RU2716325C1

RU2716325C1 - Acoustic ammunition

Info

Publication number: RU2716325C1
Application number: RU2019120059A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кузнецов
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Дельта"
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2020-03-11

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.

SUBSTANCE: invention relates to non-lethal weapons and can be used to protect objects from aggressive crowd or terrorists. Acoustic ammunition has housing in the form of straight pipe. High-power acoustic radiation source is an assembly consisting of at least one pair of identical solid propellant rocket engines fitted in said housing coaxially. Parachute and a radio fuze are attached to the center of gravity of the body. Parachute stabilizes the flight of ammunition – holds in horizontal position at dropping from the aircraft. Radio fuze is connected, at least, with two electric ignitors installed in each solid-propellant jet engine in the solid fuel area on the side of the outlet nozzle. Output nozzles of jet engines are directed to opposite sides from each other. Radio fuze transceiver antenna is directed to the opposite side from the parachute.

EFFECT: higher efficiency.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нелетальному оружию и может быть использовано для защиты объектов от агрессивной толпы или террористов.The invention relates to non-lethal weapons and can be used to protect objects from aggressive crowds or terrorists.

В последние годы все чаще возникают ситуации, когда появляется необходимость защищать различные объекты от агрессивной толпы, либо от групп террористов, пиратов и т.п. с ограниченными возможностями использования огнестрельного оружия. В этих случаях в силовых ведомствах различных стран применяется различного рода нелетальное оружие, в котором используются физические, химические, оптические и прочие методы воздействия на человека. Одним из таких методов является воздействие с помощью мощного акустического шума в слышимом диапазоне излучения.In recent years, more and more situations have arisen when it becomes necessary to protect various objects from an aggressive crowd, or from groups of terrorists, pirates, etc. with limited use of firearms. In these cases, various non-lethal weapons are used in law enforcement agencies of various countries, which use physical, chemical, optical and other methods of influencing a person. One of these methods is exposure using powerful acoustic noise in the audible range of radiation.

В 2000 году для защиты кораблей от нападения террористов, пиратов, воинственных демонстрантов в США создано дальнодействующее акустическое устройство (LRAD - «Long Range Acoustic Device»). Это нелетальное оружие является устройством контроля толпы, и разработано American Technology Corporation. Для воздействия на людей используется сила звука. LRAD поражает людей мощным звуком в 150 децибел (дБ), для сравнения: шум двигателей реактивного самолета составляет около 120 дБ, шум в 130 дБ может повредить слуховой аппарат человека. В соответствии с характеристиками завода-изготовителя, оборудование весит 45 фунтов (20 кг) и может излучать звук в конусе 30° из устройства 33 дюймов (83 см) в диаметре. На максимальной громкости, она может излучать сигнал предупреждения о том, что это 146 дБ SPL (1000 W/m²) на 1 метр, уровня, который способен перманентно нанести ущерб слуху, и выше нормального человека до порога боли (120-140 дБ). Изменение предупреждающего сигнала на 300 метров составляет менее 90 дБ (http://ohrana.ru/articles/3710/).In 2000, a long-range acoustic device (LRAD - “Long Range Acoustic Device”) was created in the United States to protect ships from attacks by terrorists, pirates, and militant demonstrators. This non-lethal weapon is a crowd control device and was developed by American Technology Corporation. The power of sound is used to influence people. LRAD amazes people with a powerful sound of 150 decibels (dB), for comparison: the noise of a jet engine is about 120 dB, noise of 130 dB can damage a person’s hearing aid. According to the manufacturer’s specifications, the equipment weighs 45 pounds (20 kg) and can emit sound in a 30 ° cone from a device 33 inches (83 cm) in diameter. At maximum volume, it can emit a warning signal that it is 146 dB SPL (1000 W / m ² ) per 1 meter, a level that can permanently damage the hearing, and above a normal person to the threshold of pain (120-140 dB) . Changing the warning signal by 300 meters is less than 90 dB (http://ohrana.ru/articles/3710/).

В настоящее время в США, Германии, Великобритании разрабатывается ряд принципиально новых акустических источников нелетального воздействия, например, генераторы вихревых структур (Vortex-технологии).A number of fundamentally new acoustic sources of non-lethal effects, for example, vortex structure generators (Vortex technologies), are currently being developed in the USA, Germany, and Great Britain.

