CN202083292U

CN202083292U - 一种无电池电击弹

Info

Publication number: CN202083292U
Application number: CN2011201631402U
Authority: CN
Inventors: 任青毅; 贺红亮; 李剑锋; 杜金梅; 贾兴; 杨佳
Original assignee: Institute of Fluid Physics of CAEP
Current assignee: Institute of Fluid Physics of CAEP
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2021-05-20

Abstract

本实用新型涉及一种对个体目标的非致命电击弹，它可输出连续电脉冲，特别是涉及一种无需电池非致命性电击弹。电击弹采用功能陶瓷元件和一个为了生成连续脉冲的无源元件构成的电子振荡电路，该振荡电路被设计成可使电击弹在击中目标后才放电。本实用新型包括飞片1、功能陶瓷元件2、电极3、支架4、弹丸壳体5、第一电极针6、第二电极针7、电容C、电感L，各个部件的有效连接，使得本装置完成功能。本实用新型主要属非致命武器，用于对人体或动物的非致命伤害。

Description

一种无电池电击弹

技术领域

本实用新型涉及一种对个体目标的非致命电击弹，它可输出连续电脉冲，特别是涉及一种无需电池非致命性电击弹。

背景技术

利用电能非致命性破坏人、动物神经或肌肉的武器，通常被称为“电晕枪”，它通过发射带有导线的电镖（电针），刺入人或动物的肌肉中放电，使人或动物暂时瘫痪，使他们的肌肉失去控制能力，从而禁锢目标，而又不造成永久伤害，通常弹丸携带的电能量和放电电压在人体承受的安全电压以上，人体安全电压通常在36V以下。

最有名的电晕枪为美国TASER公司生产，被称为泰瑟枪（Taser gun），有两种类型：一种采用压缩空气射出两只带电线的飞镖，电线的另一端与手枪连接，手枪内部集成了高压脉冲发生器。当飞镖击中活体目标时，高压电沿电线进入目标体内。另一种是集成了电池、高压脉冲电路、传感器的电击弹，它伸出两根金属针刺作为放电电极，并带有起飞行稳定作用的鳍翅，电击弹被做成子弹由霰弹枪发射。电击弹击中目标后，其中的传感器使弹丸输出高压脉冲电能，瘫痪或眩晕目标。上述两种武器都有一个共同特点，必须依赖电池提供所要电能源，不利于电击弹长期存放。

实用新型内容

本实用新型对现有技术中电击弹必须依赖电池提供工作电源，不利于电击弹长期存放等特点，为解决上述问题提供一种无电池电击弹，通过功能陶瓷元件和储能电路配合构成供电装置，再通过放电电路得到连续脉冲输出电路，这是因为人对交流电或脉冲直流电的敏感程度大于同样水平程度的直流电。储放电电路的设计可使得电击弹在飞抵目标之前，不构成谐振电路工作回路，这使能量可最大限度的传递给目标。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种无电池电击弹，包括飞片、支架、弹丸壳体，所述飞片安装在所述支架内，所述支架设置在弹丸壳体内；功能陶瓷元件，用于通过飞片撞击生成电荷；储能电路，用于存储功能陶瓷元件产生的电荷，与功能陶瓷元件构成供电装置；电极针，用于传导电流；所述功能陶瓷元件、储能电路、电极针一端连接，功能陶瓷元件、储能电路、电极针一端固定于支架内部，电极针另一端伸出支架及弹丸壳体。

一种无电池电击弹还包括电极板，用于固定功能陶瓷元件，并导通功能陶瓷元件与储能电路。

一种无电池电击弹还包括放电电路，所述放电电路为电感，所述电感用于在目标上形成所需的连续脉冲或交流电波形；所属电感两端分别与电容、电极针连接。

所述电极针包括第一电极针、第二电极针，所述第一电极针一端、第二电极针一端分别与储能电路一端、电感一端连接，储能电路另一端与电感另一端连接，所述第一电极针另一端、第二电极针另一端分别伸出支架及弹丸壳体。

所述储能电路为电容，所述电容用于存储功能陶瓷元件产生的电荷，所述电容两端通过电极板与功能陶瓷元件连接，所述电容器一端与第一电极针一端连接，所述电容另一端通过所述电感器与第二电极针一端连接，所述第一电极针另一端、第二电极针另一端分别伸出支架及弹丸壳体。

所述功能陶瓷元件为铁电陶元件，所述铁电内置于支架中，所述铁电陶瓷元件通过所述电极板与所述电容两端连接。

所述功能陶瓷元件为压电陶瓷元件，所述压电陶瓷元件内置于支架中，所述压电陶瓷元件通过所述电极板与所述电容两端连接。

所述飞片为固体块或片状物体，用于击打功能陶瓷元件。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是。

1. 采用功能陶瓷元件为成供电装置，通过飞片撞击陶瓷元件生成电荷，通过电容C将电能存储，作为电击弹的基础电能来源，使电击弹无需专门电池供电，因此，电击弹丸能长期存放，无需担心漏电而失效。

