BR112021007890A2 - pistola de energia condutiva configurada para extrudar fios condutivos e método - Google Patents

Abstract

PISTOLA DE ENERGIA CONDUTIVA CONFIGURADA PARA EXTRUDAR FIOS CONDUTIVOS E MÉTODO. Um método para entregar carga a um alvo remoto (44) inclui pressurizar um reservatório de condutor metálico (25, 27, 161, 462, 508) inicialmente a uma temperatura abaixo de seu ponto de fusão. O método inclui fluir o condutor metálico (25, 27, 161, 250, 252, 462, 508) através de um orifício (19, 21, 141, 143, 220, 222, 410, 412, 510) para formar um fio contínuo ( 40, 42) com velocidade axial, de modo que um usuário possa direcionar a velocidade axial do fio (40, 42) para interceptar o alvo remoto (44). O método inclui adicionalmente a aplicação de um diferencial de potencial ao longo do fio (40, 42) de modo que a corrente elétrica flua entre o reservatório e o alvo remoto (44).

Description

“PISTOLA DE ENERGIA CONDUTIVA CONFIGURADA PARA EXTRUDAR FIOS CONDUTIVOS E MÉTODO” ANTECEDENTES

[001]A presente revelação refere-se a um dispositivo que está configurado para extrudar simultaneamente uma pluralidade de arames metálicos a uma temperatura inicialmente abaixo da temperatura de fusão do material metálico e fornecer energia elétrica a um objeto através da pluralidade de arames metálicos. Mais particularmente, a presente revelação se refere a um dispositivo configurado para extrudar uma pluralidade de arames metálicos a uma temperatura abaixo da temperatura de fusão do material metálico e entregar uma quantidade não letal de energia elétrica suficiente para incapacitar um ser humano ou um animal.

[002]Dispositivos não letais que transmitem uma quantidade incapacitante de eletricidade, comumente referidos como dispositivos de energia conduzida (CEDS) ou pistolas de energia condutiva (CEWS), são usados por muitas forças policiais e militares. Um estudo de caso de uso de 24.000 mostra que o uso de CEDS ou CEWS mostra uma redução de 60% nos ferimentos suspeitos em relação ao uso de armas convencionais.

[003]No entanto, o uso de CEDS ou CEWS convencionais pode ter custos significativos, incluindo ter que adquirir dispositivos que portam eletricidade configurados para engatar-se a um alvo remoto. Uma CED comum é vendido sob o nome comercial TASER® pela Axon Enterprise, Inc. localizada em Scottsdale, Arizona.

Um TASER® CED fornece corrente usando-se dois dardos, impulsionados por pólvora ou acionadores de mola, cada um dos quais reboca o arame isolado de bobinas no lançador. Os lançadores de pistola típicos têm dois pares de dardos e um alcance efetivo de 4,5 a 9,14 metros (15 a 30 pés).

[004]No entanto, CEDS ou CEWS típicas, como os vendidos sob a designação TASER®, apresentam deficiências. Essas deficiências incluem apenas ter capacidade para atirar dois tiros em um alvo por tiro. Além disso, o puxão aleatório dos arames sendo desenrolados atrás dos dardos pode fazer com que os dardos errem o alvo.

Além disso, um alcance de 4,5 metros (15 pés) pode ser problemático em alguns casos, especialmente quando os dardos são afastados do alvo. Finalmente, os dardos podem causar ferimentos permanentes, especialmente aos olhos de um alvo.

[005]Existem outras CEDS que utilizam vigas condutoras líquidas ou fundidas. No entanto, os condutores iônicos, como água salgada, geralmente têm resistividade demais para transportar as correntes de pico exigidas relativamente altas.

[006]Ligas metálicas que são derretidas em temperatura ambiente (NaK, mercúrio, gálio) são geralmente corrosivas, venenosas e/ou caras. Os vigas desses materiais geralmente se rompem pela instabilidade de Rayleigh.

[007]Além disso, manter reservatórios de liga a temperatura elevada em modo de espera requer uma quantidade significativa de energia para compensar a perda de calor. Como alternativa, um dispositivo portátil exigirá uma quantidade significativa de volume para isolamento. Ambos são problemáticos para um design portátil.

[008]Além disso, a faixa de eficácia varia com a velocidade inicial e o ângulo de elevação. O limite de alcance é definido principalmente pela flambagem dos vigas porque eles são incapazes de aumentar em diâmetro à medida que o ar ou a gravidade os tornam mais lentos.

[009] O jato para baixo em baixa velocidade aumentará significativamente o alcance. No entanto, em muitos casos, essa não é uma opção prática.

SUMÁRIO

[010]Esta revelação, em suas várias combinações, na forma de aparelho ou método, também pode ser caracterizada pela seguinte listagem de itens:

[011]Um aspecto da presente revelação inclui um método de entrega de corrente a um alvo remoto. O método inclui pressurizar um reservatório de condutor metálico inicialmente a uma temperatura abaixo de seu ponto de fusão. O método inclui fluir o condutor metálico através de um orifício para formar um fio contínuo com velocidade axial, de modo que um usuário possa direcionar a velocidade axial do fio para interceptar o alvo remoto. O método inclui ainda a aplicação de um diferencial de potencial ao longo do fio de modo que a corrente flua entre o reservatório e o alvo remoto.

[012]Outro aspecto da presente revelação se refere a uma pistola de energia condutiva. A pistola de energia condutiva é configurada para extrudar uma pluralidade de fios condutores inicialmente a uma temperatura abaixo de uma temperatura de fusão do material. A pistola inclui uma pluralidade de extrusores espaçados. Cada extrusora inclui um tambor que tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade e configurado para reter um suprimento de material metálico condutor e uma ponta de extrusão que tem um orifício de extrusão que está na faixa de cerca de 0,08 mm (3 mils) a cerca de 0,41 mm (16 mils). Cada extrusora inclui um pistão configurado para se mover de forma vedada dentro do tambor a partir de uma primeira extremidade. A pistola inclui um sistema de pressurização que engata cada pistão e é configurado para mover cada pistão dentro de um respectivo tambor e uma fonte de alimentação configurada para ativar o sistema de pressurização. A pistola também inclui um gerador de pulso elétrico configurado para fornecer energia elétrica não letal através dos fios extrudadas e um controlador configurado para fazer com que o sistema de pressurização mova os pistões e aumente a pressão sobre o material metálico condutor de modo que o material cisalhe e eleve uma temperatura próxima ao bocal de extrusão suficientemente para extrudar os fios a uma velocidade entre cerca de 10 pés por segundo e cerca de 160 pés por segundo e para fazer com que pulsos elétricos viajem ao longo dos fios extrudados.

[013]Este sumário é fornecido para introduzir conceitos de modo simplificado que são descritos com mais detalhes abaixo na Descrição Detalhada. Esse sumário não se destina a identificar particularidades chave ou particularidades essenciais da matéria reivindicada ou revelada e não se destina a descrever cada modalidade revelada ou cada implantação da matéria reivindicada ou revelada. Especificamente, as particularidades reveladas no presente documento em relação a uma modalidade podem ser igualmente aplicáveis a outra. Adicionalmente, esse sumário não se destina a ser usado como um auxílio na determinação do escopo da matéria reivindicada.

Muitas outras vantagens, particularidades e relações inovadoras se tornarão evidentes à medida que a descrição prossegue. As figuras e a descrição que segue exemplificam mais particularmente as modalidades ilustrativas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[014]A matéria revelada será explicada adicionalmente com referências às figuras anexas, em que os elementos de sistema ou estrutura similares são referidos por número de referência similares por todas as várias vistas. Além disso, estruturas análogas podem ser indexadas em incrementos de cem. Contempla-se que todas as descrições são aplicáveis a estruturas semelhantes e análogas ao longo das várias modalidades.

