RU2818376C1 - Generator of damaging electric pulses of electric shock weapons - Google Patents
Generator of damaging electric pulses of electric shock weapons Download PDFInfo
- Publication number
- RU2818376C1 RU2818376C1 RU2023132302A RU2023132302A RU2818376C1 RU 2818376 C1 RU2818376 C1 RU 2818376C1 RU 2023132302 A RU2023132302 A RU 2023132302A RU 2023132302 A RU2023132302 A RU 2023132302A RU 2818376 C1 RU2818376 C1 RU 2818376C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- turns
- voltage
- generator
- capacitor
- Prior art date
Links
- 230000000254 damaging effect Effects 0.000 title claims description 24
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 93
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 15
- 101100220066 Arabidopsis thaliana CDA4 gene Proteins 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 4
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 210000003050 axon Anatomy 0.000 description 3
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000004092 self-diagnosis Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001766 physiological effect Effects 0.000 description 1
- 230000004800 psychological effect Effects 0.000 description 1
- 230000000659 thermocoagulation Effects 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к контактному электрошоковому оружию (ЭШО) и дистанционному электрошоковому оружию (ДЭШО), конкретно к генераторам высоковольтных поражающих импульсов электрошокового оружия.The invention relates to contact electric shock weapons (ESW) and remote electroshock weapons (RESW), specifically to generators of high-voltage damaging pulses of electric shock weapons.
Уровень техникиState of the art
Первым аналогом заявляемого генератора выбран высоковольтный генератор ЭШО и ДЭШО по патенту [1] с предыонизацией канала основного токового разряда конденсатора высоковольтным слаботоковым импульсом разряда высоковольтного трансформатора. Генератор (фиг. 1 патента [1]) работает следующим образом. При включении инвертера питаемого от источника питания начинает заряжаться накопительный конденсатор. При достижении полного заряда конденсатора потенциал на нем оказывается равным напряжению зажигания газового разрядника, который зажигается и конденсатор разряжается через разрядник и последовательно с ним включенный второй конденсатор тока в первичную обмотку высоковольтного импульсного трансформатора. При прохождении импульса тока через конденсатор тока он заряжается. Во вторичной обмотке выходного высоковольтного импульсного трансформатора наводится ЭДС индукции при высоком потенциале. Между поражающими электродами генератора (они же боевые электроды ЭШО или ДЭШО) происходит воздушный пробой. При этом сопротивление ионизированного пробоем разрядного канала между поражающими электродами резко падает и заряженный конденсатор тока начинает разряжаться в ионизированный воздушный канал через обмотку трансформатора. Боевой разряд (разряд тока конденсатора тока) с поражающих электродов проходит через одежду нападающего, т.е. через воздушные промежутки, определяемые толщиной одежды цели (биологический объект, биоцель, правонарушитель).The first analogue of the proposed generator is the high-voltage generator EShO and DEShO according to the patent [1] with preionization of the channel of the main current discharge of the capacitor with a high-voltage low-current pulse of the discharge of a high-voltage transformer. The generator (Fig. 1 of the patent [1]) works as follows. When you turn on the inverter powered from the power source, the storage capacitor begins to charge. When the capacitor is fully charged, the potential on it turns out to be equal to the ignition voltage of the gas spark gap, which is ignited and the capacitor is discharged through the spark gap and a second current capacitor connected in series with it into the primary winding of the high-voltage pulse transformer. When a current pulse passes through a current capacitor, it is charged. In the secondary winding of the output high-voltage pulse transformer, an induced emf is induced at a high potential. An air breakdown occurs between the striking electrodes of the generator (also known as combat electrodes EShO or DESHO). In this case, the resistance of the discharge channel ionized by the breakdown between the striking electrodes drops sharply and the charged current capacitor begins to discharge into the ionized air channel through the transformer winding. The combat discharge (current capacitor discharge) from the striking electrodes passes through the attacker’s clothing, i.e. through air gaps determined by the thickness of the target’s clothing (biological object, bio-target, offender).
В отличие от уже ставших классическими схем генераторов поражающих электроимпульсов с предыонизацией (Shaped Pulse), созданных в Taser International, Inc. (США), ведущей в мире компанией по разработке и производству ДЭШО [2], генератор-аналог не содержит дорогостоящих и увеличивающих габариты генератора (для применения в компактных ЭШО и ДЭШО) защитных разрядников Gap 2 Gap 3 (фиг. 24 и фиг. 25 патента [2]), без которых поражающее действие генератора на цель невозможна в случае непосредственного контакта поражающих электродов ЭШО или зондов токопроводов ДЭШО с эпидермисом цели. В генераторе аналоге в отличие от генератора по патенту [2] до срабатывания разрядника зарядного тока от инвертера на поражающих электродах нет, соответственно и нет возможности утечки зарядного тока инвертера через эпидермис цели (фактически закорачивание выходного тока инвертера). Собственный же ток инвертера частотой 30-80 кГц и с напряжением 600-3000 В не обладает поражающим биоцель физиологическим действием кроме термических микроожогов (болезненность фактически как у медицинских аппаратов термокоагуляции). Отсутствие защитных разрядников и крайняя простота электросхемы аналога с минимальным количеством электронных компонентов по сравнению с схемами типа патента [2] является достоинством аналога.Unlike the already classic schemes of generators of damaging electrical pulses with preionization (Shaped Pulse), created at Taser International, Inc. (USA), the world's leading company in the development and production of DESHO [2], the analogue generator does not contain expensive protective arresters Gap 2 Gap 3 that increase the size of the generator (for use in compact ESHOs and DESHOs) (Fig. 24 and Fig. 25 patent [2]), without which the damaging effect of the generator on the target is impossible in the event of direct contact of the striking electrodes of the EShO or the probes of the current conductors of the DEShO with the epidermis of the target. In an analogue generator, unlike the generator according to the patent [2] before the charging current discharger is triggered from the inverter on the striking electrodes, there is no possibility of leakage of the inverter charging current through the epidermis of the target (actually short-circuiting the output current of the inverter). The inverter’s own current with a frequency of 30-80 kHz and a voltage of 600-3000 V does not have a physiological effect that affects the biological target except for thermal microburns (the pain is actually similar to that of medical thermocoagulation devices). The absence of protective arresters and the extreme simplicity of the analog circuit with a minimum number of electronic components compared to patent-type circuits [2] is an advantage of the analogue.