2. 采用电容器和电感串联的放电电路，即获得交流波波形，又使电击弹在击中目标前不构成串联谐振电路工作回路，存储的电能不至于马上释放，当击中目标后，储能电路与目标体电阻一起构成串联谐振电路，输出连续电脉冲，释放电能，有效作用目标。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1 是实施的电击弹电路图；

图2是97式18.4mm防暴枪用空包弹示意图；

图3是实施例一装入图2空包弹中的完整电击子弹示意图；

附图标记：

1--飞片 2—铁电陶瓷元件 3—电极 4—支架

5--弹丸壳体 6—第一电极针 7—第二电极针

8—底火 9—底座 10--衬管

11—管壳 12—发射药 13-隔片。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

无电池电击弹的工作原理：通过功能陶瓷元件和储能电路配合构成供电装置，代替电池供电，再通过电感得到连续脉冲输出电路（因为人对交流电或脉冲直流电的敏感程度大于同样水平程度的直流电）。储能电路把发射药或炸药爆炸时的一部分能量通过功能陶瓷元件转换成的临时电能储存起来，电感把存储的能量变成需要的连续波形，即把爆电变换的单脉冲转换成连续脉冲。同时，电击弹在飞抵目标之前，电感、电容和电极针不构成串联谐振工作回路，当飞抵目标后，与目标电阻一起构成串联谐振电路，使电能最大限度的传给目标。有效地禁锢目标。

优选实施例1：如图1所示中，当功能陶瓷元件2为铁电陶瓷元件时，无电池电击弹包括飞片1、铁电陶瓷元件、电极3、支架4、弹丸壳体5、第一电极针6、第二电极针7、电容器C、电感器L，飞片1（有一定质量的圆柱体片，可任意适用的材料，目的是用它撞击铁电陶瓷元件，使铁电陶瓷元件获得一个大的冲击压力）固定于支架4一端，进行夹紧或粘牢靠，极化后的铁电陶瓷元件通过电极3夹紧，并固定于支架4内部，飞片1与铁电陶瓷元件之间留有一定空间距离，便于对铁电陶瓷元件的冲击。铁电陶瓷元件露（伸）出支架4一段，以方便飞片1的击打。电容C的两极与铁电陶瓷元件的输出电极端面连接，如电容有极性，其极性应与铁电陶瓷元件的输出极性对应。电容C一端通过电感L与第二电极针7一端连接，电容C另一端与第一电极针6一端连接，第一电极针6另一端、第二电极针7另一端伸出弹丸壳体5及支架4，电容C与电感L在不飞抵目标前不形成串联谐振电路，在飞抵目标后，通过电极针与目标体电阻形成串联谐振电路回路。

本实施例是基于铁电陶瓷元件的爆电换能特性，设计电击弹，它可输出连续的电脉冲禁锢目标。电击弹丸的电能来源由子弹的发射药的冲击波作用铁电陶瓷元件而产生。由于铁电元件的爆电输出是单脉冲，而电击弹输出需要连续脉冲。因交流电或连续脉冲的直流电对人体的作用远大于同样幅度的直流电。把单脉冲转变成连续的脉冲或交流电，通过无源的串谐振电路获得。其中谐振电路中的负载电阻R由动物或人体的肌肉电阻充当，由于人体电阻较低，对谐振的影响不大。由于电路元件（电容、电感）、负载是串联关系，所以在电击弹在飞抵目标之前，电路仅仅是储能电路，不构成谐振电路工作回路，电能量在弹丸飞行途中可有效保存。

铁电陶瓷元件的爆电换能特性将飞片撞击产生的机械能转换为电荷，铁电体陶瓷元件爆电换能工作的物理过程是在外加电场中进行极化时，其电畴取向趋向外电场方向。当外电场撤除后，电畴将保留一定的定向排列而形成剩余极化，这就意味着已有静电能贮存于铁电体内部。当爆炸形成的冲击波通过铁电体时，在冲击波的压力作用下，电畴被打乱、破坏或解体，剩余极化消失，被束缚电荷变成自由电荷，这些电荷再通过负载向外输出电能。按照冲击波传播方向与剩余极化方向的相互关系，铁电陶瓷可以分为垂直、平行、斜交三种工作模式。实用的爆电换能应用中一般采用垂直模式，以使冲击波充分作用。铁电陶瓷元件的爆电换能不同于功能陶瓷的热电换能（这种功能陶瓷在不同的温度下释放不同的电荷，称为热释电陶瓷），它的剩余极化的消失不是由于温度而是由于冲击波压力作用的结果；也不同于通常的压电换能。尽管铁电陶瓷一定具有压电性，但是压电体不一定具有铁电性。因为压电体中一定存在自发极化，而铁电体不仅要求陶瓷中有自发极化的偶极子，还要求偶极子可以跟随外加电场转向。所以铁电陶瓷的爆电换能有别于压电陶瓷的压电换能，表现在铁电陶瓷单位体积储能密度高，放电是一次性的，压电陶瓷位体积储能密度低，可重复放电。特电陶瓷的爆电换能能够很方便地产生千安以上的短路电流和10万伏以上的开路电压，在电阻和电感负载相匹配的条件下，输出功率可达兆瓦级。它是一种一次性使用的高功率脉冲电能源。