[015]A Figura 1 é uma vista esquemática de um dispositivo portátil de energia conduzida.

[016]A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um dispositivo portátil de energia conduzido utilizando um sistema de pressurização de engate rosqueado.

[017]A Figura 3 é uma vista em perspectiva do sistema de extrusão de engate rosqueado da Figura 2

[018]A Figura 4 é uma vista em corte parcial do sistema de extrusão de engate rosqueado da Figura 2

[019]A Figura 5 é uma vista em corte parcial de um extrusor pressurizado com um engate rosqueado.

[020]A Figura 6 é uma vista em perspectiva de um dispositivo portátil de energia conduzida utilizando um sistema de pressurização de gás pressurizado.

[021]A Figura 7 é uma vista esquemática do dispositivo portátil de energia conduzida da Figura 6 em uma posição ativa.

[022]A Figura 8 é uma vista esquemática do dispositivo portátil de energia conduzida da Figura 6 em uma posição de carregamento.

[023]A Figura 9 é uma vista esquemática de um sistema de pressão para uso no dispositivo portátil de energia conduzida.

[024]A Figura 10 é uma vista em perspectiva de outro dispositivo portátil de energia conduzida que utiliza um sistema de pressurização piroquímica.

[025]A Figura 11 é uma vista em perspectiva de um pente para uso com o dispositivo condutor portátil da Figura 10

[026]A Figura 12 é uma vista em corte de um cartucho para uso com um pente para uso com o dispositivo da Figura 10

[027]A Figura 13 é um gráfico da potência de acionamento vs diâmetro e temperatura ambiente de um material.

[028]A Figura 14 é um gráfico da resistência de ida e volta de viga vs diâmetro extrudado.

[029]A Figura 15 é uma vista esquemática de um dispositivo de extrusão experimental que utiliza um sistema de pressurização de cremalheira e pinhão.

[030]A Figura 16 é um gráfico de velocidade vs pressão para um fio de 0,15 mm (seis mils) usando-se o sistema ilustrado na Figura 15

[031]A Figura 16 é um gráfico de velocidade vs pressão para um fio de 0,1 mm (quatro mils) usando-se o sistema ilustrado na Figura 15

[032]As Figuras 18A-F consistem em uma série de desenhos esquemáticos que ilustram como uma única extrusão de fios pode incapacitar uma pluralidade de alvos.

[033]Embora as figuras identificadas acima apresentem uma ou mais modalidades da matéria revelada, outras modalidades também são contempladas, como notado na revelação. Em todos os casos, esta revelação apresenta a matéria revelada a título de representação e não limitação. Deve ser compreendido que várias outras modificações e modalidades podem ser idealizados por aqueles indivíduos versados na técnica que estão abrangidos no escopo e espírito dos princípios desta revelação.

[034]As figuras figures podem não ser desenhadas à escala. Em particular, algumas particularidades podem ser ampliadas em relação a outras particularidades para clareza. Ademais, quando termos como acima, abaixo, sobre, abaixo, topo, fundo, lado, direito, esquerdo, etc., forem usados, deve ser compreendido que os mesmos são usados apenas para facilidade de compreensão da descrição. Contempla-se que as estruturas podem ser orientadas de outro modo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[035]A presente revelação se refere a uma pistola de energia condutiva (CEW) que utiliza pressão em um material de metal sólido para forçar o material através de uma ponta de extrusão. A pressão e a força de cisalhamento através da ponta de extrusão aquecem suficientemente o material em um estado maleável e transforma o material de metal sólido maior em um fio, viga ou arame de material que sai do bocal de extrusão com velocidade suficiente para engatar um alvo que está remoto em relação à CEW. Os termos fio, viga ou arame podem ser utilizados indistintamente neste pedido.

[036]Normalmente, dois fios engatam no corpo remoto para completar um circuito através do corpo remoto. Quando um circuito for concluído, quantidades não letais de corrente são fornecidas ao corpo de uma pessoa ou animal para incapacitar temporariamente a pessoa ou animal. Em algumas outras modalidades, o aterramento fornece um caminho de retorno para completar o circuito de modo que apenas um fio possa ser necessário.

[037]Utilizar pressão e um bocal de extrusão para criar força de cisalhamento suficiente para aquecer o metal a uma temperatura extrusável tem vantagens em relação aos CEWS anteriores. Essas vantagens incluem a alta viscosidade inicial do metal emergente do orifício, que estabiliza a rosca contra a instabilidade de Rayleigh.

Além disso, devido ao diâmetro relativamente pequeno, o fio extrudado é capaz de penetrar mais facilmente no ar e na roupa. Além disso, o alcance dos fios é maior do que o alcance das CEWS configuradas secundárias e portáteis conhecidas, incluindo até ou excedendo 12,19 metros (40 pés). Além disso, o custo do material metálico condutor é relativamente baixo em comparação com os disparos utilizados em outros CEWS. Além disso, os diâmetros dos fios podem aumentar à medida que a fricção do ar desacelera a rosca, o que retarda a instabilidade da ondulação.

[038]Além disso, como os fios não têm isolamento após serem extrudados, qualquer contato ao longo do comprimento do fio, não apenas na ponta do fio, pode transmitir uma quantidade não letal de eletricidade. Como tal, os fios podem ser varridos, como água de uma mangueira, de modo que um único fio possa envolver muitos alvos remotos em uma única varredura. Além disso, se os fios inicialmente

'perderem' ou não entrarem em contato com o alvo remoto, o usuário pode direcionar os fios em direção ao alvo para engajá-lo.

[039]Um material exemplificativo, mas não limitativo, que pode ser usado no CEW revelado é o índio. Outro material exemplificativo, mas não limitativo, que pode ser usado no CEW revelado é ouro. Índio e ouro têm propriedades únicas que permitem que os materiais sejam extrudados em temperaturas abaixo da temperatura de fusão. O ouro e o índio têm baixa resistência final e não endurecem substancialmente quando trabalhados, de modo que podem ser forçados para fora de um bocal a uma temperatura abaixo da temperatura de fusão. Embora o ouro possa ser usado como metal, o índio é significativamente mais barato do que o ouro e pode ser usado normalmente devido à diferença de custo e às pressões necessárias. Outros materiais exemplares que podem ser utilizados nas CEWs da presente revelação incluem chumbo, estanho, tálio, sódio, potássio, cádmio, bismuto, antimônio, alumínio, zinco, prata, mercúrio e combinações ou ligas dos mesmos. Em algumas modalidades, aditivos de reforço podem ser adicionados ao material condutor, como fibras de metal.

No entanto, um comprimento das fibras deve ser suficientemente pequeno para evitar o entupimento de um bocal de extrusão da CEW.

[040]As propriedades físicas do índio tornam o material particularmente adequado para uso nas CEWs da presente revelação. Em particular, o índio tem uma temperatura de fusão baixa, falta de endurecimento por trabalho, óxido de baixa resistência, baixa resistência final, preço razoável, segurança química, alta densidade, boa condutividade elétrica, reciclabilidade e baixo impacto ambiental. Índio tem uma capacidade de calor de 𝐶𝑝 250 , um calor de fusão 𝐻 28,5 J/g, uma densidade 𝜌 7 , uma temperatura de fusão de 𝑇 156,6 °C e uma resistência final de cerca de 3,86 MPa (560 psi). O calor de fusão dividido pela capacidade de calor dá o aumento de temperatura equivalente em energia do sólido para a transição sólido- líquido.

