Barreras electrificadas de principio de funcionamiento sin contacto.

Barreras electrificadas de principio de funcionamiento sin contacto.

Udintsev Dmitry Nikolaevich,
Candidato de Ciencias Técnicas

El mercado moderno de equipos especiales necesita no sólo medios de detección y control, sino también medios para influir en el objeto detectado.

Se propone utilizar barreras electrificadas, que tienen una rica historia, como uno de esos medios.

Este artículo analiza el principio de funcionamiento de una barrera electrificada que no tiene contacto con un objeto biológico.

En los últimos años, la brecha entre el desarrollo de medios de detección y medios de influencia (dañinos) ) un objeto detectado se vuelve cada vez más evidente. Esto se debe a varias razones.

Una de ellas es la dificultad para regular el grado de exposición a un objeto biológico (BO) por diversos medios, lo que aumenta la probabilidad. de muerte como resultado de dicha exposición.

Teniendo en cuenta que esto último no es deseable, muchos fondos quedan sin reclamar.

Otra razón son las restricciones bastante justas impuestas por la ley.

Una ​​de los medios de impacto que no presentan estos inconvenientes son las barreras electrificadas (EB). Muchas personas están familiarizadas con los tipos más simples de EZ, como los pastores eléctricos y las descargas eléctricas, desde hace bastante tiempo.

El principio de funcionamiento de EZ se presenta en la diagrama unipolar más simple (Fig. 1).

1 – fuente de energía eléctrica;
2 – red de cable;
3 – parte lineal;
4 – electrodo de tierra.

Fig. 1. Diagrama esquemático de una valla electrificada unipolar

En general, EZ incluye los siguientes elementos principales: una fuente de energía eléctrica; red de cable; parte lineal; electrodo de tierra. Uno de los terminales de la fuente de energía eléctrica (EES) de este EZ más simple está conectado a tierra, el otro está conectado a la parte lineal. El objeto de influencia, habiendo tocado la parte lineal con cualquier parte del cuerpo, queda expuesto a un voltaje de fase.

La primera mención del uso de combate de EZ se remonta a la defensa de la fortaleza de Port Arthur durante las guerras ruso-japonesas de principios de siglo.

Por ejemplo, durante el cuarto asalto en la noche del 26 de noviembre de 1904, los japoneses perdieron 780 soldados muertos, 150 de ellos quemados en la cerca eléctrica.

Esta EZ incluía :

• la parte lineal del EZ en forma de alambre de cobre desnudo, fijado a postes de madera de varias alturas a través de aisladores de porcelana;
• la fuente de energía , que era la central eléctrica, ubicada en la parte trasera y que tenía un generador a 3000 V;
• Transformador para alimentar cada uno de los cuatro tramos de la parte lineal. Este transformador se instaló cerca de la central eléctrica y transmitía voltaje a otros transformadores ubicados cerca de la parte lineal. Aumentaron este voltaje a 3000 V y alimentaron sus secciones. Esta instalación permitió no utilizar cables de alta tensión para alimentar la parte lineal.

Durante la Primera Guerra Mundial, se utilizaron EZ de un dispositivo similar al de la Guerra Ruso-Japonesa. Además, se desarrollaron tipos especiales de barreras: la red Vulcan, la baja Spotykach. Se intentó electrificar franjas de tierra y soltar cables electrificados con la ayuda de lanzagranadas y morteros.

A lo largo de todo el siglo se llevó a cabo un desarrollo y mejora a gran escala de la protección eléctrica. .

Como resultado, las armas electrónicas modernas en servicio con el ejército ruso tienen una serie de diferencias tan positivas con respecto a las primeras muestras como:

• consumo de energía insignificante, la capacidad de operar desde una fuente de energía de baja potencia;
• la capacidad de regular con bastante precisión el grado de impacto sobre un objeto biológico al nivel de efectos dañinos y repulsivos, dimensiones relativamente pequeñas, permitiendo reducir los costos de transporte y reducir el tiempo de implementación;
• facilidad de mantenimiento y operación;
• bajo costo en comparación con otros tipos de barreras de ingeniería.

Sin embargo, no todo es tan sencillo.

Así como en la antigüedad a la invención de la espada le siguió la invención del escudo, así a la invención de EZ le siguió el desarrollo de medios y métodos para superarlos y neutralizarlos. Incluso en el momento de la creación de EZ, se conocía un método para cortocircuitar la parte lineal con postes metálicos. Al mismo tiempo, no sólo apareció una sección de la zona eléctrica que se podía superar, sino que también el consumo de energía aumentó significativamente.

Durante la Segunda Guerra Mundial, se utilizaron kits especiales para hacer pasajes y superar a EZ.

Siempre surgieron muchos problemas debido a que los cadáveres de soldados enemigos permanecían en la parte lineal después de ataques fallidos. Crearon un régimen cercano a un cortocircuito. Debido a lo anterior, actualmente existe la necesidad de desarrollar una EZ, para la cual los métodos y medios de superación actualmente conocidos no sean un “escudo”.

Además, es relevante el desarrollo de protección electrónica que afecte al enemigo sin contacto, a distancia. En la Universidad de Ingeniería Militar se está trabajando para crear dicha barrera.

