Електрошоковий пристрій

1. Електрошоковий пристрій, що містить джерело електричної енергії постійного струму, вмикач-вимикач джерела електричної енергії, перетворювач частоти з двома виходами, високовольтний генератор імпульсів напруги, перший і другий контактні електроди електрошокера, при цьому високовольтний генератор імпульсів напруги має N ступенів, що виповнені із конденсаторів, зарядних резисторів і розрядників, який відрізняється тим, що кожний ступінь генератора імпульсів виконаний з двох напівступенів так, що конденсатори напівступенів зарядними резисторами, які приєднані відповідно між першими і другими виводами, з'єднані паралельно між собою, перші виводи конденсаторів обох напівступенів через вентиль і додатково послідовно зарядні резистори приєднані до першого і другого виходів перетворювача частоти так, що до першого виводу першого конденсатора першого напівступеня через вентиль подається позитивний потенціал зарядної напруги, а до першого виводу N-го конденсатора другого напівступеня через додатковий зарядний резистор подається негативний потенціал зарядної напруги, другі виводи конденсаторів першого і другого напівступенів з'єднані між собою так, що другий вивід першого і всіх до (N-1)-гo кон C2 2 UA 1 3 79487 4 людину. При цьому рівень створюваних імпульсів імпульсів напруги має N ступенів, що виповнені із напруги досягає 20-200кВ, а потужність дії може конденсаторів, зарядних резисторів і розрядників. бути до 20Вт. Недоліком відомих електрошокерів є Недоліком прототипу є невисока надійність роботи необхідність практично безпосереднього контакту із-за нерівномірного заряду конденсаторів ступепристрою з правопорушником, що не завжди можнів, відсутність елементів, що знімають напругу з ливо в умовах затримання правопорушників, а конденсаторів ступенів після вимикання електротакож не достатньо забезпечує безпеку співробітшокера, неможливість одержання вихідної напруги ників міліції, і не гарантує ефективне виконання при контакті вихідних електродів з тілом людини завдань затримки правопорушників. Такі електрочи іншою поверхнею, що проводить електричний шокери не можуть використовуватись на відстанях струм, неможливість використовувати розряд в більших за половину захисного проміжку робочих розрядниках ступенів для демонстрації електричелектродів пристрою (тобто більших 15-20мм), що ної іскри і психологічного впливу на правопорушє їх суттєвим недоліком. ників. Таких недоліків не має електрошокер дистанТаким чином, суттєвими недоліками відомих ційної дії фірми Taser International [4, 5], виповнеелектрошокерів, як дистанційних так і безпосередний в вигляді пістолету, який вистрілює два голчаті нього контакту, є низька надійність і безпечність електроди, приєднані до пристрою тонкими дророботи високовольтної частини схеми формування тами. Голчаті електроди пробивають одежу, і при імпульсів високої напруги, обмежений діапазон контакті з тілом із пристрою подається високововихідних напруг (як показали об'єктивні виміри льтний імпульс електричної енергії. Електрошокезначення вихідної напруги в 2-4 рази менше за ри Taser забезпечують на відстані до кількох метдекларовані в рекламних проспектах). Недоліками рів больову і психологічну дію імпульсу струму на відомих електрошокерів є також неможливість правопорушника, що проявляється в його нерухоодержання імпульсів вихідної напруги при часткомості протягом кількох хвилин. Це дозволяє завому чи повному закорочуванні контактних електтримати правопорушника і надіти на нього наручродів електрошокера, неможливість регулювання ники. інтенсивності іскри і сили звуку розряду між контАле вказаний пристрій також не є достатньо рольними електродами незалежно від розряду між безпечним і ефективним. Так попадання голчатих робочими електродами і при незмінній вихідній електродів в життєво важливі органи (наприклад, напрузі пристрою, а також неможливість формуочі людини) може нанести непоправні втрати для вання імпульсів з високою