𝐻 114 °C 𝐶𝑝

[041]Para uma temperatura ambiente𝑇 = 17 ° C, a queda de pressão necessária para derreter o índio é

𝐻 𝑃 ã 𝑇 𝑇 𝐶𝑝 𝜌 16Kpsi 𝐶𝑝

[042]É necessária pressão adicional se o material adjacente (por exemplo, o bocal) for aquecido pelo fluxo.

[043]A viscosidade do índio fundido é tão baixa (1,7 cP) que o arrasto viscoso do fundido é geralmente desprezível. A pressão de Bernoulli necessária para acelerar o extrudado é 1 𝜌𝑉 ∆𝑃 2

[044]Com base nas propriedades físicas reveladas acima, cerca de 2,07 MPa (300 psi) são necessários para mover o índio a cerca de 24,38 m/s (80 fps).

[045]A quantidade de pressão necessária para extrudar metais em temperaturas abaixo do ponto de fusão depende da Tm, Ta, Cp e da resistência ao cisalhamento do metal. A pressão necessária para extrudar metal em temperaturas abaixo de T m deve superar a resistência ao cisalhamento do material endurecido por trabalho. Uma vez acima da resistência ao cisalhamento endurecida por trabalho, o metal pode fluir de modo que o aquecimento viscoso localmente altera a temperatura e a viscosidade do metal. À medida que o metal é aquecido até próximo, mas abaixo da Tm, a viscosidade do metal cai rapidamente, o que permite que o metal seja extrudado sem derreter. No entanto, muito pouco fluxo ocorre abaixo de uma pressão limite Pt. A pressão limite é independente do diâmetro do fio (ignorando a condução para o material circundante). Além disso, a velocidade do fio é determinada principalmente pela diferença entre a pressão e Pt. A operação típica (por exemplo, 24,38 m/s (80 fps)) requer menos de 120% de 𝑃 .

[046]Uma vez que o material condutor é selecionado, a quantidade de pressão necessária para extrudar o material sem fusão pode ser determinada, o que por sua vez permite que um mecanismo de pressurização seja selecionado. Por exemplo, a extrusão de metais abaixo de sua temperatura de fusão pode exigir entre cerca de 137,9 MPa (20 Kpsi) e cerca de 689,48 MPa (100 Kpsi). A presente revelação contempla uma série de mecanismos de pressurização, incluindo, mas não se limitando a sistemas de engate rosqueado, um sistema de cremalheira e pinhão, sistemas de gás pressurizado e sistemas piroquímicos, uma vez que cada sistema é compacto e relativamente leve de modo a ser utilizável em uma CEW portátil.

[047]Os exemplos de sistemas de engate rosqueado incluem parafusos esféricos e parafusos jack que são acionados por um acionamento elétrico. A título de exemplo, os sistemas de fuso de esferas e sistemas de pinhão de rolos podem ter eficiências mecânicas que podem se aproximar de 99%. As eficiências dos sistemas de fuso de esfera podem ser vantajosas para estender a vida ou reduzir a massa das baterias nas CEWs da presente revelação.

[048]Os sistemas de pinhão e cremalheira exemplares incluem um pinhão de rolo conectado a um acionador, como um acionador elétrico. O sistema de cremalheira e pinhão inclui uma engrenagem de cremalheira no tambor do pistão que faz com que o metal seja extrudado a temperaturas abaixo de Tm.

[049]Em outra modalidade, a pressão pode ser aplicada por uma fonte pressurizada de gás, tal como, mas não se limitando a, dióxido de carbono. A pressão exercida no material pelo gás pressurizado pode ser aumentada usando um ou mais sistemas de amplificação de pressão.

[050] Em outra modalidade, a pressão pode ser fornecida usando sistemas piroquímicos. Por exemplo, a pressão necessária pode ser fornecida pela ignição de um pó inflamável, como a pólvora.

[051]As CEWs reveladas na presente revelação podem ser utilizadas em um dispositivo secundário portátil, um dispositivo longo, em um veículo guiado controlado remotamente, como uma CEW montado estrategicamente localizado dentro de um edifício ou estrutura e/ou como uma CEW em um drone aéreo. Dependendo do tipo de CEW e da aplicação da CEW, o peso, o tamanho do fio e a quantidade de metal que pode ser extrudado podem variar. Por exemplo, a CEW secundária portátil requer peso leve e, devido ao tamanho, normalmente terá capacidade para extrudar uma quantidade menor de metal durante uma única extrusão em relação ao outro CEWS mencionado acima. As CEWs montadas a uma construção ou estrutura podem reter grandes quantidades de material, pois a CEW é suportado pela estrutura e, portanto, pode ter durações de extrusão estendidas. A CEW montado pode ser fixado à estrutura com um atuador, de modo que a rosca extrudada possa ser movida para engatar um ou mais alvos remotos.

[052]Devido ao comprimento da CEW longa, a CEW longa pode ter durações de extrusão mais longas em relação ao CEW configurado com braço lateral. O drone aéreo, que pode ser útil para o controle de distúrbios, equilibra o peso da CEW e o material a ser carregado pelo drone em relação ao desempenho necessário e, portanto, pode extrudar mais material em uma única extrusão do que uma CEW secundária, mas normalmente menos material do que uma CEW montada a uma estrutura. A dissipação de alta potência por um drone operacional permite que o reservatório de metal seja mantido a uma temperatura mais próxima do ponto de fusão, reduzindo a pressão necessária para extrudar um fio.

[053]Diferentes aplicações da CEW de extrusão a frio são otimizadas com diferentes compensações de energia entre a temperatura do material metálico e a quantidade de pressão necessária para extrudar o material. Por exemplo, um braço lateral que espera no estado pronto por 6 meses, e que pode ser usado em baixas temperaturas ambientes, deve ser capaz de suportar pressões de 60 Kpsi para mobilizar liga fria. Por exemplo, um dispositivo montado por drone, ou um dispositivo arquitetônico instalado, pode gastar dezenas de watts contínuos manque tem a liga logo abaixo da temperatura de fusão, reduzindo a pressão máxima necessária para talvez 41,37 MPa (6 Kpsi).

[054]Figura 1 representa um desenho esquemático de uma pistola de energia conduzida (CEW) em 10. A CEW 10 tem um alojamento 12 que retém a primeira e a segunda extrusoras 14 e 16 que incluem o primeiro e o segundo tambores 18 e 20 e o primeiro e o segundo pistões 22 e 24 que se movem dentro dos tambores 18 e 20, a respectivamente.

[055]Cada tambor 18 e 20 é configurado para reter um tambor 26 e 28 de material metálico sólido 25 e 27 que é extrudado através das pontas de extrusão 19 e 21, forçando os pistões 22 e 24 nos tambores 18 e 20 com um acionamento 30 acoplado ao pistões 22 e 24. A unidade 30 é energizada por um motor 32 que é alimentado por uma bateria 34 dentro do alojamento.

[056]A CEW 10 também inclui um gerador de alta tensão 36 acoplado ao pacote de bateria 32, em que o gerador de alta tensão é eletricamente acoplado à primeira e à segunda extrusoras. O gerador de alta voltagem 36 é configurado para enviar pulsos de eletricidade de alta voltagem para um alvo 44, uma vez engatado por fios extrudados 40 e 42. Pulsar a voltagem e a corrente através dos fios 40 e 42 otimiza o acoplamento do sistema nervoso para incapacitação sem paralisar os músculos, o que pode ocorrer com corrente contínua (CC) contínua.