На авиашоу Airshow China 2014 в китайском городе Чжухай компания China North Industries Corporation (NORINCO) впервые показала свой боевой модуль Safeguard, который создан для антитеррористических и миротворческих задач и способен применять нелетальное и летальное вооружение. Модуль Safeguard отличается интегрированным лазерно-диодным ослепляющим прожектором и дальнодействующим акустическим устройством, способным временно дезориентировать сразу множество людей интенсивным направленным излучением, а также звуковыми волнами, вызывающими болевые ощущения.At the Airshow China 2014 airshow in the Chinese city of Zhuhai, China North Industries Corporation (NORINCO) first showed its Safeguard combat module, which was created for anti-terrorism and peacekeeping tasks and is capable of using non-lethal and lethal weapons. The Safeguard module features an integrated laser-diode blinding spotlight and a long-range acoustic device that can temporarily disorient many people at once with intense directional radiation, as well as sound waves that cause pain.

Общим недостатком, рассмотренных выше устройств звукового воздействия на человека является то, что они громоздки, монтируются на стационарных установках и не могут быть оперативно переброшены в локальную зону территории, где действует агрессивная толпа.A common drawback of the above-mentioned devices for sound exposure to humans is that they are bulky, mounted on stationary installations and cannot be promptly transferred to the local zone of the territory where an aggressive crowd is operating.

Для решения этой задачи предлагается создать портативный акустический боеприпас, который можно сбросить в зоне толпы, например, с какого-либо летательного аппарата (самолет, вертолет, беспилотник и пр.).To solve this problem, it is proposed to create a portable acoustic ammunition that can be dropped in the crowd area, for example, from any aircraft (airplane, helicopter, drone, etc.).

Техническое решение этой задачи, предложенное автором, заключается в том, что используются уже применяемые малогабаритные реактивные двигатели, например, от реактивных снарядов систем РСЗО. Необходимый уровень звукового давления создается путем установки на выходе реактивного двигателя специального сопла, например, имеющего форму сопла Лаваля. Установка такого сопла позволяет существенно увеличить скорость истекания газов, и, тем самым, создать необходимый уровень звукового давления. С целью исключения перемещения такого двигателя под действием струи газа, выходящей из сопла, используется попарное соединение таких двигателей. При этом двигатели устанавливаются соосно, выходными соплами в противоположенные стороны. Такая установка обеспечивает компенсацию реактивных сил, действующих на систему, и система остается на месте. Количество парных соединений двигателей в одной системе не ограничено. Они могут работать одновременно для создания более мощного шума, либо по очереди для увеличения времени шумового воздействия. Окончание работы такого акустического боеприпаса происходит при выгорании топлива в реактивном двигателе. Включается акустический боеприпас, например, при срабатывании высотомера, установленного на системе, который создает импульс, воспламеняющий горючее в двигателях, либо при контакте с поверхностью местности (используются обычные взрыватели боеприпасов).The technical solution to this problem, proposed by the author, consists in using the already used small-sized jet engines, for example, from rockets of MLRS systems. The necessary sound pressure level is created by installing a special nozzle at the jet engine outlet, for example, having the shape of a Laval nozzle. The installation of such a nozzle can significantly increase the rate of outflow of gases, and thereby create the necessary level of sound pressure. In order to exclude the movement of such an engine under the action of a gas jet exiting the nozzle, a pair connection of such engines is used. In this case, the engines are installed coaxially, with output nozzles in opposite directions. Such an installation provides compensation for the reactive forces acting on the system, and the system remains in place. The number of paired engine connections in one system is not limited. They can work simultaneously to create more powerful noise, or in turn to increase the time of noise exposure. The termination of such an acoustic munition occurs when the fuel burns out in a jet engine. Acoustic ammunition is switched on, for example, when an altimeter mounted on a system is triggered, which creates an impulse that ignites fuel in engines, or in contact with the terrain (conventional ammunition detonators are used).

Для проверки работоспособности акустического боеприпаса были проведены эксперименты. Сжатый воздух истекал с различными скоростями через различные сопла (максимальная скорость примерно 0,9 Маха).Experiments were conducted to test the performance of acoustic munitions. Compressed air flowed out at different speeds through various nozzles (maximum speed of approximately 0.9 Mach).

В экспериментах мощность акустического излучения от потока воздуха достигала высоких значений, а именно: 160 дБ на расстоянии 1 м и 155 дБ, и 147 дБ на расстояниях 2 и 3 метра от среза сопла соответственно. В тоже время отмечено, что с расстоянием наблюдается существенное затухание акустических колебаний.In experiments, the power of acoustic radiation from the air flow reached high values, namely: 160 dB at a distance of 1 m and 155 dB, and 147 dB at a distance of 2 and 3 meters from the nozzle exit, respectively. At the same time, it was noted that a significant attenuation of acoustic vibrations is observed with distance.