В другом варианте исполнения схемы генератора аналога (фиг. 2 патента [1]) он работает следующим образом. При включении инвертера питаемого от источника питания начинает заряжаться накопительный конденсатор. При достижении полного заряда конденсатора потенциал на нем оказывается равным напряжению зажигания газового разрядника, который зажигается и конденсатор разряжается через разрядник и последовательно с ним включенный второй конденсатор тока в первичную обмотку выходного высоковольтного импульсного трансформатора. При прохождении импульса тока через конденсатор тока он заряжается. Во вторичной обмотке высоковольтного импульсного трансформатора наводится ЭДС индукции при высоком потенциале. Диод 11 включен обратно полярно полярности импульса вторичной обмотки трансформатора, поэтому шунтирования тока высоковольтного импульса на диод 11 не происходит. Между поражающими электродами происходит воздушный пробой. При этом сопротивление ионизированного пробоем разрядного канала между поражающими электродами резко падает и конденсатор тока начинает разряжаться в ионизированный воздушный канал через диод 11. При этом ток разряда конденсатора тока проходит в ионизированный канал практически только через диод 11 с низким прямым сопротивлением, так как его параллельному прохождению через обмотку 8 препятствует ее значительное активное и реактивное сопротивление. В таком исполнении визуальный и звуковой эффект разряда между поражающими электродами максимальный, то есть максимально и хорошо известное психологическое действие (снижение агрессивности) ЭШО или ДЭШО на правонарушителя при "демонстрации разряда" правонарушителю до непосредственного применения ЭШО или ДЭШО по цели.In another embodiment of the analogue generator circuit (Fig. 2 of the patent [1]), it works as follows. When you turn on the inverter powered from the power source, the storage capacitor begins to charge. When the capacitor is fully charged, the potential on it turns out to be equal to the ignition voltage of the gas spark gap, which is ignited and the capacitor is discharged through the spark gap and a second current capacitor connected in series with it into the primary winding of the output high-voltage pulse transformer. When a current pulse passes through a current capacitor, it is charged. In the secondary winding of a high-voltage pulse transformer, an induced emf is induced at a high potential. Diode 11 is connected in the opposite direction to the polarity of the pulse of the secondary winding of the transformer, so shunting the high-voltage pulse current to diode 11 does not occur. An air breakdown occurs between the striking electrodes. In this case, the resistance of the discharge channel ionized by the breakdown between the striking electrodes drops sharply and the current capacitor begins to discharge into the ionized air channel through diode 11. In this case, the discharge current of the current capacitor passes into the ionized channel almost only through diode 11 with low forward resistance, since its parallel passage through winding 8 is prevented by its significant active and reactive resistance. In this design, the visual and sound effect of the discharge between the striking electrodes is maximum, that is, the maximum and well-known psychological effect (reduction of aggressiveness) of the EShO or DESH on the offender when “demonstrating the discharge” to the offender before the direct use of the EShO or DESH on the target.
Недостаток аналога заключается в возможности пробоя токового конденсатора поз.6 (фиг. 1 и фиг. 2 патента [1]) при некоторых условиях применения ЭШО или ДЭШО с соответственным отказом работы ЭШО или ДЭШО и недостаточная длина пробоя воздушного электроискрового разряда генератора. Механизм этих недостатков подробно раскрыт в описании к патенту [3].The disadvantage of the analogue is the possibility of breakdown of the current capacitor pos. 6 (Fig. 1 and Fig. 2 of the patent [1]) under certain conditions of use of the EShO or DESHO with a corresponding failure of the EShO or DESHO and the insufficient length of the breakdown of the air electric spark discharge of the generator. The mechanism of these shortcomings is disclosed in detail in the description of the patent [3].
Другим и меньшим аналогом заявляемого генератора может служить также высоковольтный генератор ЭШО и ДЭШО по патенту [3]. В такой схеме генератора устранены недостатки первого аналога (возможность пробоя токового конденсатора и недостаточная длина пробоя воздушного электроискрового разряда генератора), но при этом вновь введен защитный разрядник, так как работа ЭШО или ДЭШО с таким генератором в случае непосредственного контакта поражающих электродов ЭШО или зондов токопроводов ДЭШО с эпидермисом цели невозможна.Another and smaller analogue of the proposed generator can also be the high-voltage generator EShO and DEShO according to the patent [3]. In this generator circuit, the disadvantages of the first analogue are eliminated (the possibility of breakdown of the current capacitor and the insufficient breakdown length of the air electric spark discharge of the generator), but at the same time a protective spark gap is reintroduced, since the operation of an EShO or DEShO with such a generator in the case of direct contact of the striking electrodes of the EShO or current conductor probes DESHO with the epidermis of the target is impossible.