[057]A CEW 10 também inclui um controlador 38 que controla pelo menos o período de tempo em que o motor 32 é acionado, o que por sua vez controla o período de tempo que os fios 40 e 42 são extrudadas das pontas de extrusão 19 e 21. Se o motor 32 for um motor de velocidade variável, o controlador 38 também pode controlar a taxa de extrusão controlando a velocidade do motor 32. O controlador 38 também pode controlar a taxa, comprimento e duração dos pulsos enviados do gerador de alta tensão 36 para o alvo 44 através dos fios 40 e 42.

[058]Conforme ilustrado na Figura 1, o acionamento 30 é configurado como um engate rosqueado da haste rosqueada 31 acoplada ao motor e engatando de forma roscada um furo roscado dentro de uma placa 33 fixada aos pistões 22 e 24. Conhecer o passo da haste rosqueada 31 e a taxa de rotação e a duração da rotação permite que o controlador determine a velocidade dos pistões 22 e 24 dentro dos tambores 18 e 20.

A velocidade dos pistões fornece feedback para o controlador 38 de modo que a força de acionamento no material e/ou a pressão de extrusão possa ser determinada e controlada. Além disso, levando em consideração a duração da rotação, a área da seção transversal do material e a área da seção transversal das aberturas nas pontas de extrusão 19 e 21 permite que o controlador 38 determine a velocidade do fio extrudado, o comprimento do extrudado fio e a quantidade de material restante no tambor 18 e 20 que permanece disponível para extrusão. No entanto, outros mecanismos de acionamento estão dentro do escopo da presente revelação.

[059]Além disso, conforme ilustrado na Figura 1, a fonte de alimentação da CEW 10 é uma bateria 34 carregada pela CEW. No entanto, em situações em que a CEW é montado em um local fixo, como em um prédio ou estrutura, a energia pode ser conectada ao CEW.

[060]Em operação, um usuário da CEW 10 localiza um alvo remoto 44 para ser incapacitado. O operador faz com que o controlador 38 que energiza o motor 32 e faça com que o acionador 30 gire a haste rosqueada 31 que move a placa 33. Conforme a placa se move 33, os pistões 22 e 24 são conduzidos para os tambores 18 e 20 que aplicam pressão ao material metálico 25 e 27. Como a pressão é aplicada ao material 25 e 27, a pressão P limiar T é atingida, o que faz com cisalhamento através dos bocais 19 e 21, que eleva a temperatura do material de centesimal dos bocais 19 e 21. A combinação da pressão e temperatura próxima aos bocais 19 e 21 faz com que os fios 40 e 42 sejam extrudados a velocidades que podem, às vezes, penetrar na roupa do alvo 44, de modo que o gerador de alta tensão 26 possa enviar pulsos de corrente ao longo os fios 40 e 42 para fornecer uma quantidade de corrente incapacitante e não letal para o alvo 44. No entanto, normalmente o circuito é completado por uma faísca que salta do fio 40 para a pele e da pele de volta para o outro fio 42. Os íons de ar gerados por essa faísca criam um canal de íons que torna muito mais fácil para os pulsos subsequentes completarem o mesmo circuito.

[061]As fios 40 e 42 têm tipicamente uma seção transversal substancialmente circular. No entanto, os fios 40 e 42 podem ter outra configuração de seção transversal.

[062]As CEWS a seguir são ilustradas como CEWS secundárias. No entanto, os mecanismos das CEWS reveladas podem ser utilizados em CEWS longas, CEWS montadas a edifícios ou estruturas e/ou montados em drones aéreos.

[063]Referindo-se às Figuras 2 a 5, uma CEW secundária portátil é ilustrado em

100. A CEW 100 inclui um invólucro 102 que retém o motor, a bateria e os controles (todos não ilustrados), mas foram discutidos anteriormente com relação ao CEW 10. O alojamento principal 102 inclui um punho de pistola 104 e gatilho 106 que são usados para agarrar, apontar e implantar fios da CEW 100.

[064]A porção de extrusora 110 da CEW 100 inclui uma primeira extremidade 112 acoplada ao motor dentro do compartimento principal 102. A porção de extrusora 110 inclui um eixo roscado 114 suportado por mancais 116 e (não mostrado) dentro dos alojamentos de mancal 118 e 120. Os rolamentos permitem que o eixo 114 seja girado de forma eficiente em torno de um eixo de rotação para causar a extrusão do material de metal.

[065]A porção de extrusora 110 inclui membros esquerdo e direito 122 e 124 fixados a alojamentos de mancal 118 e 120. Os membros esquerdo e direito 122 e 124 podem, opcionalmente, ser fabricados em alumínio e são substancialmente imagens espelhadas um do outro e incluem uma porção de parede 126 e membros de extremidade 128 e 130 que se estendem em direção um ao outro para formar os canais superiores e inferiores 132 e 134.

[066]Os canais 132 e 134 são dimensionados para permitir que os tambores superiores e inferiores 140 e 142 das extrusoras superiores e inferiores 136 e 138 deslizem através dos mesmos. Os tambores superior e inferior 140 e 142 são fixados ou integrados a uma porca 144 com um orifício roscado 146 que engata de forma roscada na porção roscada do eixo 114. Conforme os tambores 140 e 142 são fixados à porca 114, os tambores 140 e 142 engatam os membros de extremidade 128 e 130 e impedem a rotação da porca 144 quando o eixo 114 é girado, o que faz com que a porca 144 se mova ao longo do eixo 114 dentro dos canais 132 e 134, e extrude fios de material condutor, como discutido abaixo.

[067]A porção de extrusora 110 inclui uma placa de montagem 150 montada no alojamento de mancal 120 que tem uma abertura 152 que é dimensionada para permitir que o eixo roscado 114 gire sem engatar na placa de montagem 150. A placa de montagem 150 tem pistões superior e inferior 154 e 156 fixamente fixados à placa de montagem 150, em que os pistões 154 e 156 estão alinhados com os tambores 140 e

142.

[068]Em operação, o usuário engata o gatilho 106 que faz com que o motor seja energizado e gire o eixo 114. A rotação do eixo roscado 114 faz com que a porca 144, juntamente com os tambores superior e inferior 140 e 142, se movam em direção aos pistões fixos 154 e 156 na direção da seta 158. Os pistões 154 e 156 engatam no material metálico 161 (como ilustrado na Figura 5) dentro do tambor superior 140 e faz com que a pressão seja exercida sobre o material metálico até que a pressão limite seja excedida próximo a um bocal 141. Os bicos estão em comunicação com as tampas isolantes 139 e 141 que fornecem isolamento para o uso enquanto permitem que os fios sejam extrudadas. Exceder a pressão de limiar causa cisalhamento do material e aumento da temperatura próximo ao bocal 141 de modo que o material seja extrudado a uma temperatura abaixo da temperatura de fusão.

[069]A pressão é mantida no tambor 140 com um anel de vedação frontal 155 que é dimensionado para formar uma vedação entre o tambor 140 e o bocal 141 com o material cilíndrico 161 quando o material 161 é forçado para o bocal de extrusão 141 e com um anel de vedação posterior 157 que é dimensionado para formar uma vedação com o tambor 150 e o pistão 154, visto que o pistão 154 e o material 161 têm substancialmente o mesmo diâmetro. Se uma vedação não for formada, o material não pode exceder a pressão limite Pt e pode não funcionar corretamente.

[070]Embora descrito para a extrusora 136, a extrusora 138 funciona de forma semelhante à do extrusor 136 e faz com que um fio de material seja extrudado do bocal

143. Uma vez que os fios entram em contato com o alvo, uma dose não letal de corrente pode ser fornecida do gerador de pulsos de alta voltagem através dos pistões 154 e 156, do fornecimento de material 161 e dos fios extrudados para incapacitar o alvo. A corrente elétrica é fornecida aos vigas extrudados por um atordoador 160, ligado ao membro 122, que é eletricamente acoplado aos vigas extrudados e fornece doses não letais de eletricidade atualmente conforme descrito em relação ao gerador de alta tensão 36 descrito com respeito à modalidade 10.