所以实施例的电击弹不需要电池就能满足电击的需要。这使电击弹可长期存放，同时放电脉冲形成电路简单，其可靠性和安全性更高。

电击弹工作过程：当冲击波或飞片作用于铁电陶瓷元件后，束缚在铁电陶瓷元件里的电能被释放，通过电极板3给电容C充电而存储下来，由于电容C的输出开路，所以电荷不会马上释放。当第一电极6、第二电极针7插入动物或人体肌肉时，电容器C上的存储电能通过串联电感L释放，因为人体肌肉电阻较小，也就是此时，电容器C、电感器L组成的串联谐振电路对负载肌肉电阻形成交流放电，而使人或动物暂时瘫痪，达到电击弹的效果。

优选实施例2：当功能陶瓷元件2为压电陶瓷元件时，无电池电击弹包括飞片1、压电陶瓷元件、电极3、支架4、弹丸壳体5、第一电极针6、第二电极针7、电容C、电感L，飞片1（有一定质量的圆柱体片，可任意适用的材料，目的是用它撞击压电陶瓷元件，使压电陶瓷元件获得一个大的冲击压力）固定于支架4一端，进行夹紧或粘牢靠，压电陶瓷元件通过电极3夹紧，并固定于支架4内部，飞片1与压电陶瓷元件之间留有一定空间距离，便于对压电陶瓷元件的冲击。压电陶瓷元件露（伸）出支架4一段，以方便飞片1的击打。电容C的两极与压电陶瓷元件的输出电极端面连接，如电容有极性，其极性应与压电陶瓷元件的输出极性对应。电容C一端通过电感L与第二电极针7一端连接，电容C另一端与第一电极针6一端连接，第一电极针6另一端、第二电极针7另一端伸出弹丸壳体5及支架4，与人体电阻形成工作回路。电击弹工作过程与实施例1中电击弹工作过程一致。

图2是国产97式18.4mm防爆枪空包弹，包括底火8（子弹引信的通俗叫法）、底座9、衬管10、管壳11、发射药12、隔片13，图3为图1所示的电极弹放置在图3的所示防暴枪空包弹中的示意图，夹在支架3中的飞片1，紧挨着空包弹的衬管，飞片获得的运动能量，由子弹的发射药或炸药产生。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种无电池电击弹，包括飞片、支架、弹丸壳体，所述飞片安装在所述支架内，所述支架设置在弹丸壳体内，其特征在于还包括：功能陶瓷元件、储能电路、电极针，用于传导电流，所述功能陶瓷元件、储能电路、电极针一端连接，功能陶瓷元件、储能电路、电极针一端固定于支架内部，电极针另一端伸出支架及弹丸壳体。

2.根据权利要求1所述的一种无电池电击弹，其特征在于还包括电极板，用于固定功能陶瓷元件，并导通功能陶瓷元件与储能电路。

3.根据权利要求2所述的一种无电池电击弹，其特征在于还包括放电电路，所述放电电路为电感，所属电感两端分别与电容、电极针连接。

4.根据权利要求3所述的一种无电池电击弹，其特征在于所述电极针包括第一电极针、第二电极针，所述第一电极针一端、第二电极针一端分别与储能电路一端、电感一端连接，储能电路另一端与电感另一端连接，所述第一电极针另一端、第二电极针另一端分别伸出支架及弹丸壳体。

5.根据权利要求4所述的一种无电池电击弹，其特征在于所述储能电路为电容，所述电容用于存储功能陶瓷元件产生的电荷，所述电容两端通过电极板与功能陶瓷元件连接，所述电容器一端与第一电极针一端连接，所述电容另一端通过所述电感器与第二电极针一端连接，所述第一电极针另一端、第二电极针另一端分别伸出支架及弹丸壳体。

6.根据权利要求5所述的一种无电池电击弹，其特征在于所述功能陶瓷元件为铁电陶元件，所述铁电内置于支架中，所述铁电陶瓷元件通过所述电极板与所述电容两端连接。

7.根据权利要求5所述的一种无电池电击弹，其特征在于所述功能陶瓷元件为压电陶瓷元件，所述压电陶瓷元件内置于支架中，所述压电陶瓷元件通过所述电极板与所述电容两端连接。

8.根据权利要求1所述的一种无电池电击弹，其特征在于所述飞片为固体块或片状物体。