на/в электрошоковом устройстве) и безопасности в обращении обеспечивается (двойной корпус).
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 - Разрез картриджа.
На фиг. 2 - Электрические цепи в картридже.
На фиг. 3 - Метаемый снаряд.
На фиг. 4 - Общий вид картриджа. Один из вариантов реализации.
На фиг. 5 - Реализация конструкции внутреннего корпуса.
На фиг. 6 - Реализация конструкции технологических стаканов.
В конструкции патрона в одном корпусе объединены две линии токопередачи к цели, т.к. невозможно эффективно передать электрический ток высокого напряжения на биологическую цель кроме как посредством двух проводов, изолированных друг от друга воздушным промежутком или изоляцией провода.
Картридж, показанный на Фиг. 1 в разрезе, выполнен в корпусе 1 с поверхностью 2 для закрепления на/в электрошоковом устройстве. На корпусе установлены электроконтакты 3 для высоковольтного контакта с электродами электрошокового устройства, показанные на Фиг. 2. Картридж имеет внутренний корпус 4, в котором размещены два канала 26, показанных на Фиг. 5. Каждый канал представляет собой разгонный канал для метаемого снаряда 5 и сужающийся рабочий канал для движения электропроводящего поршня 6 с установленным на нем уплотнением-изолятором 7 и барические разрядники 8 с электродами 9. В каждом канале в передней его части укладывается метаемый снаряд 5, выполненный из металлического зонда 21, оперения 22, поворотной скобы 23 для присоединения соответствующей ему укладки провода 10, иглы с бородкой 20 для закрепления на цели (показано на Фиг. 1 и 3). На Фиг. 1 укладки провода для наглядности разнесены по высоте внутреннего корпуса 4.
К зонду 21 присоединяется оперение 22 при помощи резьбы или любым другим способом. Зонд 21 и игла 20 имеют специальное покрытие, наносимое преимущественно гальванически, позволяющее присоединять иглы к зондам методом пайки паяльной пастой без предварительного лужения. Оперение 22 выполнено преимущественно из диэлектрического материала, более легкого по удельному весу, чем зонд 21. Это позволяет перенести центр тяжести к передней части снаряда 5 относительно его продольной оси при сохранении диаметра снаряда неизменным по всей длине. Диэлектрические свойства оперения 22 позволяют исключить замыкание метаемых снарядов между собой при их близком закреплении на цели друг к другу. Смещенный центр тяжести снаряда позволяет обеспечивать движение его к цели с минимальным сопротивлением для стабилизации проводом, т.е. без оказания значительного влияния сопротивления провода при разматывании из пазух 27, показанных на Фиг. 5, на скорость движения снаряда.
На задней части снаряда 5 установлена поворотная скоба 23, к которой присоединяется укладка провода 10. В снаряженном состоянии скоба 23 повернута так, чтобы поршень 6 ускорял снаряд приложением силы к зонду 21. После вылета снаряда 5 из канала скоба 23 поворачивается, обеспечивая приложение силы от разматывания провода по оси снаряда. Поршень 6 останавливается в конце рабочего канала, а уплотнение-изолятор 7 не дает пиротехническим газам выйти в атмосферу.
Установленный снаряд 5 фиксируется от вращения вокруг продольной оси в стволе при помощи выступающих ребер оперения 22. Пазы 25 во внутреннем корпусе 4 вокруг оперения 22 позволяют осуществлять доступ воздуха за снаряд 5, исключая образование разреженного пространства за снарядом при их вылете из разгонного канала.
Кроме того, образованные пазы 25 в корпусе позволяют при литье корпуса задавать литьевые уклоны у разгонного канала не более 0,2 град., задавая необходимые для экстракции детали из пресс-формы литьевые уклоны в пазах 25. Минимальные литьевые уклоны в разгонном канале положительно сказываются на кучности метания снарядов.
В задней части канала устанавливается барический разрядник 8, выполненный из диэлектрического материала и имеющего токопроводный электрод 9. Вторым электродом для барического разрядника является электропроводный поршень 6, причем поршень не контактирует с барическим разрядником, а при помощи уплотнения-изолятора создает воздушный зазор для образования инициирующего высоковольтного разряда с поршня 6 на электрод 9. Между электродами 9 барического разрядника 8 и поршнем 6 находится пиротехнический заряд 11, который при прохождении через него импульсов тока высокого напряжения (разряда) инициируется. Образовавшиеся в результате инициирования пиротехнические газы перемещают поршень 6 с уплотнением-изолятором 7 вперед, выталкивая снаряд 5 из картриджа.