швидкістю зростання здоров'я людини, що недопустимо. В Україні спенапруги для збільшення пробивних проміжків між ціальні засоби забезпечення громадського порядку контактними електродами і тілом людини. Тому в відповідності нормативними документами з їхстворення електрошокового пристрою, що не має нього використання, не повинні завдавати шкоди вказаних недоліків і поставлено за мету цього виздоров'ю, приводити до поранень, або викликати находу. не відновлюваних порушень функцій органів і сисПоставлена мета досягається за рахунок того, тем організму людини. Крім того, ефективність що електрошоковий пристрій відрізняється тим, пристрою знижується складками одежі, одежею, що кожна ступінь генератора імпульсів виповнена що не прилягає до тіла чи яка складається з кільз двох напівступенів так, що конденсатори напівкох шарів. При цьому використання в пристрої ступенів зарядними резисторами, які приєднані тонких дротів для передачі електричного імпульсу відповідно між першими і другими виводами, з'єддо правопорушника, може супроводжуватись їх нані паралельно між собою, перші виводи конденобривом, що знижує надійність роботи пристрою, а саторів обох напівступенів через вентиль і додаттакож приводить до незручностей при боротьбі і ково послідовно зарядні резистори приєднано до затримці правопорушників. Крім цього пристрій не першого і другого виходів перетворювача частоти може бути використаний для застосування проти так, що до першого виводу першого конденсатора групи правопорушників, що є його суттєвим недопершої напівступені через вентиль подається поліком. зитивний потенціал зарядної напруги, а до першоВказаних недоліків не має електрошокер за го виводу N-го конденсатора другої напівступені патентом України [6] з можливостями і перевагами через додатковий зарядний резистор подається пристрою контактної і дистанційної дії. При цьому негативний потенціал зарядної напруги, другі виодночасно вирішується завдання підвищення безводи конденсаторів першої і другої напівступенів пеки, надійності та ефективності припинення злоз'єднані між собою так, що другий вивід першого і чинів і затримки правопорушників з використанням всіх до (N-1)-гo конденсатора другої напівступені електродів в вигляді двох нерозривних струменів відповідно приєднані до других виводів другого електропровідного розчину (електроліту). конденсатора і всіх до N-гo конденсатора першої Найбільш близьким до запропонованого за напівступені, а розрядники приєднані між першими суттю (прототипом) є генератор формування імпувиводами одноіменних конденсаторів першої і льсів високої напруги електрошокового пристрою другої напівступеней генератора імпульсів напруза патентом [7]. За цим патентом електрошоковий ги, при цьому перший контактний електрод електпристрій, містить джерело електричної енергії порошокера приєднано до другого виводу першого стійного струму, вмикач-вимикач джерела електконденсатора першої напівступені, а другий контаричної енергії, перетворювач частоти з двома виктний електрод електрошокера приєднано до друходами, високовольтний генератор імпульсів гого виводу N-гo конденсатора другої напівступені напруги, перший і другий контактні електроди елегенератора імпульсів напруги. ктрошокера, при цьому високовольтний генератор Згідно п.2 формули винаходу, поставлена ме 5 79487 6 та досягається за рахунок того, що паралельно пруги. Розрядники 10 високовольтного генератора вентилю приєднано додатковий розрядний резисімпульсів напруги, приєднані між першими вивотор. дами одноіменних конденсаторів першої 7-1 і друЗгідно п.3 формули винаходу, поставлена мегої 7-2 напівступеней генератора. Другі виводи та досягається за рахунок того, що паралельно конденсаторів першої 7-1 і другої 7-2 напівступенів деяким чи всім розрядникам приєднано конденсаз'єднані між собою провідниками 11 так, що другий тори розрядного проміжку. вивід першого і всіх до (N-1)-гo конденсатора 7-2 Згідно п.4 формули винаходу, поставлена медругої напівступені