El principio de funcionamiento de una barrera electrificada sin contacto (BEZ) se basa en el fenómeno de resonancia de voltaje. Este fenómeno, ampliamente conocido en ingeniería eléctrica, se caracteriza por el hecho de que en un circuito que contiene resistencia, inductancia y capacitancia conectados en serie, en el modo de resonancia, el voltaje en los elementos reactivos excede significativamente el voltaje generado por el IEE.

El objeto biológico, que es, aunque no ideal, conductor, y la parte lineal conductora (LC) no son más que placas de condensador separadas entre sí por una capa de dieléctrico (aire). Por tanto, el condensador en este circuito es el sistema BO – aire – LC.

El diagrama eléctrico calculado del efecto del BEZ sobre el BO se muestra en la Fig. 2. Las características de los elementos del circuito eléctrico calculado del impacto de BEZ sobre un objeto biológico se dan en la tabla.

E es una fuente de electricidad que genera oscilaciones armónicas requeridas de voltaje y frecuencia;
L – inductor conectado en serie con el conductor lineal;
RL – resistencia activa del inductor;
Slch-bo– capacitancia entre el LC y los tejidos conductores internos del cuerpo del BO;
Rlch-bo – resistencia entre el LF y los tejidos conductores internos del cuerpo del BO;
Rin – resistencia interna del cuerpo BO;
Sbo-earth – capacitancia entre los tejidos conductores internos del cuerpo BO y la tierra;
Rbo-tierra – resistencia entre los tejidos conductores internos del cuerpo BO y la tierra (incluye la resistencia de los tegumentos externos (piel) BO y los zapatos (para humanos)).

Fig.2. Circuito eléctrico calculado del impacto de una barrera electrificada sin contacto sobre un objeto biológico.

Tabla: Características de los elementos del calculado circuito eléctrico del impacto de una barrera electrificada sin contacto sobre un objeto biológico

Del circuito equivalente se desprende claramente que cambiando los valores de inductancia, capacitancia o frecuencia se puede conseguir el fenómeno de resonancia de tensión.

Un experimento realizado en condiciones de laboratorio confirmó la operatividad de la instalación.

Cuando se utiliza un generador de oscilaciones armónicas de baja tensión y baja potencia (Uout Ј 15 V, f=0 – 200 Hz), el conductor desnudo, que es el LC, fue alimentado a través de la inductancia L.

Los sujetos de la investigación, que ni siquiera sintieron el impacto del voltaje sobre ellos al tocar directamente las salidas del generador, declararon el impacto a nivel de sensaciones cuando se encontraban a cierta distancia del LC.

Como lo han demostrado los estudios, esta barrera, además de la posibilidad de influencia remota, tiene una ventaja más sobre la protección eléctrica tradicional: cuando la parte lineal se cortocircuita a tierra, el efecto no es un aumento. , sino una disminución de la corriente en el LC.

Esto se debe al hecho de que cuando se deriva la capacitancia C, el sistema sale del modo de resonancia, como resultado de lo cual la reactancia y su propia resistencia equivalente aumentan, el consumo de corriente y energía disminuye.

Se recomienda utilizar este efecto para registrar un intento de superar el EZ.

Con un LF aislado, un intento de cortocircuito solo conduce a un aumento en la capacidad del sistema y , de ahí la necesidad de ajustarla al modo de resonancia.

La barrera propuesta podrá funcionar en varios modos:

1. Cuando se opera en modo de seguridad, la cerca electrificada sin contacto funciona como una alarma de seguridad;

2. En modo repelente de seguridad modo cuando Cuando se acerca un intruso, se envía una señal de infracción al panel de control y el intruso está sujeto a un impacto que no provoca la muerte;

3 . En el modo perjudicial para la seguridad, se envía la misma señal al control remoto, pero el intruso recibe un impacto fatal;

4. En el modo repelente, el infractor experimenta un impacto suficiente para disuadirlo de seguir adelante, pero no lo suficiente como para causarle la muerte;

5. Cualquier intento de superar en el modo derrota conlleva la muerte.

Según los posibles modos de funcionamiento, áreas de aplicación son obvio b> barrera electrificada sin contacto.

Es aconsejable utilizar el primer y tercer modo cuando el personal de servicio esté constantemente en el panel de control.

Por ejemplo: vigilando la frontera estatal, vigilando importantes instalaciones gubernamentales, vigilando edificios y locales.

El cuarto y el quinto están diseñados para su uso sin la presencia constante de personal.

Según estimaciones preliminares, el consumo de energía de una BEZ desarrollado de acuerdo con este principio no será más de 4 kW por 1 km en modo de lesiones, y hasta 100 W en modo de espera, con una superioridad significativa sobre las muestras existentes en términos de peso y dimensiones.

Un LC muy simple, asequible y fácil de instalar reducirá significativamente los fondos para equipos al aire libre, después del colapso de la URSS, las fronteras de Rusia.

Un conjunto simple y confiable de BEZ puede convertirse en un medio confiable para proteger tanto al personal de las fuerzas de seguridad en zonas de conflictos armados como a los pastos agrícolas.