Основным недостатком генераторов с предыонизацией как классических, так и описанных как аналоги является непосредственная гальваническая связь вторичной высоковольтной обмотки высоковольтного импульсного трансформатора с вторичной обмоткой повышающего трансформатора (или дросселя "flyback converter") инвертера. При этом высоковольтная составляющая работы высоковольтного импульсного трансформатора через емкостную связь между вторичной и первичной обмоткой трансформатора или дросселя инвертора попадает в низковольтную часть электронной схемы ЭШО или ДЭШО в том числе и на источник электропитания ЭШО или ДЭШО и на все дополнительные электронные системы в составе ЭШО или ДЭШО, наводя в них многочисленные сигналы электромагнитных и электростатических помех. При этом современные ЭШО, но, главное, ДЭШО, которые в настоящее время вообще вытесняют ЭШО из пользования, используют сложнейшие электронные схемы на микроконтроллерах с многочисленными узлами самодиагностики, учета количества типа выстрелов, индикации состояния ДЭШО с экранами отображения информации, системы видеофиксации применения оружия, определения местоположения применения по GPS и иные системы типа дальномеров и датчиков безопасного допустимого тока пропускаемого в цель. Такие дополнительные системы и устройства в составе ДЭШО с непременными генераторами поражающего напряжения с предыонизацией под влиянием ведущего в мире разработчика ДЭШО компании "Axon Enterprise, Inc." (правопреемника "Taser International, Inc.") стали непременным условием проведения всех международных тендеров на поставки ДЭШО правоохранительным органам.The main disadvantage of generators with preionization, both classic and those described as analogues, is the direct galvanic connection of the secondary high-voltage winding of the high-voltage pulse transformer with the secondary winding of the step-up transformer (or flyback converter choke) of the inverter. In this case, the high-voltage component of the operation of the high-voltage pulse transformer, through a capacitive coupling between the secondary and primary windings of the transformer or inverter choke, enters the low-voltage part of the electronic circuit of the EShO or DESH, including the power supply source of the EShO or DESH and all additional electronic systems as part of the EShO or DESH , inducing numerous signals of electromagnetic and electrostatic interference into them. At the same time, modern EShOs, but, most importantly, DEShOs, which are now generally displacing EShOs from use, use highly complex electronic circuits on microcontrollers with numerous self-diagnosis units, recording the number of types of shots, indicating the status of EShOs with information display screens, video recording systems for the use of weapons, determining the location of the application using GPS and other systems such as range finders and sensors of the safe permissible current passed into the target. Such additional systems and devices as part of the DESW with the indispensable generators of damaging voltage with preionization under the influence of the world's leading developer of the DESHO company "Axon Enterprise, Inc." (successor of Taser International, Inc.) have become an indispensable condition for holding all international tenders for the supply of DASH to law enforcement agencies.
Все модели ДЭШО компании "Axon Enterprise, Inc." для правоохранительных органов и профессиональной охраны, выпущенные после 2011 г., разработаны на полностью цифровой платформе. По опыту отечественного конструирования и производству ДЭШО известно о чрезвычайной сложности создания надежно работающих и безотказно действующих при эксплуатации указанных систем при исполнении генераторов поражающего напряжения с предыонизацией и прежде всего при отсутствии возможности применения современных зарубежных помехозащищенных электронных компонентов схем как в связи с их дороговизной (т.е. несоразмерной конечной стоимостью ДЭШО для потребителей РФ), так и полным их отсутствием на рынке РФ в условиях международных санкций. По указанным причинам в настоящее время все ДЭШО производства компаний РФ отличаются от ДЭШО компании Axon Enterprise, Inc. крайне бедным набором дополнительных систем и устройств в составе ДЭШО уже не соответствующим мировым стандартам набора таких систем в ДЭШО.All DESH models from Axon Enterprise, Inc. for law enforcement and professional security, released after 2011, are developed on a completely digital platform. Based on the experience of domestic design and production of DSHOs, it is known that it is extremely difficult to create reliably operating and trouble-free operation of these systems when using damaging voltage generators with preionization and, above all, in the absence of the possibility of using modern foreign noise-protected electronic circuit components due to their high cost (i.e. i.e. the disproportionate final cost of DES for consumers in the Russian Federation), as well as their complete absence on the Russian market under the conditions of international sanctions. For these reasons, currently all DASH produced by Russian companies differ from the DASH of Axon Enterprise, Inc. the extremely poor set of additional systems and devices as part of the DESHO no longer corresponds to international standards for the set of such systems in the DESHO.
Прототипа заявляемого генератора патентным и информационным поиском не обнаружено.No prototype of the proposed generator was found by patent and information searches.
Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention
Техническая проблема заключается в необходимости создания генератора поражающих электроимпульсов ЭШО и ДЭШО с предыонизацией с большой длиной воздушного электроискрового пробоя, с повышенным напряжением амплитуды поражающих импульсов на нагрузке, с гальванической развязкой выходной вторичной обмотки высоковольтного импульсного трансформатора от обмотки трансформатора или дросселя инвертера для уменьшения прохождения в низковольтную часть электронной схемы ЭШО или ДЭШО высоковольтной составляющей работы высоковольтного импульсного трансформатора с соответственным уменьшением электромагнитных и электростатических помех на узлах систем индикации состояния оружия до и во время применения, самодиагностики, отображения информации, видеофиксации, GPS и иных дополнительных электронных системах оружия.The technical problem lies in the need to create a generator of damaging electric pulses EShO and DEShO with preionization with a large length of air electric spark breakdown, with an increased voltage of the amplitude of the damaging pulses on the load, with galvanic isolation of the output secondary winding of the high-voltage pulse transformer from the winding of the transformer or inverter choke to reduce the passage into the low-voltage part of the electronic circuit of the EShO or DEShO of the high-voltage component of the operation of a high-voltage pulse transformer with a corresponding reduction of electromagnetic and electrostatic interference at the nodes of weapon status indication systems before and during use, self-diagnosis, information display, video recording, GPS and other additional electronic weapon systems.
Технический результат заключается в создании генератора поражающих электроимпульсов электрошокового оружия, содержащего источник питания постоянного напряжения 1,5…30 В, преобразователь постоянного напряжения источника питания в постоянное напряжение 500…6000 В, первый конденсатор, подключенный к выводам преобразователя параллельно и включенный в цепь из высоковольтного коммутирующего устройства, выполненного преимущественно в виде воздушного или газового разрядника или твердотельного полупроводникового ключа и первичной (низковольтной) обмотки высоковольтного импульсного трансформатора, при этом вторичная (высоковольтная) обмотка трансформатора состоит из двух частей с одной частью с большим числом витков и другой частью с малым числом витков, соединенных вместе и имеющих отвод от их соединения, выходной конец обмотки с малым числом витков соединен с одним выводом диода, второй вывод которого соединен с первым выходным электродом генератора и с одной обкладкой второго конденсатора, вторая обкладка которого соединена с отводом обмоток, выходной конец обмотки с большим числом витков представляет собой второй выходной электрод генератора.The technical result consists in creating a generator of damaging electric pulses of an electric shock weapon, containing a DC power source of 1.5...30 V, a DC voltage converter of the power source to a DC voltage of 500...6000 V, a first capacitor connected to the terminals of the converter in parallel and connected in a circuit from a high voltage a switching device made primarily in the form of an air or gas discharger or a solid-state semiconductor switch and the primary (low-voltage) winding of a high-voltage pulse transformer, while the secondary (high-voltage) winding of the transformer consists of two parts with one part with a large number of turns and the other part with a small number turns connected together and having a tap from their connection, the output end of the winding with a small number of turns is connected to one terminal of the diode, the second terminal of which is connected to the first output electrode of the generator and to one plate of the second capacitor, the second plate of which is connected to the tap of the windings, the output end winding with a large number of turns represents the second output electrode of the generator.
Дополнительная особенность заключается в том, что диод представляет собой диодную сборку.An additional feature is that the diode is a diode assembly.
Дополнительная особенность заключается в том, что обмотка с малым числом витков намотана проводом с большим сечением, чем сечение провода обмотки с большим числом витков.An additional feature is that the winding with a small number of turns is wound with a wire with a larger cross-section than the wire cross-section of the winding with a large number of turns.
Дополнительная особенность заключается в том, что обмотка с малым числом витков сфазирована с первичной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора.An additional feature is that the winding with a small number of turns is phased with the primary winding of the high-voltage pulse transformer.
Технический результат заключается в создании генератора поражающих электроимпульсов электрошокового оружия, содержащего источник питания постоянного напряжения 1,5…30 В, преобразователь постоянного напряжения источника питания в постоянное напряжение 500…6000 В, первый конденсатор, подключенный к выводам преобразователя параллельно и включенный в цепь из высоковольтного коммутирующего устройства, выполненного преимущественно в виде воздушного или газового разрядника или твердотельного полупроводникового ключа и первичной (низковольтной) обмотки высоковольтного импульсного трансформатора, при этом вторичная (высоковольтная) обмотка трансформатора состоит из трех частей с двумя частями с большим числом витков и одной частью с малым числом витков, размещенной между двумя частями с большим числом витков, первый конец обмотки с малым числом витков соединен с одним концом первой обмотки с большим числом витков и имеет отвод, второй конец первой обмотки с большим числом витков представляет собой один выходной электрод генератора, отвод соединен с первой обкладкой второго конденсатора вторая обкладка которого соединена с первым концом второй обмотки с большим числом витков, второй конец которой представляет собой второй выходной электрод генератора, второй конец обмотки с малым числом витков соединен с одним выводом диода, второй вывод которого соединен с местом соединения второй обкладки второго конденсатора с первым концом второй обмотки с большим числом витков.The technical result consists in creating a generator of damaging electric pulses of an electric shock weapon, containing a DC power source of 1.5...30 V, a DC voltage converter of the power source to a DC voltage of 500...6000 V, a first capacitor connected to the terminals of the converter in parallel and connected in a circuit from a high voltage a switching device made primarily in the form of an air or gas discharger or a solid-state semiconductor switch and the primary (low-voltage) winding of a high-voltage pulse transformer, while the secondary (high-voltage) winding of the transformer consists of three parts with two parts with a large number of turns and one part with a small number turns placed between two parts with a large number of turns, the first end of the winding with a small number of turns is connected to one end of the first winding with a large number of turns and has a tap, the second end of the first winding with a large number of turns represents one output electrode of the generator, the tap is connected to the first plate of the second capacitor, the second plate of which is connected to the first end of the second winding with a large number of turns, the second end of which is the second output electrode of the generator, the second end of the winding with a small number of turns is connected to one terminal of the diode, the second terminal of which is connected to the junction of the second plate a second capacitor with the first end of a second winding having a higher number of turns.