[071]No caso de um alvo poder fechar uma distância com o usuário, dois eletrodos expostos podem ser usados como um atordoador de contato.

[072]A CEW 100 também pode incluir um pente que contém um suprimento de material para extrusão de modo que, uma vez que o tambor de material seja extrudado, a direção de rotação do motor pode ser invertida para mover a porca 144 e os tambores 140 e 142 a uma distância dos pistões 152 e 154 em uma direção oposta à seta 156 de modo que os tambores de material possam ser recarregados nos tambores 140 e 142 para uso adicional da CEW 100.

[073]A título de exemplo não limitativo, utilizando a modalidade 100 em que o eixo roscado 114 e a porca 144 formam um único fuso de esfera de 16 mm, o fuso de esfera pode avançar dois pistões de 3/16" de diâmetro 154 e 156 para conduzir a liga 161 através dois bocais de 0,1 mm (4mil) 141 e 143. Em velocidades de extrusão de 15,24 m/s (50 fps), 2,5” de movimento do pistão fornecem 9 segundos de duração do fio. Filtros opcionais de metal sinterizado podem ser montados logo acima dos orifícios para remover partículas e óxidos. A graxa de pressão ultra-alta pode ser aplicada às superfícies do pistão e do tambor para melhorar a vedação e o fluxo.

[074]Em algumas modalidades, os tambores 140 e 142 e os pistões 154 e 156 são revestidos em náilon ou outro material isolante 143 de modo que os tambores 140 e 142 possam ser acionados em alta tensão em relação ao acionamento do fuso esférico 114, 144 sem o risco de choque para o operador.

[075]Referindo-se às Figuras 6 a 9, outro CEW é ilustrado em 200 que utiliza um sistema de gás pressurizado para extrudar os fios de material metálico. A CEW 200 inclui uma porção de pega 212 e uma proteção 214 que são configuradas para serem agarradas pela mão de um humano, em que a proteção 214 está configurada para permitir que um dedo passe através de uma abertura 216. A porção de pega 212 inclui um atuador 217 que é semelhante a um gatilho em uma pistola.

[076]A CEW 200 inclui uma porção de corpo principal 218 que inclui uma abertura 220 para um bocal de extrusora superior e uma abertura 222 para um bocal de extrusora inferior 222. A porção do corpo principal inclui uma cavidade interna 224 configurada para reter as partes internas da CEW 200. Conforme ilustrado na Figura 6, uma porção de um tambor de armar 226 se estende da porção de corpo principal 218, em que o dispositivo de armar 226 é capaz de se mover através de uma abertura na porção de corpo principal 218 para mover a parte interna para uma posição ativa para extrudar fios de metal através dela usando o atuador 217.

[077]Referindo-se às Figuras 7 e 8, a CEW 10 inclui um cartucho 230 de gás, que pode ser dióxido de carbono ou outro gás não perigoso que é retido na porção de pega 212. O cartucho 230 é removível da porção de pega 212 de modo que uma vez que o gás seja suficientemente descarregado para causar uma baixa pressão, o cartucho 230 pode ser substituído por outro cartucho cheio.

[078]O cartucho 230 está em comunicação fluida com intensificadores superior e inferior 234 e 236. Os intensificadores 234 e 236 utilizam tambores de tamanhos diferentes para aumentar a pressão exercida sobre os lingotes de metal, como o índio, dentro de um tambor 238 e 240. O aumento da pressão faz com que os lingotes sólidos de metal engatem um bocal de extrusão 242 e 244 em uma extremidade distal dos tambores superior e inferior 238 e 240.

[079]O engate do metal sólido com os bocais de extrusão 242 e 244 sob pressão causa uma força de cisalhamento que aquece o metal a um estado que pode extrudar um fio de metal a uma velocidade que pode penetrar na roupa de um alvo e possivelmente na pele do alvo, como descrito acima. A energia é fornecida por uma ou mais baterias 246 que fornecem eletricidade para uma bobina de descarga de alta tensão 248, em que a bobina de descarga 248 fornece a eletricidade necessária para incapacitar o alvo de forma não letal.

[080]A CEW 200 também inclui depósitos superiores e inferiores 250 e 252 que contêm um ou mais lingotes de metal de modo que, uma vez que os lingotes nos tambores 238 e 240 sejam consumidos, a CEW pode ser recarregado rapidamente usando os depósitos 250 e 252, juntamente com um tambor de recarga 232 que está em comunicação fluida com o cartucho 230 para forçar um ou mais lingotes nos tambores 238 e 240.

[081]A Figura 7 ilustra a CEW 200 em uma posição operacional pronta para extrudar fios de metal conforme os tambores 238 e 240 estão alinhados com os intensificadores de pressão 234 e 326, respectivamente. A Figura 8 ilustra a CEW 200 em uma posição de carregamento em que os tambores superior e inferior 238 e 240 estão alinhados com os pentes superior e inferior 250 e 252. Com os tambores superior e inferior 238 e 240 alinhados com os depósitos superior e inferior 250 e 252.

[082]Os tambores superior e inferior 238 e 240 são levantados para uma posição retraída ativando o tambor de armar 226 que faz com que os tambores se movam em pares espaçados de ligações dianteiras e traseiras 254 e 256 articuladamente fixadas aos tambores 238 e 240 e superior e inferior suportes de montagem 258 e 260 que retêm os intensificadores 234 e 236. O movimento de articulação alinha os tambores superior e inferior 238 e 240 com os carregadores superior e inferior 250 e 252 de modo que os lingotes possam ser forçados para os tambores 238 e 240 ativando o tambor de recarga 232.

[083]Uma vez que os lingotes estão localizados nos tambores 238 e 240, os tambores 238 e 240 são retornados à posição operacional, como ilustrado na Figura 7, através do movimento com os pares espaçados de ligações dianteiras e traseiras 238 e

240. Embora um acessório de ligação de quatro pontos seja revelado, a ligação pode ter pelo menos três pontos de ligação.

[084]A Figura 9 é um diagrama esquemático de um sistema 300 usado para extrudar um fio de material metálico com gás pressurizado. O sistema 300 inclui um fornecimento 302 que está em comunicação fluida com um lado de baixa pressão 306 de um pistão pneumático 304 com um conduíte 310. O conduíte 310 inclui uma válvula de gatilho 312 que é acionada por um usuário para fazer com que uma rosca de metal seja extrudada. Quando a válvula de gatilho 312 é aberta, o gás pressurizado flui para o lado de baixa pressão 306, o que faz com que um pistão 320 se mova na direção da seta 322 e aumente a pressão em um lado de alta pressão 308. O pistão acionado pneumaticamente 320 cria força na haste de pressão, que pressuriza a liga sólida 326.

O movimento do pistão 320 faz com que uma caixa de pistão 324 force o lingote 326 em um tambor 327 em um bocal de extrusão 328, em que a pressão e a força de cisalhamento através do bocal aquece o lingote 326 a um estado extrudável em que um fio de material metálico é forçado a partir do bocal 328.

[085]Para recarregar um lingote 326 no tambor 327, a válvula de gatilho 312 é fechada e uma válvula de regulação de pressão 330 é aberta para equalizar a pressão entre o lado 306 e o lado 308 do pistão. A válvula de regulação de pressão 330 é fechada e uma válvula de alívio de pressão 332 é aberta, o que faz com que o pistão se mova na direção da seta 334 devido à diferença de pressão nas laterais dos pistões

320.