відповідно приєднані до других та досягається за рахунок того, що розрядники виводів другого і всіх до N-гo конденсатора 7-1 виповнено в вигляді іскрових повітряних розряднипершої напівступені. Для подачі сформованого ків, розміщених в щілинній камері з електроізоляімпульсу високої напруги на правопорушника, пеційної речовини (пластмаси), при цьому напівсферший контактний електрод 12-1 електрошокера ричні електроди розрядника встановлені навпроти приєднано до другого виводу першого конденсаодин одного на бокових стінках камери, а на дні тора 7-1 першої напівстунені, а др угий контактний камери і на бокових стінках нанесено світло відбиелектрод 12-2 електрошокера приєднано до друговаюче покриття. го виводу N-гo конденсатора 7-2 другої напівстуЗгідно п.5 формули винаходу, поставлена мепені генератора імпульсів напруги. та досягається за рахунок того, що розрядники На фіг. 2 приведено виконання електрошоковиповнені в вигляді розрядників з ковзаючим розвого пристрою за пунктами 2 і 3 формули винахорядом. ду. Так, в відповідності з п.2 формули винаходу, Згідно п.6 формули винаходу, поставлена мепаралельно вентилю 6 приєднано додатковий та досягається за рахунок того, що один чи кілька розрядний резистор 13, а згідно п.3 винаходу, парозрядників виповнені в вигляді повітряних розряралельно деяким чи всім розрядникам 10 (напридників з відкритим проміжком, а інші розрядники клад, на Фіг.2 паралельно першому, третьому і виповнені в корпусі з закритим розрядним проміжп'ятому), приєднано конденсатори 14 розрядного ком - з закритою розрядною камерою (наприклад, проміжку. високовольтна серія двохелектродних розрядників На Фіг.3 наведено варіант просторового розА71 японської фірми «MURATA»). міщення елементів високовольтного генератора Суть винаходу пояснюється кресленням на імпульсів напруги електрошокера і варіанти щіФіг.1-3. На Фіг.1 представлена блок-схема електлинної розрядникової камери за пунктами 4 та 6 рошокового пристрою і схема високовольтного формули винаходу. Відповідно на Фіг.3а) наведена генератора імпульсів цього пристрою відповідно щілинна камера 15 прямокутного перетину, а на до п.1 формули винаходу. На Фіг.2 приведено виФіг.3б) - камера напівциліндричного перетину. При конання високовольтного генератора імпульсів цьому на Фіг.3 позначення елементів схеми висонапруги згідно пункту 2 і пункту 3 формули винаковольтного генератора імпульсів співпадають з ходу, а на Фіг.3 - варіанти виконання щілинної каприйнятими на Фіг.1 і 2. На Фіг.3 додатково позицімери розрядників електрошокового пристрою та ями 10-1 і 10-2 позначені напівсферичні електроди розміщення складових елементів генератора в розрядника 10, розміщені в щілинній камері 15 з корпусі електрошокового пристрою відповідно до електроізоляційної речовини (пластмаси), при пункту 4 формули винаходу. цьому електроди розрядника відповідно встановВисоковольтний електрошоковий пристрій міслені навпроти один одного на бокових стінках катить в собі джерело електричної енергії постійного мери, електроди 10-1 приєднані до елементів струму 1, вмикач-вимикач джерела електричної першої напівступені генератора, а електроди 10-2 енергії 2, перетворювач частоти 3 з двома вихоприєднані до елементів другої напівступені генедами, першим 4-1 і другим 4-2, до яких приєднані ратора. На дні камери і на бокових стінках може додаткові зарядні резистори, перший 5-1 і другий бути нанесено світловідбиваюче покриття 16. При 5-2, вентиль 6, приєднаний до зарядного резистоцьому також на Фіг.3 умовно показано частина ра 5-1 і, високовольтний генератор імпульсів надіелектричного корпусу 17 електрошокера. Електрошокуючий пристрій працює таким чипруги з 2´N напівступенів, в які входять конденсаном. Від джерела електричної енергії постійного тори 7-1 першої і 7-2 другої напівступенів, зарядні струму 1, при вмиканні вмикача-вимикача 2, елекрезистори 8-1 першої і 8-2 другої напівступенів , тричний струм подається на перетворювач частоякі приєднані до перших ви