Високовольтний пристрій безпечної примусової зупинки автомототранспорту

Винахід відноситься до високовольтної імпульсної техніки і може бути використано як засіб спеціальної техніки органів внутрішніх справ, а саме для примусової і безпечної зупинки автомототранспорту. Недоліком відомих засобів примусової зупинки автомототранспорту через пробиття шин, використанням загород і різних конструкцій шлагбаумів, а також при застосуванні вогнепальної зброї для пошкодження шин, є створення небезпечних аварійних ситуацій, які часто супроводжуються людськими жертвами і великими матеріальними втратами. При цьому втрачається керованість автомобіля і жертвами можуть стати не тільки співробітники міліції і пасажири автомобіля, але і випадкові свідки. Відомі також високовольтні пристрої з ємнісними накопичувачами електричної енергії [1, 2] - генератори імпульсів струму, при розряді яких створюються імпульси електричного струму великої амплітуди, які мають уражаючу термічну і електромагніту дію [3] на електронні і радіотехнічні системи і їх компоненти. Найбільш близьким технічним рішенням є високовольтний пристрій безпечної примусової зупинки автомототранспорту за позитивним рішенням про видачу деклараційного патенту на винахід за заявкою №2002053798 від 08.05.2002 р. (затверджено 20.12 2002 р., вих. №139/a від 03.01 2003 р.) [4]. В такому пристрої для примусової зупинки автомототранспорту використовуються короткі імпульси електричного струму і магнітні поля, що ці імпульси супроводжують. Такі імпульси ушкоджують лише електронну систему запалення та бортовий комп'ютер автомобіля чи їх окремі елементи. При цьому автомобіль гальмується двигуном з непрацюючої системою запалення не втрачаючи керованості, і така зупинка буде швидкою і значно безпечнішою. В основу винаходу покладено завдання підвищення безпеки використання пристрою, надійності та ефективності примусової зупинки автомототранспорту за рахунок знаходження робочих електродів до моменту спрацювання датчика наїзду автомототранспорту під нульовим потенціалом та за рахунок подвоєння вихідної напруги і збільшення в двічі енергії розряду ємнісного накопичувача електричної енергії в момент розряду. Поставлена мета досягається за рахунок того, що високовольтний пристрій безпечної примусової зупинки автомототранспорту, відрізняється тим, що він крім першого ємнісного накопичувача електричної енергії додатково має другий ємнісний накопичувач електричної енергії, а також керований комутатор і зарядні резистори, при цьому зарядний пристрій виповнено двополярним з виходами позитивного і негативного заряду високого потенціалу І виходом нульового потенціалу. Між лініями робочих електродів вподовж їх довжини додатково розміщена смуга датчика наїзду автомототранспорту, при цьому вихід зарядного блоку нульового потенціалу приєднано до заземлювача і через зарядні резистори до перших входів першого і другого ємнісних накопичувачів електричної енергії. Вихід високого позитивного потенціалу зарядного блоку через зарядні резистори приєднано до другого входу першого ємнісного накопичувача енергії, а вихід високого негативного потенціалу зарядного блоку також через зарядні резистори приєднано до другого входу другого ємнісного накопичувача енергії, при цьому лінії робочих електродів через з'єднувальні муфти підключені до перших виходів першого і другого ємнісних накопичувачів електричної енергії, які знаходяться під нульовим потенціалом. Згідно винаходу керований комутатор підключено між другими виходами першого і другого ємнісних накопичувачів енергії, а датчик наїзду приєднано до елементів керованого комутатора, які управляють моментом його спрацювання. Згідно п.2 винаходу, пристрій відрізняється тим, що управляючі моментом спрацювання елементи керованого комутатора виповнені у вигляді штоку, що приводиться в рух