[086]Com o pistão 320, o bocal de extrusão 328 pode ser removido usando uma mola de compressão 334 e um novo bocal de extrusão 328, lingote 326 e caixa do pistão podem ser reinseridos no tambor 327. O processo é então repetido para extrudar mais fios de metal.

[087]Na Figura 9, o pistão pneumático 304 aplica força ao lingote sólido 326; a proporção de seus diâmetros é 6, então o ganho de pressão é 36, e a pressão de pico do gás de 500 psi é 18 Kpsi (gás de 1.900 psi geraria 68,4 Kpsi). A válvula de regulação de pressão 330 pode ser programada para permitir que uma quantidade variável de gás pressione no lado direito do pistão maior 320, reduzindo a pressão aplicada ao valor alvo (por exemplo, 113,76 MPa (16,5 Kpsi)) com base na temperatura e outras variáveis.

[088]A título de exemplo, o gás fornecido ao lado de baixa pressão é lentamente evoluíram a partir de um recipiente de temperatura ambiente de CO2 líquido é a 5,65 MPa (820 psi). Aplicar essa pressão a um intensificador (um tambor pneumático de grande área acoplado a um dispositivo de pequena área) com um ganho de 20 (uma proporção de diâmetro de 4,47) fornece os 113,07 MPa (16,4 Kpsi) desejados. No entanto, na prática, fatores como temperatura ambiente e o número de usos imediatamente anteriores do suprimento de CO2 variam a pressão real de suprimento. Para temperaturas abaixo de zero, a pressão do tanque cai para 3,45 MPa (500 psi). Para temperaturas de até 48,89 graus C (120 graus Fahrenheit), a pressão do tanque pode ser tão alta quanto 13,1 MPa (1.900 psi) (cheio) ou 9,65 MPa (1.400 psi) (meio cheio). No entanto, a pressão é suficiente para fornecer a força necessária para extrudar um fio de metal.

[089]Para dispositivos destinados ao uso interno, o intensificador pode ser projetado para a pressão ambiente esperada. Para dispositivos a serem usados em uma variedade de climas, a pressão variável da fonte deve ser acomodada. Isso pode ser feito com um regulador tradicional, como nas pistolas de ar de alta pressão. Em uma modalidade, o intensificador tem um dispositivo de regulação, alimentando a fonte de gás com válvula para o tambor de acionamento grande e uma fração medida dessa corrente para o lado traseiro do ciclo grande, reduzindo de forma ajustável a força efetiva no tambor de acionamento.

[090]Estima-se que a CEW 300 secundária portátil pesará cerca de seis libras com um comprimento diagonal de cerca de 42,67 cm (16,8 polegadas) e uma espessura de 4,45 cm (1,75 polegada). Também é estimado que o custo por par de cartuchos de Índio seja inferior a $ 5. O tamanho e o custo fazem com que a CEW 10 presentemente revelado seja bem adequado para uso portátil de uma maneira econômica.

[091]Outra CEW é ilustrada em 400 nas Figuras 10 a 12 que utiliza um sistema piroquímico em que uma carga de pó é usada para extrudar fios de metal. A CEW 400 inclui um alojamento 402 com uma porção de preensão 404 com uma abertura 406 configurada para aceitar o dedo de um usuário. A porção de preensão 404 pode incluir superfícies 408 configuradas para reter os dedos do usuário de modo que um interruptor de ativação 410 possa ser ativado, o que causa a extrusão de fio de metal através das extrusoras superior e inferior 412 e 414.

[092]A CEW 400 inclui eletrodos de contato 416 e 418 que podem ser usados para fornecer uma dose não letal de eletricidade quando em estreita proximidade com o alvo. Um pacote de bateria e gerador de alta tensão estão localizados em uma porção frontal 420 do alojamento 402, próximo aos eletrodos 412 e 414.

[093]O alojamento 402 inclui um receptáculo esquerdo 420 configurado para aceitar um pente 422 que retém uma pluralidade de cartuchos que contêm o metal para extrusão. O alojamento 420 também inclui um receptáculo direito (não mostrado) configurado para aceitar outro depósito 422, em que o pente 422 pode ser usado em qualquer pente 420 ou (não mostrado). O receptáculo esquerdo 420 alimenta material para a extrusora inferior 414 e o receptáculo direito 424 alimenta material para a extrusora superior 412.

[094]Com referência à Figura 11, é ilustrado um pente 422 que está configurado para aceitar uma pluralidade de cartuchos 430 que contêm o material de extrusão. O cartucho 430 é alimentado a um tambor 432 e o bloqueio de violação 434 com um orifício de pino de disparo 436 é fixado próximo a uma extremidade do tambor. Quando o interruptor de ativação 410 é ativado, um pino de disparo é forçado através do orifício do pino de disparo 426 que acende a pólvora no cartucho 430 e faz com que o metal seja extrudado a uma temperatura abaixo da temperatura de fusão.

[095]O bloqueio de violação 434 é, então, removido do tambor 432, que puxa o cartucho gasto do tambor 432. O pente força o próximo cartucho 430 em alinhamento com o tambor 432 e o bloqueio de violação 434 agarra o cartucho 430 e força o cartucho 430 no tambor 432 de modo que o cartucho 430 esteja pronto para extrusão.

[096]Com referência à Figura 12, um cartucho 430 exemplificativo é ilustrado. O cartucho 430 inclui um invólucro 450 que é tipicamente de latão, em que o invólucro 450 tem um aro de extração 454 que é agarrado pelo bloqueio de violação 434. O cartucho 430 inclui um iniciador 456 que é contatado pelo pino de disparo e faz com que a pólvora ou outro propelente 458 force um tarugo de metal 462, como o índio, através de um bocal de extrusão 460 para formar o fio de material metálico abaixo da temperatura de fusão do material.

[097]Ao contrário de uma bala típica, a pressão no cartucho 430 deve aumentar lentamente e ser mantida por vários segundos. O cartucho 430 provavelmente será extraído enquanto ainda houver pressão interna significativa, provavelmente causando a ruptura do cartucho. Alternativamente, um mecanismo de alívio de pressão pode ser fornecido.

[098]Qualquer que seja o material metálico utilizado, o tipo de sistema de pressurização e o tipo de CEW (braço lateral portátil, braço longo, veículo guiado automatizado, estruturalmente montado ou entregue por drone aéreo, diâmetro do fio, alcance, temperatura de espera, pressão de pico (correlacionada à temperatura de espera) e a duração do encadeamento devem ser levadas em consideração. A Tabela 1 abaixo fornece critérios de processo exemplares para as aplicações listadas acima, independentemente do sistema de pressurização. Tabela 1 Diâmetro Alcance, temperatura Pressão Duração, do fio, mils pés de espera de pico, segundos min. De psi liga, graus

C Secundária 3 40 -20 40.000 8 Longa 6 120 -20 60.000 20 AGV (veículo 6 100 130 6.000 20 guiado automatizado) Arquitetônico (sala 4 50 0 50.000 100 de aula, entrada de banco) Drone aéreo 5 100 120 10.000 40 (controle de revoltas)

[099] O tamanho da linha desejada aumenta com a faixa desejada e o pico de pressão necessário aumenta conforme a espera permite que a temperatura diminua. Além disso, a quantidade de energia necessária para extrudar o material aumenta com o diâmetro do fio, à medida que mais calor é necessário para aquecer o material a um material extrudável em relação a um fio menor. No entanto, uma liga inicialmente mais fria requer mais energia porque a obtenção de uma temperatura próxima à fusão por meio de forças de cisalhamento requer uma mudança maior de temperatura. A correlação da potência de acionamento com o diâmetro do fio é ilustrada na Figura 13, em que um acionamento 100% eficiente é assumido, bem como nenhuma condução térmica para o tambor e orifício.