С целью повышения мощности акустического шума были проведены эксперименты, в которых на расстоянии 0,25 м от сопла устанавливались различные препятствия.In order to increase the power of acoustic noise, experiments were conducted in which various obstacles were installed at a distance of 0.25 m from the nozzle.

При этом максимальная мощность излучения составляла около 165 дБ, что на 5 дБ больше, чем при свободном истекании газа без препятствия.In this case, the maximum radiation power was about 165 dB, which is 5 dB more than with the free flow of gas without an obstacle.

Измерения мощности излучения на расстоянии 25 м от среза сопла и со сдвигом на 10 метров от оси истечения дали значение максимальной мощности - 128 дБ. А на расстоянии 7 м от среза сопла перпендикулярно оси истечения максимальная мощность составила - 140 дБ.Measurements of the radiation power at a distance of 25 m from the nozzle exit and with a shift of 10 meters from the discharge axis gave a maximum power value of 128 dB. And at a distance of 7 m from the nozzle exit perpendicular to the flow axis, the maximum power was 140 dB.

Приведенные результаты экспериментов показывают, что при вытекании сжатого воздуха из сопла со скоростью примерно 0,9 Маха в окружающем пространстве создается мощный акустический шум. Мощность акустического шума у среза сопла максимальна и при различных условиях истекания может превышать 165 дБ. Уровень шума с увеличением расстояния от среза сопла уменьшается. Так, на расстоянии примерно 25 метров в направлении оси истечения мощность шума составляет примерно 130 дБ. Расход воздуха в экспериментах составлял не более 1,5 кг/с.The above experimental results show that when compressed air flows out of the nozzle at a speed of approximately 0.9 Mach in the surrounding area, powerful acoustic noise is generated. The power of acoustic noise at the nozzle exit is maximum and, under various flow conditions, can exceed 165 dB. The noise level decreases with increasing distance from the nozzle exit. So, at a distance of about 25 meters in the direction of the flow axis, the noise power is about 130 dB. The air flow in the experiments was not more than 1.5 kg / s.

Как отмечено выше, уровень акустического шума в звуковом диапазоне мощностью более 130 дБ сопоставим с болевым порогом слуха, т.е. на экспериментальной установке были созданы условия для серьезного поражения органов человека на расстоянии более 25 метров от сопла.As noted above, the level of acoustic noise in the sound range with a power of more than 130 dB is comparable with the pain threshold of hearing, i.e. the experimental setup created the conditions for serious damage to human organs at a distance of more than 25 meters from the nozzle.

Увеличение мощности излучения и сокращение расхода воздуха (газа от продуктов сгорания в двигателе) можно за счет оптимизации параметров сопла (применение сопла Лаваля). На фиг. 1 приведена иллюстрация работы сопла Лаваля. По мере движения газа по соплу, его абсолютная температура Т и давление р снижаются, а скорость V возрастает. М - число Маха.An increase in radiation power and a reduction in air consumption (gas from combustion products in the engine) can be achieved by optimizing the parameters of the nozzle (using a Laval nozzle). In FIG. 1 illustrates the operation of the Laval nozzle. As the gas moves through the nozzle, its absolute temperature T and pressure p decrease, and the velocity V increases. M is the Mach number.

На основании проведенных исследований разработано техническое решение, представляющее собой акустический боеприпас. Схема построения такого боеприпаса приведена на рисунке фиг. 2.Based on the studies, a technical solution was developed, which is an acoustic munition. The construction scheme of such ammunition is shown in the figure of FIG. 2.

Фиг. 1. Схема сопла Лаваля: М - число Маха; р - давление в зоне сопла; Т - температура в зоне сопла; V - скорость истечения газа через сопло.FIG. 1. Scheme of the Laval nozzle: M - Mach number; p is the pressure in the zone of the nozzle; T is the temperature in the zone of the nozzle; V is the gas flow rate through the nozzle.

Фиг. 2. Схема построения акустического боеприпаса: 1 - корпус; 2 - реактивный твердотопливный двигатель; 3 - парашют; 4 - радиовзрыватель; 5 - электровоспламенитель; 6 - выходное сопло двигателя; 7 - зона центра тяжести корпуса с двигателями; 8 - проводное соединение радиовзрывателя с электровоспламенителем.FIG. 2. The scheme of construction of acoustic ammunition: 1 - body; 2 - solid-fuel jet engine; 3 - parachute; 4 - radio fuse; 5 - electric igniter; 6 - output nozzle of the engine; 7 - zone of the center of gravity of the housing with engines; 8 - wire connection of a radio fuse with an electric igniter.