Дополнительная особенность заключается в том, что диод представляет собой диодную сборку.An additional feature is that the diode is a diode assembly.
Дополнительная особенность заключается в том, что обмотка с малым числом витков намотана проводом с большим сечением, чем сечение провода обмоток с большим числом витков.An additional feature is that the winding with a small number of turns is wound with a wire with a larger cross-section than the wire cross-section of the windings with a large number of turns.
Дополнительная особенность заключается в том, что обмотка с малым числом витков сфазирована с первичной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора.An additional feature is that the winding with a small number of turns is phased with the primary winding of the high-voltage pulse transformer.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Фиг. 1. Схема генератора с одной обмоткой с большим числом витков.Fig. 1. Generator circuit with one winding with a large number of turns.
Фиг. 2. Схема генератора с двумя обмотками с большим числом витков.Fig. 2. Generator circuit with two windings with a large number of turns.
Фиг. 3. Осциллограмма поражающего импульса генератора.Fig. 3. Oscillogram of the striking pulse of the generator.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Фиг. 1. Генератор работает следующим образом. При включении выключателя 1 преобразователь 2 с выходным постоянным напряжением, питаемый от батареи 3, начинает заряжать накопительный конденсатор 4. При достижении полного заряда конденсатора 4 потенциал на нем оказывается равным напряжению пробоя разрядника 5, который срабатывает («зажигается»), при этом конденсатор 4 разряжается через разрядник 5 в первичную (низковольтную) обмотку 6 высоковольтного импульсного трансформатора. В ином воплощении разрядник 5 может быть заменен на коммутирующее устройство иного типа, например, высоковольтный транзистор или тиристор, например, управляемый отдельным задающим генератором. На описанный ниже принцип работы генератора такая замена не влияет.Fig. 1. The generator works as follows. When switch 1 is turned on, converter 2 with a constant output voltage, powered by battery 3, begins to charge storage capacitor 4. When capacitor 4 is fully charged, the potential on it turns out to be equal to the breakdown voltage of spark gap 5, which is activated (“lights up”), and capacitor 4 is discharged through spark gap 5 into the primary (low-voltage) winding 6 of the high-voltage pulse transformer. In another embodiment, the spark gap 5 can be replaced with a switching device of a different type, for example, a high-voltage transistor or thyristor, for example, controlled by a separate master oscillator. This replacement does not affect the principle of operation of the generator described below.
Во вторичной (высоковольтной) обмотке трансформатора, состоящей из соединенных вместе обмотки 7 с малым числом витков и обмотке 8 с большим числом витков намотанных в одном направлении, наводится ЭДС индукции с высоком потенциалом. При этом импульс тока обмотки 7, выполненной из проволоки большего сечения, чем проволока обмотки 8, через высоковольтный диод 9 (или высоковольтную диодную сборку) заряжает токовый конденсатор 10. Фактически же конденсатор 10 в воплощении генератора с пороговым устройством в виде газового разрядника может заряжаться не единственным импульсом, а несколькими затухающими близкими к синусоиде импульсами возникающими за счет колебательного контура из конденсатора 4 и индуктивности обмотки 6 и выпрямляемых диодом 9. При этом составляющие высоковольтного импульса обмотки 8 через обмотку 7, через конденсатор 10 и диод 9 проходят к выходным электродам 11 генератора, между которыми происходит высоковольтный воздушный искровой пробой с ионизацией искрового канала, носители заряда которого рекомбинируют за время гораздо большее, чем время собственной длительности импульса. При достижении достаточного количества носителей зарядов в искровом канале заряженный конденсатор 10 начинает разряжаться в искровой канал, увеличивая длительность импульса приобретающего типичную форму поражающих импульсов ЭШО и ДЭШО с предыонизацией [4]. Здесь описан приблизительный процесс работы генератора. В реальности процессы вырабатывания предлагаемой схемой высоковольтных поражающих импульсов с предыонизацией значительно сложнее. Для штатной зарядки конденсатора 10 обмотка с малым числом витков (и соответственно обмотка с большим числом витков) должны быть сфазированы с первичной обмоткой 6 высоковольтного импульсного трансформатора. После разряда конденсатора 4 и погасании разрядника 5, процесс повторяется и генератор вырабатывает следующие высоковольтные поражающие импульсы с предыонизацией.In the secondary (high-voltage) winding of the transformer, consisting of winding 7 with a small number of turns connected together and winding 8 with a large number of turns wound in one direction, an induced emf with a high potential is induced. In this case, the current pulse of winding 7, made of wire of a larger cross-section than the wire of winding 8, charges the current capacitor 10 through a high-voltage diode 9 (or a high-voltage diode assembly). In fact, the capacitor 10 in the embodiment of a generator with a threshold device in the form of a gas discharger may not be charged a single pulse, but several damped pulses close to a sine wave arising from the oscillatory circuit from capacitor 4 and the inductance of winding 6 and rectified by diode 9. In this case, the components of the high-voltage pulse of winding 8 pass through winding 7, through capacitor 10 and diode 9 to the output electrodes 11 of the generator , between which a high-voltage air spark breakdown occurs with ionization of the spark channel, the charge carriers of which recombine over a time much longer than the time of the pulse’s own duration. When a sufficient number of charge carriers in the spark channel is reached, the charged capacitor 10 begins to discharge into the spark channel, increasing the duration of the pulse, which takes on the typical form of striking pulses of EShO and DEShO with preionization [4]. The approximate operating process of the generator is described here. In reality, the processes of generating high-voltage damaging pulses with preionization by the proposed circuit are much more complicated. For normal charging of capacitor 10, a winding with a small number of turns (and, accordingly, a winding with a large number of turns) must be phased with the primary winding 6 of a high-voltage pulse transformer. After the discharge of capacitor 4 and the extinguishing of spark gap 5, the process is repeated and the generator produces the following high-voltage damaging pulses with preionization.