[0100]Além disso, é útil que a rosca extrudada tenha menos resistência elétrica em relação ao alvo, de modo que a carga elétrica seja fornecida ao alvo e não seja dissipada na rosca. A Figura 14 mostra a mudança na resistência ôhmica de ida e volta da manta com o diâmetro e a faixa do fio. Como a resistência típica da pele seca é de cerca de 2 Kohm, a resistência da teia é de preferência muito menor do que 4 K ohm. A teia de índio 0,08 mm (3 mil) terá uma resistência de ida e volta de 1 Kohm a 75 pés de alcance e 0,05 mm (2 mil) teia a 25 pés de alcance. A teia de índio de 0,1 mm (4mil) é uma modalidade preferencial em uma faixa de 100 pés.

[0101]Os diâmetros de rosca da presente revelação estão na faixa de cerca de 0,05 mm (2 mil) a cerca de 0,41 mm (16 mil), dependendo da faixa desejada e do tipo de CEW. Mais tipicamente, os diâmetros do fio estão na faixa de cerca de 0,08 mm (3 mil) a cerca de 0,18 mm (7 mil) e ainda mais tipicamente de cerca de 0,1 mm (4 mil) a cerca de 0,15 mm (6 mil).

[0102]A pressão necessária depende do tamanho do fio e da temperatura de espera da liga. As pressões de extrusão necessárias podem variar de cerca de um pico de pressão de 34,47 MPa (5.000 psi) a cerca de 448,16 MPa (65.000 psi) e mais particularmente entre 41,37 MPa (6.000 psi) e cerca de 413,69 MPa (60.000 psi) e ainda mais particularmente entre cerca de 68,95 MPa (10.000 psi) e cerca de 413,69

MPa (60.000 psi).

EXEMPLOS

[0103]A presente revelação é mais particularmente descrita nos exemplos a seguir que se destinam a ser apenas ilustrações, uma vez que numerosas modificações e variações dentro do escopo da presente revelação serão aparentes para aqueles versados na técnica.

EXEMPLO 1

[0104]Índio puro foi carregado em uma seringa de aço de 𝐷 0,25" de diâmetro com um𝑑 orifício/bocal de 0,0063”. A seringa é montada em um torno mecânico com um passo de parafuso de 𝑝𝑖𝑡𝑐ℎ 6 voltas por polegada e uma alça de 𝑟 10”. Aproximadamente 𝐹 44,48 N (10lbf) na alça fez com que a mesma girasse a 0,25 Hz. Depois de extrudar cerca de 10’ de linha e esperar uma hora, a alça ficou muito mais difícil de girar, embora a linha emergisse lentamente.

[0105]Presumindo que não haja perda mecânica no torno, a velocidade do êmbolo é 𝜔 𝑖𝑛 𝑣ê 0.042 2 𝜋 𝑝𝑎𝑠𝑠𝑜 𝑠 O torque aplicado é 𝑇 𝑟𝐹 100 𝑙𝑏𝑓 𝑖𝑛 A potência aplicada é 𝑃 𝑇𝜔 17,7 𝑤𝑎𝑡𝑡 A velocidade de saída do fio de índio é 𝐷 𝑓𝑡 𝑣 𝑣ê 5.5 𝑑 𝑠

[0106]A pressão na seringa é (novamente presumindo a carência de perda mecânica) 4𝑃 𝑝 76.8 𝐾𝑝𝑠𝑖 𝜋 𝑣ê 𝐷

[0107]Evitar a fibrilação geralmente significa manter a corrente elétrica rms através do alvo abaixo de cerca de 4 miliamperes. As tensões de pico de 100KV são desejáveis para a penetração de vestuário. Uma vez ocorrida a quebra, um circuito completo é formado a partir do extrusor de um fio, através do primeiro fio, através dos íons de ar de uma descarga (se houver uma lacuna de ar), através da resistência da pele, através da condução iônica do corpo, novamente através da resistência da pele, através de um segundo canal de íons de ar (se necessário), através do segundo fio e de volta para a segundo extrusor de fio. A fonte de alta tensão se conecta entre os dois extrusores de fio. O alvo geralmente atua como uma baixa impedância com alguns quiloohms de resistência da pele, a resistência elétrica dos fios e da bobina de indução que gera o pulso de alta tensão limita a corrente, assim como o tempo de elevação limitado por indução da corrente. Embora possa haver métodos para compensar as resistências da linha que variam fortemente com a faixa, é útil que as resistências da linha combinadas sejam da ordem de um quiloohm ou menos.

[0108]Se o alcance até o alvo for R e o diâmetro do fio for D, a resistividade do material do fio deve ser idealmente: 𝜋𝐷 𝜎 1𝐾𝑜ℎ𝑚 8𝑅

[0109]Um condutor metálico como índio, que tem uma resistividade de 0,300 uOhm-m, a razão 7,6 Å, resulta em um diâmetro mínimo para o alcance de 15,24 metros (50 pés) de 0,11 mm (4,2 mils).

[0110]Quanto mais rápido a linha se desloca, mais rapidamente o material da linha é consumido, portanto, velocidades mais baixas são vantajosas e em muitos casos é melhor. Para obter um alcance de 15,24 metros (50 pés), a velocidade varia de cerca de 24,38 metros por segundo (80 pés por segundo) a cerca de 121,92 metros por segundo (400 pés por segundo). Foi observado que as instabilidades aparecem em velocidades mais altas. No entanto, velocidades mais baixas podem ser benéficas para evitar o acúmulo de uma pilha de fios, o que pode levar a um curto-circuito.

[0111]O preço de mercado da quantidade para o índio é atualmente de cerca de $ 230/kg, ou $ 1,60/cc. A taxa de fluxo para dois fios que se movem na velocidade V é, a quantidade utilizada por tiro é definida por: 𝜋

𝑄 𝐷 𝑉 2

[0112]A despesa com o material do fio é de $ 1,42/s para dois fios de 0,15 mm (6 mils) a 24,38 m/s (80 fps). Um fluxo de seis segundos a 0,15 mm (6 mils) e requer um tarugo de 2,7ml, custando cerca de US $ 10 para o Índio. Ambos fornecem um custo relativamente baixo e capacidade não letal eficaz para incapacitar uma pessoa ou animal. EXEMPLO 2

[0113]Uma prensa de árvore usada para explorar a pressão necessária para extrudar fios de índio de diferentes diâmetros e velocidades é ilustrada em 500 na Figura 15 Uma engrenagem de cremalheira 504 suportada por uma base 502 para reter a engrenagem de cremalheira 504 em posição substancialmente vertical. Um diâmetro interno de 0,257" através do furo foi perfurado através de um comprimento da engrenagem cremalheira 504, e um conjunto de anel O foi montado em uma extremidade inferior 506 do furo para vedar o furo a um pistão de carboneto de diâmetro 0,250" 508 fixado a um fundo porção da base 502. Um bocal 510, formado a partir de um parafuso de fixação axialmente perfurado a um diâmetro de 0,006“ por um furo de 0,010" de comprimento, ou um diâmetro de 0,004" por um furo de 0,008" de comprimento, é roscado para assentar em uma extremidade superior 507 da engrenagem de cremalheira perfurada. Um medidor de força nominal de 22.241 N (5.000 lbf) 512 mede a força em tempo real aplicada pela prensa hidráulica ao pistão. A força foi aplicada por uma engrenagem 516 fixada rotativamente a uma extremidade superior da base 502. O diâmetro da engrenagem era de 0,15 mm (6 mil) e um comprimento da alavanca 518 ligada às engrenagens era de 6,1 mm (240 mil), dando uma razão entre comprimento e diâmetro de 40. Uma força foi aplicada na direção da seta 520 para forçar a engrenagem da cremalheira 504 para baixo. Um medidor linear 514 montado na prensa hidráulica 500 mediu o deslocamento do pistão 508 para o orifício cheio de índio da engrenagem da cremalheira 504. Dada a vazão do metal através do orifício e, conhecendo o diâmetro do orifício, a velocidade da folha extrudada pode ser calculada.