і механічно з'єднує електроди, до яких приєднано другі ви ходи першого і другого ємнісних накопичувачів енергії. Згідно п.3 винаходу, пристрій відрізняється тим, що керований комутатора виповнено у вигляді комутатора, що управляється спотворенням конфігурації електричного поля в комутаторі, а смуга датчика наїзду у вигляді електроконтактного пристрою, що забезпечує це спотворення поля замиканням контактів при наїзді на нього автомототранспорту. Згідно п.4 винаходу, пристрій відрізняється тим, що смуга датчика наїзду автомототранспорту виповнена в вигляді герметичної камери заповненої повітрям, а шток керованого комутатору приводиться в рух тиском повітря в герметичній камері при наїзді на неї коліс автомототранспорту. Згідно п.5 винаходу, пристрій відрізняється тим, що смуга датчика наїзду автомототранспорту виповнена в вигляді електроконтактного датчика, а шток керованого комутатору приводиться в рух електромагнітним пристроєм при натискуванні контактів датчика автомототранспортом. Згідно п.6 винаходу, пристрій відрізняється тим, що смуга датчика наїзду автомототранспорту виповнена в вигляді фотоелектричного датчика, а шток керованого комутатору приводиться в рух електромагнітним пристроєм при перетині променя фотоелектричного датчика автомототранспортом. Згідно п.7 винаходу, пристрій відрізняється тим, що смуга датчика наїзду автомототранспорту виповнена в вигляді радіохвильового датчика, а шток керованого комутатору приводиться в рух електромагнітним пристроєм при перетині променя радіохвильового датчика автомототранспортом. Суть винаходу пояснюється малюнком на фігурі, де представлена блок-схема високовольтного пристрою безпечної примусової зупинки автомототранспорту згідно п.п.1-7 формули винаходу. Високовольтний пристрій безпечної примусової зупинки автомототранспорту містить в собі високовольтний зарядний двополярний пристрій 1, з виходами позитивного 2 і негативного 3 заряду високого потенціалу і виходом 4 нульового потенціалу, заземлювач 5, зарядні резистори 6.1 та 6.2, перший ємнісний накопичувач електроенергії 7, з першим виходом 8 і другим виходом 9, другий ємнісний накопичувач електричної енергії 10, з першим виходом 11 і другим виходом 12, з'єднувальні муфти 13, дві лінії робочих електродів у вигляді прямолінійних провідників 14 (перша і друга) ізольованих діелектриком 15, робочі електроди 16 пристрою, виповнені у вигляді гнучких пружних провідників, розміщених вертикально, керований комутатор 17, управляючий моментом спрацювання керованого комутатора пристрій 18, смугу датчика наїзду автомототранспорту 19. Згідно формули винаходу високовольтний зарядний пристрій 1 виповнено за схемою двополярного заряду з позитивним і негативним високим потенціалом на виході. При цьому перший вихід 2 зарядного блоку високого потенціалу позитивного приєднано через зарядний резистор 6.2 до другого входу 9 першого ємнісного накопичувача енергії 7, другий ви хід З високого негативного потенціалу приєднано через зарядний резистор 6.2 до другого входу 12 др угого накопичувача електроенергії 10, третій ви хід 4-нульового потенціалу, приєднано до заземлювача 5 і через зарядні резистори 6.Ідо перших ви ходів 8 і 11 першого 7 і другого 10 накопичувачів електроенергії. На фіг. показано виконання ліній робочих електродів 14 у вигляді гнучких прямолінійних провідників всередині смуги діелектричного гнучкого матеріалу 15, в відповідності п.1 формули винаходу. При цьому в відповідності п.