Фиг. 2. Генератор работает следующим образом. При включении выключателя 1 преобразователь 2 с выходным постоянным напряжением, питаемый от батареи 3, начинает заряжать накопительный конденсатор 4. При достижении полного заряда конденсатора 4 потенциал на нем оказывается равным напряжению пробоя разрядника 5, который срабатывает («зажигается»), при этом конденсатор 4 разряжается через разрядник 5 в первичную (низковольтную) обмотку 6 высоковольтного импульсного трансформатора. В ином воплощении разрядник 5 может быть заменен на коммутирующее устройство иного типа, например, высоковольтный транзистор или тиристор, например, управляемый отдельным задающим генератором.Fig. 2. The generator works as follows. When switch 1 is turned on, converter 2 with a constant output voltage, powered by battery 3, begins to charge storage capacitor 4. When capacitor 4 is fully charged, the potential on it turns out to be equal to the breakdown voltage of spark gap 5, which is activated (“lights up”), and capacitor 4 is discharged through spark gap 5 into the primary (low-voltage) winding 6 of the high-voltage pulse transformer. In another embodiment, the spark gap 5 can be replaced with a switching device of a different type, for example, a high-voltage transistor or thyristor, for example, controlled by a separate master oscillator.
Во вторичной (высоковольтной) обмотке трансформатора, состоящей из соединенных вместе обмотки 12 с малым числом витков и двумя обмотками 13 и 14 с одинаковым и большим числом витков, намотанных в одном направлении наводится ЭДС индукции с высоком потенциалом. При этом импульс тока обмотки 12 выполненной из проволоки большего сечения чем проволока обмоток 13 и 14 через высоковольтный диод 9 (или высоковольтную диодную сборку) заряжает токовый конденсатор 10. При этом составляющие высоковольтного импульса обмоток 13 и 14 через обмотку 12, через конденсатор 10 и диод 9 проходят к выходным электродам 11 генератора, между которыми происходит высоковольтный воздушный искровой пробой с ионизацией искрового канала, носители заряда которого рекомбинируют за время гораздо большее чем время собственной длительности импульса. При достижении достаточного количества носителей зарядов в искровом канале заряженный конденсатор 10 начинает разряжаться в искровой канал, увеличивая длительность импульса приобретающего типичную форму импульсов ЭШО и ДЭШО с предыонизацией [4]. Здесь описан приблизительный процесс работы генератора. В реальности процессы вырабатывания предлагаемой схемой высоковольтных поражающих импульсов с предыонизацией значительно сложнее. Для штатной зарядки конденсатора 10 обмотка с малым числом витков (и соответственно обмотки с большим числом витков) должны быть сфазированы с первичной обмоткой 6 высоковольтного импульсного трансформатора. После разряда конденсатора 4 и погасании разрядника 5, процесс повторяется и генератор вырабатывает следующие высоковольтные поражающие импульсы с предыонизацией.In the secondary (high-voltage) winding of the transformer, consisting of windings 12 connected together with a small number of turns and two windings 13 and 14 with the same and a large number of turns wound in the same direction, an induced emf with a high potential is induced. In this case, the current pulse of winding 12, made of wire of a larger cross-section than the wire of windings 13 and 14, through high-voltage diode 9 (or high-voltage diode assembly) charges the current capacitor 10. In this case, the components of the high-voltage pulse of windings 13 and 14 through winding 12, through capacitor 10 and diode 9 pass to the output electrodes 11 of the generator, between which a high-voltage air spark breakdown occurs with ionization of the spark channel, the charge carriers of which recombine over a time much longer than the time of the pulse’s own duration. When a sufficient number of charge carriers in the spark channel is reached, the charged capacitor 10 begins to discharge into the spark channel, increasing the duration of the pulse, which takes on the typical shape of EShO and DEShO pulses with preionization [4]. The approximate operating process of the generator is described here. In reality, the processes of generating high-voltage damaging pulses with preionization by the proposed circuit are much more complicated. For normal charging of capacitor 10, a winding with a small number of turns (and, accordingly, windings with a large number of turns) must be phased with the primary winding 6 of a high-voltage pulse transformer. After the discharge of capacitor 4 and the extinguishing of spark gap 5, the process is repeated and the generator produces the following high-voltage damaging pulses with preionization.