[0114]A Figura 16 plota o tempo bruto vs velocidade de extrusão e tempo vs pressão de extrusão sobreposta para um bocal com a abertura de 0,15 mm (6 mil) de diâmetro. Enquanto alguma flexão da fundição de ferro da prensa de mandril é aparente no início e no final da sequência de tempo, é aparente que o fluxo através do bocal começa em torno de 137,9 MPa (20.000 psi), atingindo um pico de cerca de 9,14 m/s (30 fps) a 206,84 MPa (30.000 psi).

[0115]A Figura 17 representa um gráfico de velocidade de extrusão vs tempo e tempo vs extrusão semelhante para uma abertura de 0,1 mm (4mil) de diâmetro.

Novamente, o fluxo começou em torno de 137,9 MPa (20.000 psi) e atingiu um pico de velocidade em torno de 206,84 MPa (30.000 psi). Essas medições sugerem o ponto de projeto de que um dispositivo CEW contínuo frio deve produzir no mínimo 137,9 (20 Kpsi) e pode produzir 344,74 MPa (50 Kpsi) para mantas de 30,48 m/s (100 fps).

EXEMPLO 3

[0116]As Figuras 18A-F ilustram como uma pessoa com uma única CEW da presente revelação pode incapacitar vários alvos com uma única extrusão de varredura.

Na Figura 18A, o usuário 600 entra em uma sala com alvos potenciais 610-622. Depois de determinar que cada alvo era uma ameaça, o usuário 600 extrudou um fio 602 e contatou o alvo 610 na Figura 18B, alvo 612 na Figura 18C, alvo 614 na Figura 18D, alvos 616 e 618 na Figura 18E e alvos 620 e potencialmente alvo 622 na Figura 18F.

Prevê-se que todo o encontro que imobilizou seis ou sete ameaças possa ser concluído em menos de dois segundos.

[0117]Entende-se que os componentes de uma modalidade podem ser utilizados em outra modalidade na presente revelação. A título de exemplo não limitativo, sensores, controladores, esquemas de controle, vedações e filtros revelados em uma modalidade podem ser utilizados em outras modalidades.

[0118]Embora a matéria desta revelação tenha sido descrita com referência a várias modalidades, trabalhadores versados na técnica reconhecerão que mudanças podem ser feitas na forma e detalhe sem se afastar do espírito e escopo da revelação. Além disso, qualquer particularidade revelada em relação a uma modalidade pode ser incorporada em outra modalidade e vice-versa.

Claims (27)

REIVINDICAÇÕES

1. Método para entregar corrente a um alvo remoto, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: pressurizar um reservatório de condutor metálico inicialmente a uma temperatura abaixo de seu ponto de fusão; fluir o condutor metálico através de um orifício para formar um fio contínuo com velocidade axial, de modo que um usuário possa direcionar a velocidade axial do fio para interceptar o alvo remoto; e aplicar um diferencial de potencial ao longo do fio de modo que a corrente elétrica flua entre o reservatório e o alvo remoto.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o condutor metálico compreende índio.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pressurizar o reservatório compreende forçar um pistão para o interior de uma primeira extremidade de um tambor que contém o condutor metálico e fornecer força suficiente ao condutor metálico para fazer com que o material se cisalhe e flua através do orifício em uma extremidade oposta do tambor.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o pistão é forçado para o interior da primeira extremidade do tambor com um engate rosqueado.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o pistão é forçado para o interior da primeira extremidade do tambor com um sistema de cremalheira e pinhão.

6. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o pistão é forçado para o interior da primeira extremidade do tambor com um sistema de gás pressurizado.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pressurizar o reservatório de condutor metálico compreende causar uma reação piroquímica.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente é entregue por uma pistola de energia condutiva secundária e portátil.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente é entregue por uma pistola de energia condutiva longa.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente é entregue por uma pistola de energia condutiva montada em um drone aéreo.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente é entregue por uma pistola de energia condutiva montada a um componente estrutural de uma construção.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente é fornecida por uma pistola de energia condutiva montada a um veículo guiado controlado remotamente.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente filtrar o material antes de fluir a partir do orifício.

14. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente a utilização do pistão como a fonte de material.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente substituir o pistão uma vez que a fonte de material é consumida.

16. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente detectar uma velocidade do pistão e utilizar a velocidade detectada para controlar a pressão próxima ao orifício ou uma força de acionamento sobre o material.

17. Pistola de energia condutora configurada para extrudar uma pluralidade de fios condutores a uma temperatura inicial abaixo de uma temperatura de fusão do material condutor, em que a pistola é CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: uma pluralidade de extrusores espaçados, em que cada extrusor compreende: um tambor que tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade e configurado para reter um suprimento de material metálico condutor; uma ponta de extrusão que tem um orifício de extrusão que está na faixa de cerca de 0,08 mm (3 mils) e cerca de 0,41 mm (16 mils); um pistão configurado para se mover de forma vedada com o tambor a partir de uma primeira extremidade; um sistema de pressurização que engata cada pistão e configurado para mover cada pistão dentro de um respectivo tambor; uma fonte de alimentação configurada para ativar o sistema de pressurização; um gerador de pulso elétrico configurado para fornecer energia elétrica não letal através dos fios extrudados; e um controlador configurado para fazer com que o sistema de pressurização mova os pistões e eleve a pressão sobre o material metálico condutor de modo que o material cisalhe e eleve a temperatura próxima ao bocal de extrusão suficientemente para extrudar os fios a uma velocidade entre cerca de 3,05 metros por segundo (10 pés por segundo) e cerca de 48,77 metros por segundo (160 pés por segundo) e para fazer com que os pulsos elétricos se desloquem ao longo dos fios extrudados.

18. Pistola de energia condutora, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de pressurização compreende um engate rosqueado que gira uma haste rosqueada e move uma porca fixada aos pistões ou tambor em direção um ao outro.

19. Pistola de energia condutora, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de pressurização compreende um fornecimento de gás pressurizado que engata os pistões e força os pistões para o interior dos tambores,

20. Pistola de energia condutora, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de pressurização compreende um sistema de cremalheira e pinhão nos tambores que força os tambores em torno dos pistões.

21. Pistola de energia condutora, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de pressurização compreende uma reação piroquímica.

22. Pistola de energia condutora, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADA pelo fato de que a fonte de alimentação compreende uma bateria.

23. Pistola de energia condutora, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADA pelo fato de que a pistola é portátil.

24. Pistola de energia condutora, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADA pelo fato de que o material metálico condutor compreende índio.

25. Pistola de energia condutora, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende adicionalmente um filtro dentro de cada tambor próximo à ponta de extrusão, em que o filtro é configurado para evitar que partículas entupam a ponta de extrusão.

26. Pistola de energia condutora, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor configurado para detectar uma velocidade de pelo menos um pistão, em que o sensor é configurado para enviar um sinal a um controlador de modo que uma força de acionamento sobre o material ou uma pressão dentro do cano possa ser controlada.

27. Pistola de energia condutora, de acordo com a reivindicação 17,

CARACTERIZADA pelo fato de que um material de construção dos pistões compreende o material metálico condutor, em que uma vez que o material do pistão é consumido, o pistão é configurado para ser substituído por outro pistão.