п.1-2,4-7 формули винаходу управляючий моментом спрацювання керованого комутатора пристрій 18 виповнено у вигляді штоку з електродом, що за командою датчика наїзду 19 приводиться в рух і механічно з'єднує електроди комутатора 17, до яких приєднано другі ви ходи 9 і 12 першого 7 і другого 10 ємнісних накопичувачів енергії. Перші виходи 8 і 11 ємнісних накопичувачів енергії 7 і 10 через дві однакові з'єднувальні муфти 13 підключені до першої і другої ліній робочих електродів 14. Особливістю запропонованого рішення є те, що до моменту спрацювання комутатору 17 (а він спрацьовує при наїзді автотранспорту на датчик наїзду 19 ) на виходах 8 і 11 ємнісних накопичувачів енергії 7 і 10 не буде високого потенціалу і пробиття проміжку між робочими електродами 16 і елементами автотранспорту не буде. Це підвищує безпеку і надійність пристрою, виключає попадання під напругу, наприклад, випадкових перехожих. Високовольтний пристрій безпечної примусової зупинки автомототранспорту працює таким чином. При необхідності примусової зупинки автомототранспорту, за командою з пульта керування і контролю (на фіг. не показано) від джерела електричної енергії (на фіг. не показано, а це може бути як електрична мережа, так і інші джерела, наприклад, акумуляторна батарея автомобіля) через високовольтний зарядний пристрій 1 здійснюється заряд ємнісних накопичувачів електроенергії 7 і 10. При цьому в період заряду високий позитивний і нульовий потенціали з виходів 2 і 4 зарядного двополярного блоку 1 через зарядні резистори 6.2 і 6.1 передаються відповідно до другого 9 і першого 8 ви ходів першого ємнісного накопичувача електричної енергії 7, а високий негативний і нульовий потенціали з виходів 3 і 4 зарядного двополярного блоку 1 через зарядні резистори 6.2 і 6.1 передаються відповідно до другого 12 і першого 11 виходів другого ємнісного накопичувача електричної енергії 10. В результаті в період заряду накопичувачів електричної енергії 7 і 10, на робочих електродах 16 і їх лініях 14 буде підтримуватись нульовий потенціал, що підвищує безпеку використання запропонованого пристрою. Автомототранспортний засіб при своєму русі, не важливо з якого боку, здійснює наїзд спочатку однієї з ліній 14 робочих електродів 16, яка знаходиться під потенціалом грунту (н ульовим). Тому пробою в момент наїзду першої лінії 14 не відбувається, оскільки автомобіль теж має нульовий потенціал. При продовженні руху автомототранспортний засіб наїжджає на смугу датчика наїзду автомототранспорту 19 і в результаті цього від нього подається сигнал на управляючий моментом спрацювання керованого комутатора пристрій 18, спрацювання якого приводить до включення керованого комутатору 17. Після спрацювання комутатору 17 на перших ви ходах 8 і 11 накопичувачів електроенергії 7 і 10 відбувається різке зростання різниці потенціалів, яке практично досягає подвійного значення від зарядної напруги накопичувачів енергії 7 і 10 [1]. Таке подвоєння відбувається за рахунок перезарядки відповідних конструктивних ємностей накопичувачів, аналогічно тому, як це відбувається в багатоступеневих генераторах імпульсів високої напруги III. Для е фективності такого подвоєння напруги між виходами 8 і 11 (а також між робочими електродами 16 і їх лініями 14), необхідно лише вибирати зарядні резистори достатньо високого опору ( сотні кілоом) для того, щоб відділити потенціал виходів 8 і 11 від потенціалу заземлювача 5. При подальшому русі транспорту відбувається наїзд обох ліній 14 робочих електродів 16, і одночасно за 1 - 2мкс на них відбувається зростання напруги між ними до значення, що дорівнює подвійній зарядній напрузі (а це значення може бути 100 і більше кВ). Робочі електроди 16 як першої, так і другої ліній 14 при цьому своїми електропровідними кінцями торкаються днища автомобіля, чи мають незначний проміжок, який пробивається внаслідок описаного вище зростання напруги, що приводить до розряду накопичувачів електроенергії 7 і 10 по контуру: перший вихід 8 під високим негативним потенціалом накопичувача електроенергії 7- з'єднувальна муфта 13 - перша лінія робочих електродів 14 -робочі електроди 16 - днище і елементи автомотранспортного засобу - робочі електроди 16 і