Предлагаемые генераторы имеют возможность получения амплитуды токового импульса на нагрузке значительно превышающей напряжение «зажигания» разрядника в аналоге по патенту [3] уже превосходящего по этим параметрам аналог по патенту [1]. Такая возможность, а также регулирование необходимой длительности импульса достигается изменением параметров обмотки с малым числом витков (обмотки 7 или 12), и емкостей конденсаторов 4 и 10. Например, увеличение числа витков обмотки с малым числом витков увеличивает и возможное зарядное напряжение конденсатора 10 и соответственное увеличение амплитуды токового импульса на нагрузке (биоцели), а значит и эффективность воздействия ЭШО или ДЭШО. При этом длина пробиваемого электроискровым разрядом предлагаемых генераторов воздушного промежутка, а значит, возможность пробоя поражающими электроимпульсами толстой одежды цели не уступает как классическим схемам по патенту [2], так и аналогу по патенту [3].The proposed generators have the ability to obtain a current pulse amplitude at a load that is significantly higher than the “ignition” voltage of the spark gap in the analogue according to the patent [3], which is already superior in these parameters to the analogue according to the patent [1]. This possibility, as well as regulation of the required pulse duration, is achieved by changing the parameters of a winding with a small number of turns (windings 7 or 12), and the capacitances of capacitors 4 and 10. For example, increasing the number of turns of a winding with a small number of turns increases the possible charging voltage of capacitor 10 and the corresponding an increase in the amplitude of the current pulse on the load (biotarget), and hence the effectiveness of the impact of the EShO or DEShO. At the same time, the length of the air gap penetrated by the electric spark discharge of the proposed generators, and therefore the possibility of breakdown of thick clothing of the target by damaging electric pulses, is not inferior to both the classical schemes according to the patent [2] and the analogue according to the patent [3].
Фиг. 3. Форма, длительность, и амплитуда импульса предлагаемых генераторов на стандартной проверочной нагрузке в 1 кОм для генераторов поражающего электротока для ЭШО и ДЭШО не отличаются от таковых же импульсов генераторов с предыонизацией аналога и прототипа.Fig. 3. The shape, duration, and amplitude of the pulse of the proposed generators at a standard test load of 1 kOhm for damaging electric current generators for EShO and DEShO do not differ from the same pulses of generators with preionization of the analogue and prototype.
Главное преимущество предлагаемых генераторов перед классическими схемами генераторов ЭШО и ДЭШО с предыонизацией и приведенными аналогами это отсутствие гальванической связи между высоковольтными выводами катушки высоковольтного импульсного трансформатора и выводами инвертера. При такой схемотехнике высоковольтная составляющая импульсов не проникает непосредственно на выходную обмотку трансформатора (или дросселя) инвертера и далее за счет емкостной связи между обмотками на всю низковольтную часть схемы инвертера (в частности микроконтроллер-задающий генератор) и по питанию на все дополнительные системы и устройства в составе ЭШО и ДЭШО питаемые от общего источника электропитания ЭШО и ДЭШО. Отсутствие указанной гальванической связи уменьшает помехи, наводимые в ДЭШО при работе генератора до приемлемых для безотказной работы микроконтроллеров инвертера и дополнительные системы и устройства в составе ЭШО и ДЭШО. При этом уровень помех генератора по фиг. 2 менее чем у генератора по фиг. 1, хотя технология намотки вторичной обмотки несколько сложнее. Уменьшение уровня помех у генератора по фиг. 2 наиболее вероятным образом связано со сбалансированностью двух обмоток с большим числом витков по отношению к обмотке с малым числом витков. Указанная гальваническая развязка в предлагаемых генераторах улучшает также возможности конструирования и производства малогабаритных ЭШО и ДЭШО, поскольку вероятность электропробоев по корпусу на пользователя (неплотностей, отверстий под органы управления, непроливы и пористость термопластов материала корпуса) от электроэлементов схемы генератора уменьшатся. У заявляемой схемы падение характеристик при передаче импульса (т.е. эффективной мощности) по проводам на дистанции выстрела существующих средств доставки (10 м) несущественно для практического использования (4,4% падения мощности). Падение же характеристик импульса (амплитуда и длительность импульса) в известных схемах предыонизации доходит до 30-40%. Таким образом, предлагаемый генератор является перспективной для использования в ДЭШО.The main advantage of the proposed generators over the classical circuits of EShO and DEShO generators with preionization and the above analogs is the absence of galvanic connection between the high-voltage terminals of the high-voltage pulse transformer coil and the inverter terminals. With this circuit design, the high-voltage component of the pulses does not penetrate directly to the output winding of the transformer (or inductor) of the inverter and then, due to capacitive coupling between the windings, to the entire low-voltage part of the inverter circuit (in particular the microcontroller-master oscillator) and through the power supply to all additional systems and devices in consisting of EShO and DESH powered from a common power source of EShO and DESH. The absence of the specified galvanic connection reduces the interference induced in the EShO during generator operation to levels acceptable for trouble-free operation of the inverter microcontrollers and additional systems and devices as part of the EShO and ASH. In this case, the noise level of the generator in Fig. 2 is less than that of the generator in FIG. 1, although the technology for winding the secondary winding is somewhat more complicated. Reducing the noise level of the generator in Fig. 2 is most likely due to the balance of two windings with a large number of turns in relation to a winding with a small number of turns. The specified galvanic isolation in the proposed generators also improves the possibilities of designing and manufacturing small-sized EShO and DEShO, since the likelihood of electrical breakdowns in the body for the user (leaks, holes for controls, non-spills and porosity of thermoplastics of the body material) from the electrical elements of the generator circuit will decrease. For the proposed scheme, the drop in characteristics when transmitting an impulse (i.e., effective power) through wires at the firing distance of existing delivery vehicles (10 m) is not significant for practical use (4.4% drop in power). The drop in pulse characteristics (pulse amplitude and duration) in known preionization schemes reaches 30-40%. Thus, the proposed generator is promising for use in DES.