водів конденсаторів, зарядні резистори 9-1 першої і 9-2 другої напівстути 3 з двома виходами, першим 4-1 і другим 4-2. При цьому в залежності від схеми перетворювача пенів , які приєднані до других виводів конденсавихідна напруга перетворювача в часі матиме або торів і разом з резисторами 8-1 і 8-2 з'єднують синусоїдну форму, або форму затухаючи х син усоконденсатори паралельно між собою. Перші вивоїдних імпульсів з максимальними значеннями до ди конденсаторів першої напівступені генератора через вентиль 6 і додатково послідовно приєднакількох кіловольт і більше. Тому для заряду конденсаторів першої 7-1 і другої 7-2 напівступенів ний зарядний резистор 5-1 приєднано до першого генератора струм від перетворювача частоти 3 виходу 4-1 перетворювача частоти так, що до потрібно випрямити, що здійснюється вентилем 6. першого виводу першого конденсатора 7-1 першої При цьому заряд вказаних конденсаторів напівстунапівступені через вентиль 6 подається позитивний потенціал зарядної напруги, а до першого випенів генератора здійснюється через приєднані додаткові зарядні резистори, перший 5-1 і другий воду N-гo конденсатора 7-2 другої напівступені 5-2. Кожна ступінь генератора імпульсів в заявлегенератора через додатковий зарядний резистор ному електрошокері складається із двох напівсту5-2 подається негативний потенціал зарядної на 7 79487 8 пенів, тому високовольтний генератор імпульсів При цьому перевагою запропонованого в пункті 1 формули винаходу електрошокера є те, що він напруги електрошокера має 2´Ν напівступенів. Конденсатори 7-1 першої і 7-2 другої напівступенів забезпечує високу надійність роботи і формування імпульсу напруги. Це пояснюється поділом ступечерез зарядні резистори 8-1 першої і 8-2 другої нів генератора на дві напівступені, використанням напівступенів , які приєднані до перших виводів додаткових зарядних резисторів 5-1 і 5-2, а також конденсаторів, зарядні резистори 9-1 першої і 9-2 симетричної схеми заряду конденсаторів напівстудругої напівступенів , які приєднані до других виводів конденсаторів і разом з резисторами 8-1 і 8-2 пенів з протилежних боків, що гарантує одночасність і однаковий рівень зарядної напруги на конз'єднують конденсатори паралельно між собою, денсаторах напівступенів. Важливою перевагою заряджаються до максимальної вихідної напруги запропонованого електрошокового пристрою є те, перетворювача частоти. При цьому перші виводи що контактні електроди електрошокера в режимі конденсаторів першої напівступені генератора через вентиль 6 і додатково послідовно приєдназаряду знаходяться під однаковим нульовим потенціалом, тому їхній контакт при цьому з тілом люний зарядний резистор 5-1 приєднано до першого дини чи іншою провідною поверхнею не впливає виходу 4-1 перетворювача частоти так, що до на формування імпульсу вихідної напруги. В люпершого виводу першого конденсатора 7-1 першої бому випадку імпульс вихідної напруги буде сфонапівступені через вентиль 6 подається позитивний потенціал зарядної напруги, а до першого вирмовано, і подано на контактні електроди електрошокера. воду N-гo конденсатора 7-2 другої напівступені Для підвищення безпеки використання електгенератора через додатковий зарядний резистор рошокового пристрою шляхом знімання напруги з 5-2 подається негативний потенціал зарядної наконденсаторів напівступенів 7-1 і 7-2 після вимипруги. Оскільки другі виводи конденсаторів першої 7-1 і другої 7-2 напівступенів з'єднані між собою кання електрошокера, згідно п. 2 формули винаходу паралельно вентилю 6 приєднано додаткопровідниками 11 так, що др угий вивід першого і вий розрядний резистор 13, через який всіх до (N-l)-гo конденсатора 7-2 другої напівстувідбувається розряд конденсаторів від залишкової пені відповідно приєднані до других виводів другонапруги. При цьому, якщо значення розрядного го і всіх до N-гo конденсатора 7-1 першої напівступені, то це забезпечує одночасний і рівномірний резистора 13 складає сотні мегаом і більше, то він практично не