друга лінія робочих електродів 14 - з'єднувальна муфта 13 - перший вихід накопичувача електроенергії 11 під позитивним високим потенціалом - накопичувач електроенергії 10 - другий вихід 12 накопичувача електроенергії 10 - керований комутатор 17 - другий вихід 9 накопичувача електроенергії 7. Таким чином контур розряду замикається і він відбувається з подвоєнням зарядної напруги на ємнісних накопичувача х 7 і 10, що обумовлює подвоєння розрядних струмів в порівнянні з прототипом. Це практично подвоює вражаючу дію запропонованого пристрою в порівнянні з прототипом, при інших рівних умовах. В практичних випадках можлива деяка відстань між кінцями робочих електродів 16 і днищем транспортного засобу. Але це не може бути на заваді розряду, оскільки такі проміжки легко пробиваються під високою напругою, яка створюється високим позитивним вихідним потенціалом накопичувача. Значення напруги накопичувачів електроенергії 7 і 10 може бути 40-50 кіловольт і більше, тому при подвоєнні цієї напруги між робочими електродами 16 пристрою виникає напруга 80-100 і більше кіловольт, тому в умовах дуже неоднорідного електричного поля можливі проміжки між робочими електродами і елементами автомототранспорту легко пробиваються. При цьому розряд звичайно має характер імпульсного затухаючого з максимальним значенням струму в імпульсі більше 100 кілоампер. Такий характер і значення розрядного струму супроводжується відповідним імпульсом магнітного поля значної напруженності, що зумовлює уражаючу дію як розрядного струму, так і магнітного поля на бортовий комп'ютер і електронну систему запалення автомототранспортного засобу. В результаті такої дії бортовий комп'ютер і електронна систему запалення автомобіля виходять з ладу, двигун перестає працювати і сам автомототранспортний засіб безпечно і швидко зупиняється за рахунок гальмування двигуном. Важливим також є те, що в запропонованому пристрої не має значення з якого боку здійснюється наїзд автомототранспорту, оскільки обидві лінії 14 робочих електродів 16 до спрацювання керованого комутатору 17 знаходяться під нульовим потенціалом. Це збільшує безпечність роботи і надійність пристрою примусовою зупинки автомототранспорту. Таким чином, в запропонованому пристрої позитивний ефект досягається за рахунок того, що примусова зупинка транспортного засобу безпечно і ефективно здійснюється гальмуванням непрацюючим двигуном, за рахунок відключення електронної системи запалювання двигуна використанням вражаючої дії імпульсу електричного струму. Безпечність роботи пристрою забезпечується знаходженням робочих електродів пристрою під нульовим потенціалом до моменту включення керованого комутатору. Керований комутатор пристрою приводиться в дію лише в момент наїзду автотранспорту за командою від датчика наїзду. Ефективність роботи пристрою забезпечується використанням подвоєного в порівнянні з прототипом, при інших рівних умовах, ви хідного імпульсу напруги і амплітуди розрядного струму. ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ 1. Авр уцкий В.А., Кужекин И.П., Чернов Е.Н. Испытательные и электрофизические установки. Техника эксперимента: Уч. пособ. Под ред. ИЛ. Кужекина. - М.: МЭИ, 1983. - 264 с. 2. Техника высоких напряжений: теоретические и практические основы применения. Пер. с нем./ М. Бейер, В. Бек, К. Меллер, В. Цаенгль; Под ред. В.П. Лаорионова. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 555с. 3. Л.У. Рикетс, Ж.Э. Бриджес, Дж. Майлетта. Электромагнитный импульс и методы защиты. М.: Атомиздат, 1979. Пер. с англ. Под ред. И.А. Ухина, 328с. 4. Губарев Г.Г. Високовольтний пристрій безпечної примусової зупинки автомототранспорту. / Рішення про видачу деклараційного патенту на винахід за заявкою № 2002053798 від 08.05.2002 р, МПК 7 НОЗКЗ/53, (затверджено 20.12 2002 p., вих. № 139/а від 03.01 2003 p.).