Список цитированных источников:List of cited sources:
1. Патент РФ № 2 619 061.1. RF Patent No. 2 619 061.
2. Патент US № 6 999 295.2. US Patent No. 6,999,295.
3. Патент РФ № 2 690 432.3. RF Patent No. 2 690 432.
4. Ладягин Ю.О. "Дистанционное электрошоковое оружие " М.: Издательство фонда Сталинград, 2017, стр. 392-393.4. Ladyagin Yu.O. "Remote electroshock weapon" M.: Stalingrad Foundation Publishing House, 2017, pp. 392-393.
Claims (8)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2818376C1 true RU2818376C1 (en) | 2024-05-02 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB879314A (en) * | 1960-05-09 | 1961-10-11 | Smith Res And Dev Company Inc | Improvements in electrical devices for catching fish |
| RU2315421C2 (en) * | 2005-11-16 | 2008-01-20 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Magneto-thyristor impulse generator |
| US7692915B1 (en) * | 2006-11-17 | 2010-04-06 | Oleg Nemtyshkin | Electric shock device |
| RU2410835C1 (en) * | 2009-12-23 | 2011-01-27 | Юрий Александрович Габлия | High-voltage pulse generator (versions) |
| RU2619061C2 (en) * | 2012-10-17 | 2017-05-11 | Юрий Олегович Ладягин | High-voltage generator |
| RU2690432C2 (en) * | 2015-05-25 | 2019-06-03 | Константин Дмитриевич Клочков | High-voltage generator with preionisation in discharge gap |
| RU2808286C1 (en) * | 2023-06-01 | 2023-11-28 | Габлия Юрий Александрович | Generator of damaging electric current of small-caliber electric bullets |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB879314A (en) * | 1960-05-09 | 1961-10-11 | Smith Res And Dev Company Inc | Improvements in electrical devices for catching fish |
| RU2315421C2 (en) * | 2005-11-16 | 2008-01-20 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Magneto-thyristor impulse generator |
| US7692915B1 (en) * | 2006-11-17 | 2010-04-06 | Oleg Nemtyshkin | Electric shock device |
| RU2410835C1 (en) * | 2009-12-23 | 2011-01-27 | Юрий Александрович Габлия | High-voltage pulse generator (versions) |
| RU2619061C2 (en) * | 2012-10-17 | 2017-05-11 | Юрий Олегович Ладягин | High-voltage generator |
| RU2690432C2 (en) * | 2015-05-25 | 2019-06-03 | Константин Дмитриевич Клочков | High-voltage generator with preionisation in discharge gap |
| RU2808286C1 (en) * | 2023-06-01 | 2023-11-28 | Габлия Юрий Александрович | Generator of damaging electric current of small-caliber electric bullets |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7474518B2 (en) | Electronic disabling device having adjustable output pulse power | |
| US7778005B2 (en) | Electric disabling device with controlled immobilizing pulse widths | |
| US4510915A (en) | Plasma ignition system for an internal combustion engine | |
| US5456241A (en) | Optimized high power high energy ignition system | |
| US7936552B2 (en) | Systems and methods for immobilizing with change of impedance | |
| US4369758A (en) | Plasma ignition system | |
| US8111498B2 (en) | Electronic circuitry for incapacitating a living target | |
| US20150330353A1 (en) | Ignition System Including a Measurement Device for Providing Measurement Signals to a Combustion Engine's Control System | |
| JP2015529775A (en) | Ignition device for internal combustion engine | |
| RU2818376C1 (en) | Generator of damaging electric pulses of electric shock weapons | |
| JPS5838380A (en) | Ignition device for internal combustion engine | |
| US20090231776A1 (en) | Electronic disabling device having a non-oscillating output waveform | |
| CA1068773A (en) | Capacitor discharge ignition system with frequency operated speed limiting control | |
| US7506640B2 (en) | Ignition system for internal-combustion engine | |
| RU2690432C2 (en) | High-voltage generator with preionisation in discharge gap | |
| RU2106518C1 (en) | Capacitor-type ignition system of gas-turbine engine | |
| RU2305246C1 (en) | Electric shock device (modifications) | |
| RU2737239C1 (en) | Damping current generator of electric shock weapon | |
| RU2619061C2 (en) | High-voltage generator | |
| US3624487A (en) | Dual energy electrical pulse generating system | |
| Sack et al. | Design and test of a modular trigger generator for over-voltage triggering of Marx generators | |
| JPS60132075A (en) | Ignitor for internal-combustion engine | |
| JPS6226696Y2 (en) | ||
| JP3555635B2 (en) | Ignition device for internal combustion engine | |
| SU953699A2 (en) | High voltage pulse generator |