впливає на режими заряду конденпаралельний заряд конденсаторів 7-1 і 7-2, що є саторів 7-1 і 7-2 напівступенів і на формування дуже важливим для надійного формування імпувихідного імпульсу напруги. льсу ви хідної напруги. Приєднання розрядників 10 Жоден із відомих електрошокерів не дозволяє високовольтного генератора імпульсів напруги між першими виводами одноіменних конденсаторів регулювати яскравість і звук від розряду через контрольні електроди незалежно від характериспершої 7-1 і другої 7-2 напівступеней генератора і тик чи при незмінних характеристиках вихідного запропонована схема заряду вказаних конденсаімпульсу напруги [2]. Оскільки в запропонованому торів забезпечує одночасну подачу на всі розряделектрошокері розрядники 10 високовольтного ники зарядної напруги. Рівень пробивної напруги розрядників 10 вибирається близьким, але менгенератора імпульсів напруги відділені схемно і просторово від вихідних контактних електродів шим за зарядну напругу конденсаторів 7-1 і 7-2. електрошокера 12-1 і 12-2, то з'являється можлиТому при досягненні пробивної напруги на одному вість використовувати цей факт для підсилення з розрядників 10 він пробивається і конденсатори психологічної і залякувальної дії запропонованого 7-1 і 7-2 з'єднуються послідовно між собою. В результаті того, що конденсатори кожної напівступеелектрошокера. Згідно п.3 формули винаходу, для підсилення психологічного впливу електрошокера ні генератора відділені один від одного достатньо на правопорушників, паралельно деяким чи всім великими зарядними резисторами 8-1, 9-1, 8-2 і 9розрядникам 10 приєднано конденсатори 14 роз2 (їхнє значення сотні кілоом), на других виводах рядного проміжку. При цьому конденсатори 14 конденсаторів 7-1 і 7-2, які послідовно з'єднані пробитим розрядником, потенціал практично митзаряджаються одночасно з конденсаторами 10 напівступенів генератора імпульсів, і розряджатєво збільшиться до значення зарядних потенціаються при пробитті розрядного проміжку, паралелів для відповідних конденсаторів. Внаслідок дольно якому вони включені. Електрична енергія давання до цих потенціалів зарядних напруг на їхнього заряду виділяється лише в цьому проміжку конденсаторах 7-1 і 7-2, на суміжних з пробитим розрядником розрядниках 10 виникає подвійне і збільшує яскравість іскрового розряду і звуковий імпульс від нього, що підсилює залякувальну і значення пробивної напруги, під дією якої суміжні психологічну дію запропонованого електрошокера розрядники пробиваються. Аналогічно процес при використанні. Як показала перевірка роботи пробою розрядників продовжується в обидва боки, електрошокера на діючому макеті, наявність в поки всі розрядники не будуть пробиті і не з'єднають всі конденсатори напівступенів генератора схемі конденсаторів 14 покращує процес формування і вихідні характеристики імпульсу напруги на послідовно між собою. За рахунок цього на других виході електрошокера. виводах конденсаторів 7-1 і 7-2, до яких приєднані В залежних пунктах 4-6 формули винаходу заперший контактний електрод 12-1 і другий контакпропоновані варіанти реалізації винаходу з викотний електрод 12-2 електрошокера, буде сформовано імпульс вихідної напруги з максимальним ристанням різних конструкцій розрядників 10 електрошокера і просторове розміщення елементів значенням, що дорівнює здобутку зарядної напруелектричної схеми електрошокера, Фіг.3. Так згідги конденсаторів на число конденсаторів напівстуно п.4 формули винаходу, розрядники електрошопенів (Uвих.=2´N´Uзap.). 