Акустический боеприпас, состоит из корпуса 1, который имеет форму прямой трубы. Источник мощного акустического излучения представляет собой сборку, состоящую, как минимум, из одной пары одинаковых твердотопливных реактивных двигателей 2, установленных в этот корпус 1 соосно. К зоне центра тяжести корпуса (зона 7) прикреплены парашют 3 и радиовзрыватель 4. Парашют стабилизирует полет боеприпаса (удерживает в горизонтальном положении) при сбросе с летательного аппарата. Радиовзрыватель соединен, как минимум, с двумя электровоспламенителями 5, установленными в каждом твердотопливном реактивном двигателе 2 в зоне твердого топлива со стороны выходного сопла 6. Выходные сопла 6 реактивных двигателей 2 направлены в противоположенные стороны друг от друга, а приемопередающая антенна радиовзрывателя 4 направлена в противоположенную сторону от парашюта 3.Acoustic ammunition, consists of a housing 1, which has the shape of a straight pipe. The source of powerful acoustic radiation is an assembly consisting of at least one pair of identical solid fuel rocket engines 2 installed in this housing 1 coaxially. A parachute 3 and a radio fuse 4 are attached to the center of gravity zone of the hull (zone 7). The parachute stabilizes the flight of ammunition (holds it in a horizontal position) when dropped from an aircraft. The radio fuse is connected to at least two electric igniters 5 installed in each solid fuel jet engine 2 in the zone of solid fuel from the side of the output nozzle 6. The output nozzles 6 of the jet engines 2 are directed in opposite directions from each other, and the transceiver antenna of the radio fuse 4 is directed in the opposite direction side of the parachute 3.

Акустический боеприпас работает следующим образом. При приближении боеприпаса к поверхности местности на заданное расстояние (5-10 м) радиовзрыватель 4 срабатывает и по проводам 8 выдает электрический импульс на электровоспламенители 5 (например, ЭВ-32), которые воспламеняют твердое топливо (порох) в реактивных двигателях 2 в зоне выходных сопел 6. Поток продуктов горения твердого топлива под давлением будет выбрасываться через сопло в окружающую среду. Такой высокоскоростной поток газа будет сопровождаться возбуждением в окружающей среде акустического шума большой мощности. Этот шум будет создавать болевые ощущения людям, находящимся вблизи боеприпаса (на расстояниях более 25 метров). Из-за такого шумового воздействия толпа рассеется.Acoustic ammunition works as follows. When the ammunition approaches the surface of the area at a predetermined distance (5-10 m), the radio fuse 4 fires and sends an electric pulse through wires 8 to electric igniters 5 (for example, EV-32), which ignite solid fuel (gunpowder) in jet engines 2 in the exit zone nozzles 6. The flow of combustion products of solid fuel under pressure will be released through the nozzle into the environment. Such a high-speed gas flow will be accompanied by the generation of high-power acoustic noise in the environment. This noise will create pain for people in the vicinity of ammunition (at distances of more than 25 meters). Due to such noise exposure, the crowd will disperse.

Уровень акустического шума можно изменять за счет изменения скорости горения твердого топлива и за счет применения специальных сопел, например, сопел Лаваля. Время работы боеприпаса можно изменять путем добавления к сборке дополнительных двигателей, с последовательным их включением.The level of acoustic noise can be changed by changing the burning rate of solid fuel and by using special nozzles, for example, Laval nozzles. The ammunition operating time can be changed by adding additional engines to the assembly, with their sequential inclusion.

Таким образом, предлагаемый акустический боеприпас будет выполнять роль нелетального боеприпаса.Thus, the proposed acoustic munition will serve as a non-lethal munition.

Изложенные сведения о заявленном изобретении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию промышленной применимости.The stated information about the claimed invention, characterized in an independent claim, indicates the possibility of its implementation using the described in the application and known means and methods. Therefore, the claimed technical solution meets the condition of industrial applicability.

Claims

Acoustic munition, consisting of a casing in which a source of powerful acoustic radiation is installed, characterized in that the casing is in the form of a straight pipe, and the source of powerful acoustic radiation is an assembly consisting of at least one pair of identical solid propellant jet engines installed in this case, to the zone of center of gravity of which a parachute and a radio fuse are attached, which is connected to at least two electric igniters installed in each solid fuel reactive engine tor in the solid fuel from the outlet nozzle zone, wherein the outlet nozzles jet directed in the opposite directions from each other, and the transceiver antenna fuze is directed in the opposite direction from the chute.