3
В корпусе патрона выполнены две пазухи 27 для укладки изолированных проводов 10, показанные на Фиг. 5. Каждому снаряду соответствует своя укладка. Использование неизолированных проводов 10 для передачи электрических импульсов к объекту воздействия недопустимо, т.к. при выстреле в цель требуется выдерживать временной интервал оказания воздействия на объект от 1 до 10 с для приведения объекта в шоковое состояние. В тот промежуток времени объект воздействия может интуитивно захватить один из проводов рукой, значительно увеличив петлю тока и поражающие характеристики оружия. Увеличение поражающих характеристик может привести к неконтролируемому падению объекта, травме при падении и летальному исходу от травматических последствий. Укладка провода представляет собой блочную намотку (намотку секциями). Каждый блок представляет собой перекрестную намотку нескольких витков таким образом, чтобы при размотке провода из пазухи его разматывание осуществлялось блоками, а каждый блок метаемый снаряд разматывал изнутри поочередно. Это обеспечивает минимальное сопротивление инерции снаряда, гарантированное отсутствие обрыва провода при размотке, а также возможность плотного заполнения объема пазухи. Так в пазуху 1.63 см укладывается не менее 5 м провода ∅ 0,4 мм.
Передние части каналов закрыты шторками 12, показанными на Фиг. 1, срываемыми снарядами в начале движения и расходящимися в разные стороны при выходе снаряда из картриджа. Каждому каналу соответствуют свои шторки, которые закрывают снаряд и соответствующую ему укладку провода. Шторки могут иметь изолирующее уплотнение 14, показанное на Фиг. 1, и для их выталкивания могут применяться разрезные втулки 13, состоящие не менее чем из двух частей и располагаемые между снарядом и соответствующими ему шторками 12.
Корпус картриджа имеет переднюю крышку 15, удерживающую шторки 12 для закрытия каналов 26 и соответствующих им пазух 27 для укладки проводов внутреннего корпуса 4, причем передняя крышка 15 предназначена для удобства сборки картриджа.
Картридж имеет открытый прицел 24 для прицеливания, показанный на Фиг. 4.
Возможен любой вариант электрического соединения в цепи инициирования каждого снаряда: электрода 9 барического разрядника 8 противоположного канала, соответствующих электрода внутреннего разрядника 19, боевого электрода 16, укладки провода 10 и электроконтакта 3, в том числе и с высоковольтными зазорами. Ниже приведен преимущественный вариант выполнения электрического соединения.
Принцип инициирования картриджа заключается в следующем: снаряженный картридж устанавливается на электрошоковое устройство таким образом, что электроконтакты 3 входят в высоковольтный контакт с соответствующим высоковольтным электродом электрошокового устройства. В результате для каждого канала создается высоковольтная инициирующая цепь, показано на Фиг. 2: электроконтакт - боевой электрод - укладка провода - электропроводящий поршень - электрод барического разрядника противоположного канала - боевой электрод противоположного канала - электроконтакт противоположного канала. Боевой электрод и электрод барического разрядника 8 противоположного канала соединяются ветвью 17, которая может иметь участок в виде разрушаемой дорожки-перемычки 18, которая предназначена для конструктивного электрического отсоединения электрода 9 барического разрядника 8 после его инициирования в тех случаях, когда требуется разорвать цепь инициирования, увеличив электроизоляцию электрода барического разрядника и противоположный электроконтакт картриджа, если конструктивно они изолированы только толщиной корпуса картриджа.
После инициирования картриджа цепи инициирования разрываются, т.к. подвижные электропроводящие поршни 6 смещаются вперед и напряжение каждого высоковольтного электрода электрошокового устройства коммутируется на цель по соответствующей ему цепи: электрод электрошокового устройства - электроконтакт - боевой электрод - укладка провода - поворотная скоба - зонд - игла с бородкой - цель.
Между ветвями, соединяющими электроконтакты картриджа 3 и электроды 9 барических разрядников 8 противоположного канала, в любых точках может быть установлен высоковольтный срезающий разрядник 19, показанный на Фиг. 2, с целью исключения пробоя изоляции проводов после инициирования картриджа и возможности контактного применения электрошокового устройства против той же цели, по которой производилась стрельба, без сброса картриджа, используя боевые электроды 16 картриджа. На Фиг. 2 срезающий разрядник 19 установлен для примера между ветвями 17 и вынесен за пределы корпуса для наглядности.
Для повышения технологичности сборочных операций картриджа укладка провода 10 может устанавливаться во внутренний корпус в технологических стаканах 28, показанных на Фиг. 6, а сами технологические стаканы 28 могут быть разделены на два объема для укладки провода. На Фиг. 6 один из стаканов выдвинут из внутреннего корпуса 4 для наглядности.
Технология сборки патрона позволяет проводить сборку патрона таким образом, чтобы операции установки барических разрядников и установка внутреннего корпуса с сборе в корпус являлись завершающими.
Заявленное изобретение позволяет повысить эксплуатационную эффективность дистанционного электрошокового устройства: эффективность применения, надежность, маневренность, безопасность в обращении.