9 79487 10 кера 10 виповнені в вигляді іскрових повітряних оборони та примусової дії з метою припинення розрядників, розміщених в щілинній камері 15 з правопорушень і затримки правопорушників. Пеелектроізоляційної речовини (пластмаси), при ревагами запропонованого пристрою є висока нацьому напівсферичні електроди розрядника 10-1 і дійність і безпечність роботи, практично необме10-2 встановлені навпроти один одного на бокових жений діапазон вихідних напруг, здатність стінках камери, а на дні камери і на бокових стінодержання вихідної напруги при контакті вихідних ках може бути нанесено світловідбиваюче покрителектродів з тілом людини чи іншою поверхнею, тя 16. Сама щілинна розрядна камера може бути що проводить електричний струм, можливість вивиповнена прямокутного перетину (фіг. З а) і з користання розряду в розрядниках напівступенів закругленим чи напівциліндричним днищем генератора імпульсів напруги для демонстрації (Фіг.3б). На малюнку також приведено варіант електричної іскри і психологічного впливу на прапросторового розміщення елементів схеми напіввопорушників, регулювання інтенсивності іскри і ступенів високовольтного генератора імпульсів в сили звуку розряду в розрядниках незалежно і при плоскостях, паралельних боковим поверхням щінезмінній вихідний напрузі пристрою, універсальлинної розрядної камери 15. Від зовнішнього сеність і гнучкість з точки зору використання різних редовища всі складові частини електрошокера типів розрядників, включаючи розрядники з закризахищаються ізоляційним корпусом 17. тою розрядною камерою та розрядники ковзаючоЗапропонований електрошоковий пристрій є го розряду. З ура хуванням наведеного, запропогнучким з точки зору використання розрядників новане технічне рішення може бути використане в генератора імпульсів різних конструкцій. Так для електрошокерах з більш широкими можливостями, зменшення індуктивності розрядного контуру генеяк контактної так і дистанційної дії. ратора імпульсів напруги, для зменшення триваДжерела інформації: лості фронту імпульсу і збільшення "крутизни" зро1. Трубаев С.И., Кузнецов В.А. Электрошокостання вихідної напруги, а це значить і пробивних вые устройства ИР-4. Опыт разработки и внедрехарактеристик вихідного імпульсу напруги, запрония в правоохранительных органах Украины. поновано розрядники 10 електрошокера (пункт 5 Журнал "Бизнес и безопасность", №1,1999, стр.26формули винаходу) виповнювати в вигляді розря27. дників з ковзаючим розрядом. 2. Трубаєв С.І., Колєда М.М., Горелов О.В. Для розширення різних конструктивних варіанЕлектрошокери. Наук.-техн. вісник "Сучасна спецітів виконання електрошокерів, а також для більш альна техніка", №1, 2004.- с.59-65. широкого застосування запропонованого елект3. Постанова Кабінету Міністрів України від 4 рошокового пристрою, в пункті 6 формули винахосерпня 1997 року №829 "Про внесення змін до ду запропоновано, щоб один чи кілька розрядників Правил застосування спеціальних засобів при були виповнені в вигляді повітряних розрядників з охороні громадського порядку в Україні". відкритим проміжком, а інші розрядники виповнені 4. Ad vanced Taser - несмертельное оружие. По в корпусі з закритим розрядним проміжком - з заматериалам зарубежной печати. - Журнал "Электкритою розрядною камерою (наприклад, високорик", №11, 2001, стр.19. вольтна серія двохелектродних розрядників А71 5. Трубаев С.І. Штельма О.А., Колєда М.М. Ісяпонської фірми «MURATA»). Таке виконання елеторія патентування електрошокових пристроїв. ктрошокового пристрою дозволяє зменшити габаНаук.-техн. вісник "Сучасна спеціальна техніка", рити електрошокового пристрою без погіршення №4(5), 2004.- с.50-56. його вихідних характеристик, в той же час наяв6. Губарев Г.Г. Патент України на винахід ність повітряних іскрових розрядників і можливість №60071 А від 15.09.2003р. За заявкою підключення до них конденсаторів 14 розрядного №2003010544 від 21.01.2003р. "Високовольтний проміжку, дозволяє регулювати психологічну дію електрошоковий пристрій контактної і дистанційної розряду електрошокера. дії" Опублік. 15.09.2003. Бюл.№9. Позитивний ефект запропонованого електро7. Weapon for immobilization and capture. Пат. шокового пристрою досягається за рахунок того, 3.803.463 США, МКП Н05C1/04. John Η. Cover що він може бути використаним як засіб активної №270411, заявл. 10.07.1972. 11 Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а 79487 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601